1 informe de hidrodestilación para la extracción de aceite esencial de eucalipto

8/10/2019 1 Informe de Hidrodestilacin para la extraccin de Aceite Esencial de Eucalipto

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Universidad Nacional Jos Mara Arguedas

Escuela Profesional de Ingeniera Agroindustrial

Primer Informe

Tema: Extraccin de aceite esencial de Eucalipto

Curso: Procesos Agroindustriales III

Estudiantes: Salazar Ramirez Rebeca

Profesor: Ing. Gina Genoveva Toro Rodrguez

Fecha de la prctica: 2014/08/27

Fecha de entrega: 2014/09/10

UNAJMA - APURMAC - PER


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I. INTRODUCCIN

Los aceites esenciales son fracciones liquidas voltiles, generalmente son mezclas

homogneas de hasta 100 compuestos qumicos orgnicos, provenientes de lafamilia qumica de los terpenoides. Bajo condiciones de temperatura ambiental, son

lquidos poco densos pero con mayor viscosidad que el agua.

Los aceites esenciales son metabolitos secundarios sintetizados por las plantas,

producidos al momento de activarse el mecanismos de defensa como respuesta a

factores ambientales y ecolgicos, estos presentan roles de defensa, atraccin de

polinizadores, entre otros.

Actualmente los aceites esenciales y sus componentes estn ganando cada vez

mayor inters debido a su estado relativamente seguro, su amplia aceptacin por los

consumidores, y su explotacin por el potencial que presenta para usos mltiples.

II.

OBJETIVOS

Extraer y entender el fundamento del proceso de destilacin, para la

extraccin de aceites esenciales.

Se identific los parmetros que rigen dicho proceso.

Se evalu el equipo de extraccin de aceite esencial del laboratorio.


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III. REVISIN BIBLIOGRFICA

3.1. Los aceites esenciales

Son las fracciones lquidas voltiles, generalmente destilables por arrastre con vapor

de agua, que contienen las sustancias responsables del aroma de las plantas y que

son importantes en la industria cosmtica (perfumes y aromatizantes), de alimentos

(condimentos y saborizantes) y farmacutica (saborizantes). En su gran mayora son

de olor agradable, aunque existen algunos de olor relativamente desagradable como

por ejemplo los del ajo y la cebolla, los cuales contienen compuestos azufrados.

(Martnez, 2009)

Los componentes de los aceites esenciales se encuentran a menudo en las glndulas

o espacios intercelulares en el tejido de las plantas. Por lo dems, a menudo se

concentra en las semillas, flores, hojas o frutos. Son una mezcla compleja que

contienen alrededor de 20 a 60 componentes a diferente concentracin. Estos son

caractersticas por dos o tres componentes mayoritarios, usualmente oxigenados,

con una concentracin entre 20% y 70% comparados con el resto de componentes

con mucha menor proporcin. (Guarnizo, 2007)

Son usados por su atractivo flavor como especias y como agentes saborizantes en

alimentos. Unos pocos son valorados por su accin antibacterial y fungicida.

Algunos son usados medicinalmente (alcanfor y eucalipto) y otros como repelentes

de insectos. Los componentes de los aceites esenciales se encuentran a menudo en

las glndulas o espacios intercelulares en el tejido de las plantas. Estos podran

existir en todas las pates de las plantas. (Ocampo et al, 2008)

Se caracterizan por sus propiedades fsicas, como densidad, viscosidad, ndice de

refraccin y actividad ptica. La mayora de los aceites esenciales tiene una

densidad menor a la del agua excepto los aceites de almendras amargas, mostaza,

canela, perejil o clavo. El ndice de refraccin es una propiedad caracterstica de


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cada aceite esencial y cambia cuando ste se diluye o mezcla con otras sustancias.

(Ortuo, 2006)

3.2 Esteres

Son frecuentemente los responsables de los olores caractersticos y sabores de

frutas y flores, pero otro tipos de sustancias podran ser importantes

componentes de principios de olores y sabores, adems de los steres, los

ingredientes de los aceites esenciales pueden ser mezclas complejas de

hidrocarburos (RH), alcoholes (ROH) y compuestos que poseen el grupo

carbonilo (CO), como son: aldehdos (RCHO) y cetonas (RCOR). Estos dos

componentes usualmente pertenecen a uno de los dos grupos de productosnaturales llamados Terpenos o fenilpropanoides. (Ocampo et al, 2008)

3.3 Terpenos

Muchos de los compuestos responsables de los olores placenteros contenan

exactamente 10 tomos de carbono, a los cuales se les denomina terpenos si son

hidrocarburos, terpenoides si contienen oxgeno y son alcoholes, cetonas o

aldehdos. En casos menos frecuentes se encuentran compuestos relativamente

voltiles constituyentes de las esencias de las plantas, y que contienes 15, 20,

30 o 40 tomos de carbono. A la fecha los trminos terpeno y terpenoide se

aplican a cualquier compuesto que tengas en nmero de carbonos mltiplo de 5

y cuyo esqueleto sea el resultados de un repeticin cabeza cola de esqueleto

isopreno. (Ocampo et al, 2008)

Clasificacin de los terpenos segn el nmero de carbonos

o Hemiterpenos

o Terpenos

o Sesquiterpenos

o Diterpenos


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o Triterpenos

o Tetraterpenos

3.4 Fenilpropanoides

Los aceites esenciales de naturaleza qumica aromtica (o sea que contienen un

anillo benceno). Algunos de estos compuestos, como el p-cimeno, son terpenos

cclicos aromatizados, pero la mayora de ellos no son terpnicos. Muchos

compuestos aromticos son fenilpropanoides, es decir que estn formados por

el esqueleto de fenilpropano. Los fenilpropanoides estn relacionados

estructuralmente con mis aminocidos fenilalanina y tirosina. (Ocampo et al,

2008)

3.5 Mtodos de extraccin de aceites esenciales

Destilacin por arrastre de vapor

Tcnicamente, el proceso est ligado a la produccin de alcohol y est

basado en que la mayor parte de las partes olorosas que se encuentran

en la materia vegetal pueden ser arrastradas por el vapor de agua. Se

emplea para extraer la mayora de los aceites esenciales es una

destilacin de mezclas de dos lquidos inmiscibles y consiste, en

resumen, en una vaporizacin a temperaturas inferiores a las de

ebullicin de cada uno de los componentes voltiles por efecto de una

corriente directa de vapor de agua, el cual ejerce la doble funcin de

calentar la mezcla hasta el punto de ebullicin y disminuir la

temperatura de ebullicin por adicionar la tensin de vapor, del vapor

que se inyecta, a la de los componentes voltiles de los aceites

esenciales. (Bague, 2012)


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Extraccin con disolventes

La muestra seca y molida se pone en contacto con disolventes orgnicos

tales como alcohol y cloroformo, entre otros. Estos disolventes

solubilizan la esencia pero tambin solubilizan y extraen otras

sustancias tales como grasas y ceras, obtenindose al final una

oleorresina o un extracto impuro. Se utiliza a escala de laboratorio por

que a nivel industrial resulta costoso por el valor comercial de los

disolventes, porque se obtienen esencias contaminadas con otras

sustancias, y adems por el riesgo de explosin e incendio

caractersticos de muchos disolventes orgnicos voltiles. (Martnez,

2009)

Algunos disolventes utilizados en este mtodo de extraccin tienen

restricciones en cuanto a los residuos mximos que pueden dejarse

cuando los aceites esenciales son la materia prima en las industrias de

los perfumes o alimentos. Estos lmites varan de acuerdo a las

diferentes legislaciones. Los disolventes derivados del petrleo, como

ter de dictlico, ciclohexano, hexano, acctato de metilo, propanol, etc.,

son txicos al inhalarlo y al contacto con la piel, y dependiendo al

tiempo de exposicin ser la gravedad de los efectos. Los extractos

obtenidos con este tipo de disolventes suelen ser ms oscuras, ya que

llegan a arrastrar algunos pigmentes, su solubilidad en alcohol diluido

es menor y se recuperan compuestos de tipo aromtico. El disolvente

del aceite esencial se filtra y se evapora a presin atmosfrica y/o a

vaco. Los restos de disolventes deben separarse a temperatura baja.

(Ortua, 2006)


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Extraccin por fluidos supercrticos

Es una operacin unitaria que explota el poder disolvente de fluidos

supercrticos en condiciones encima de su temperatura y presin crtica,

es posible obtener extractos libres de disolventes usando fluidos

supercrticos y la extraccin es ms rpida que con la utilizacin de

disolventes orgnicos convencionales. Estas ventajas son debidas a la

alta volatilidad de los fluidos supercrticos (gases en condiciones

ambientales normales) y a las propiedades de transporte mejorados (alta

difusividad y baja viscosidad). Usando dixido de carbono, en

particular, el tratamiento es a temperatura moderada y es posible lograr

una alta selectividad de micro-componente valioso en productosnaturales. La selectividad del CO2 tambin es apropiada para la

extraccin de aceites esenciales, pigmentos, carotenoides, antioxidantes,

antimicrobianos y sustancias relacionadas, que son usadas como

ingredientes para alimentos, medicinas y productos de perfumera y que

son obtenidas de especias, hierbas y otros materiales biolgicos.

(Peredo et al, 2009

Extraccin por microondas

Bousbia et al, 2009 - citado por Zambrano, 2014menciona que el uso

de microondas es otra alternativa para la extraccin de aceites

esenciales. Esta tcnica puede utilizarse asistiendo un mtodo

convencional como la hidrodestilacin o adaptando un equipo para

establecerlo como un mtodo independiente, como la extraccin de

microondas sin solventes. La extraccin por microondas ofrece

beneficios como reduccin considerables del tiempo y del consumo de

energa, este mtodo puede realizarse a gran escala con reactores de

microondas, pero se requieren altos niveles de seguridad.


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3.6 El Eucalipto

El gnero Eucalyptus, que agrupa en torno a las 600 especies, pertenece a la

familia Myrtaceae, subfamilia Leptospermoidae. Se trata de un gnero botnico

muy rico y diverso que presenta una asombrosa frecuencia de aparicin de

hbridos frtiles. Aunque perteneciente a un grupo antiguo, el gnero presenta

caracteres bastantes evolucionados como el oprculo de la flor, habindose

diversificado recientemente debido a la sequa y al empobrecimiento de suelos

a finales del Pleistoceno y la posterior reconquista bajo un clima tendiente al

actual. (Lima, 2005)

La sustancia que se encuentra especialmente en esta planta es el eucaliptol, quetiene propiedades expectorantes y antiinflamatorias, tambin contiene taninos,

resina y cidos grasos. El aceite extrado de esta variedad posee un efecto

refrescante. Esta variedad se utiliza en muchas especialidades farmacuticas por

sus virtudes sobre el sistema respiratorio. Facilita la disolucin y eliminacin de

mucosidades de los bronquios (Balsmico, mucofluidificante y expectorante),

anti-infecciosos contra las bacterias y los virus. Antireumatismal. Estimulante y

tonificante. Es muy utilizado para purificar el aire en casos de epidemia y como

repelente de insectos. (Lima, 2005)

Las hojas de los eucaliptos poseen, sin excepcin, una infinidad de

menudsimas glndulas semitransparentes ricas en aceites vegetales, cuyo

contenido vara en forma notable, no slo en cuanto a sus componentes, sino a

rendimiento. Su rendimiento est determinado por la edad del rbol y las

condiciones ecolgicas del lugar donde crece, observndose diferencia entre los

mismos individuos cultivados en distintas regiones. El empleo del aceite del

eucalipto tiene gran importancia en la industria farmacolgica y en la

perfumera. (Lima, 2005)


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3.7 Propiedades del aceite esencial del eucalipto

El aceite esencial, en uso interno o por inhalacin, tiene una importante accin

antisptica de las vas respiratorias y es una de las plantas ms efectivas para las

afecciones bronquiales y pulmonares. Antihelmntico y astringente,

desodorante, balsmico y broncodilatador, expectorante y febrfugo,

hipoglucemiante, mucoltico y sudorfico. En uso externo es antiinflamatorio,

antisptico y cicatrizante.(Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)

3.8 Caractersticas organolpticas de los aceites esenciales

(Fuente: Paredes, D y Quinatoa, F. 2010, pg. 51)

3.9 Rendimiento de los aceites esenciales

Es la cantidad de producto obtenido en una reaccin qumica. El rendimiento

absoluto puede ser dado como la masa en gramos o en moles (rendimiento

molar). El rendimiento fraccional o rendimiento relativo o rendimiento

porcentual, que sirve para medir la efectividad de un procedimiento de sntesis,

es calculado al dividir la cantidad de producto obtenido en moles por el

rendimiento terico en moles. (Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)


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El rendimiento de aceite esencial obtenido de una planta vara de unas cuantas

milsimas por ciento de peso vegetal hasta 1-3 %. La composicin de una

esencia puede cambiar con la poca de la recoleccin, el lugar geogrfico o

pequeos cambios genticos. (Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)

(Fuente: Paredes, D y Quinatoa, F. 2010, pg. 51)


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IV. MATERIALES Y MTODOS

4.1 Equipos y Materiales

4.1.1 Materia prima

Hojas de Eucalipto

4.1.2 Materiales

Recipiente de plstico

Pera de decantacin

Agua

Soporte universal

Pinzas

Florentino

Probeta

Vaso precipitado

4.1.3 Equipos

Balanza electrnica

Estufa

Cocina

Equipo extractor de aceite esencial


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4.2 Mtodo (Flujo general de Extraccin)

Materia prima: La materia prima que se uso fue eucalipto, el cual fue

recolectada el mismo da del campus de la sede Santa Rosa y se mantuvo a

temperatura ambiente hasta su utilizacin.

Recepcin:En la Figura 01 las hojas que se seleccionaron fueron uniformes

para que la calidad del aceite sea alta se elimin las hojas negras, muy

resecas o con rasgos de enfermedades.

Pesado: en la figura 02 se observa que las hojas se pesaron, para los cual

solo se seleccion las hojas ms tiernas ya que esto es determinante para el

rendimiento; el peso que se obtuvo fue de 4.150kg.

Figura 01

Figura 02Figura 02


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Acondicionamiento: En la figura 03 se observa que esta etapa comprendi

operaciones como cortado, dependiendo de la materia prima a emplear.

Estos cortes nos han permitido que haya un menos espacio y en

consecuencia la extraccin sea mucho ms rpida.

Extraccin: En la figura 04 se muestra la el sistema de extraccin por

arrastre de vapor, en cual en la parte 1 se genera vapor en el tanque del

equipo donde se coloca agua de 8 litros. Este vapor pasa al otro tanque parte

2 en donde est las hojas de eucalipto ya acondicionado, cuando estos

tanque se encuentres a una presin diferente (presiones parciales distintas de

la parte 1 y la parte 2) inicia la extraccin del aceite esencial de eucalipto, en

el cual se abren las llaves para la salida de vapor e inicia en el condensador

parte 3 donde hay una entrada y salida de agua y finalmente se recepciona el

aceite en un florentino.

Figura 03

4P1=25,44 psi

Cantidad de agua=8L

P2=10 psi

Cantidad de muestra = 4.150 g

Condensador

Figura 04

12

3


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Separacin: El mtodo de extraccin empleado fue por decantacin. La

separacin se realiz en una probeta de florentino como se muestra en la

figura 05 en el cual por diferencia de densidades del aceite esencial y el agua

estos pues se separan. Quedando as en el vaso de florentino solo el aceite

esencial.

Purificacin: consista en eliminar el agua del aceite, para este caso lo

primero que sale del equipo de extraccin fue eliminado debido a que este

estuvo muy sucio en segundo ya fue un aceite mucho ms limpio y claro, el

cual se llev a una pera de decantacin para la eliminacin del agua tan u

como se muestra en la figura 06.

Figura 05

Figura 06


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4.2.1 Flujo grama para la extraccin de aceite esencial de Eucalipto

(Fuente: Elaboracin Propio)

Hojas de Eucalipto

Pesado y seleccin Tallos y hojas

secas


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4.2.2 Anlisis de humedad, para este caso la humedad inicial de la materia

prima.

Tabla 1 Peso inicial de cada muestra

Peso de la placa Peso de la muestra Peso de la placa +

muestra

Placa 1 52.072 0.7254 52.7974

Placa 2 44.6452 1.1282 45.7734

Placa 3 45.885 0.9523 46.8373


Tabla 2 Peso de las muestras cada 15 minutos para la determinacin del

%humedad

TiempoMuestra

1

Muestra

2

Muestra

3

0 0.7254 1.1282 0.9523

15 0.2152 0.5121 0.310430 0.2014 0.5092 0.2966

45 0.1946 0.5016 0.3022

60 0.1936 0.5008 0.302

75 0.1919 0.4958 0.2981

90 0.1919 0.4958 0.2981

105 0.1919 0.4958 0.2981



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Ecuacin para la determinacin del % Humedad

Donde:Pi= peso inicial de la muestra

Pf = peso final de la muestra

Tabla 3 Porcentaje de humedad de cada muestra

TIEMPO%H

Muestra 1

%H

Muestra 2

%H

Muestra 3

0 0 0 015 70.333609 54.6091119 67.4052294

30 72.2360077 54.8661585 68.8543526

45 73.1734216 55.5397979 68.2663026

60 73.3112765 55.6107073 68.2873044

75 73.54563 56.0538912 68.6968392

90 73.54563 56.0538912 68.6968392

105 73.54563 56.0538912 68.6968392(Fuente: Elaboracin Propio)

Grafica 1 % Humedad Vs. Tiempo


0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120

%Humed

ad

Tiempo (min)

%Humedad Vs. Tiempo

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3


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Tabla 4 Porcentaje promedio del % humedad de la hoja de eucalipto

4.2.3 cantidad de materia prima

Para este caso hemos utilizado 4,150g de hojas de eucalipto

4.2.4 Volumen de agua a emplear para la generacin de vapor

La cantidad de agua que se ha utilizado fue de 8L.

4.2.5 Volumen de agua y aceite esencial en el condensado.

Tabla 5 Valores del agua y aceite que se obtuvieron en la condensacin

Tiempo 3:09 min

Volumen de agua(agua + aceite) 687.8 ml

Volumen (ml)Agua 654ml

Aceite 33.8ml


% H promedio

65.58963622


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Para este caso determinaremos el rendimiento del aceite esencial de eucalipto

para lo cual utilizaremos la siguiente formula que est citado por Zanbrano,

2014:

. (1)

Segn bibliografa Paredes y Quinatao mencionan que la densidad del aceite es de

por lo cual determinaremos el rendimiento en peso delaceite esencial teniendo como dato el volumen que se ha obtenido.

Reemplazando en la ecuacin 1 tenemos lo siguiente:

( )

4.2.6 Tiempo total de operacin

El tiempo que nos tom realizar la prctica de extraccin de aceite esencial fue

de tres horas con nueve minutos.


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V. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Tabla 5 Valores del aceite esencial de eucalipto y hoja de eucalipto.

% H

promedio

volumen

obtenido ml

Masa del

aceite g

%

Rendimiento

65.58963622 33.8 30.405804 (Fuente: Elaboracin Propio)

Para este caso el rendimiento obtenido en la prctica de extraccin de aceite

esencial de eucalipto en el laboratorio de procesos fue de utilizandoel mtodo por arrastre de vapor, mientras que en bibliografa Paredes y Quinatao

obtienen un rendimiento de 0.80 % (rendimiento terico), pues realizando un

comparacin con el sistema (principio del mtodo por arrastre de vapor) que han

utilizado Paredes y Quinataoy el mtodo que hemos utilizado en la prctica que

en este caso es extraccin con arrastre de vapor, hay una diferencia significativa en

el rendimiento que se ha obtenido con lo que da referencia la bibliografa.

Zambrano realiza una extraccin por hidrodestilacin asistida por microondas y

obtiene una mayor rendimiento que es este caso es de .%, mientras que enla prctica se obtuvo un rendimiento de como ya se mencion enapartados anteriores el mtodo que se utiliz en la practico fue por arrastre de vapor;

esto pues deja una clara diferencia que el mtodo que se utiliza es crucial en la

extraccin de aceites esenciales.


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VI. CONCLUSIONES

La extraccin de aceite esencial de Eucalipto se realiz mediante la

destilacin por arrastre de vapor, este mtodo en realidad no es la de

arrastrar el componente voltil, sino de condensar formando otra fase

inmiscible en la mezcla para lograr la evaporacin, esta mezcla inmiscible es

la de la parte orgnica que es el aceite y la parte acuosa. Como se muestra en

la figura 04 parte 2 la presin total del sistema es la suma de la presin de la

fase orgnica y la presin parcial de la parte acuosa. Este es un mtodo

sencillo y de bajo costo pero la desventaja es que requiere un tiempo mucho

mayor a diferencia de otro mtodos

Los parmetros presentes en la extraccin de aceite esencial de eucalipto son

principalmente la presin, la temperatura y el tiempo. Estos son

determinantes para que se pueda obtener un buen rendimiento de aceite

esencial de eucalipto.

Pues si bien es cierto con el equipo que contamos no es el adecuado debido a

que los parmetros no se han podido controlar esto por el hecho de que los

marmetros no estn bien calibrado y no se cuenta con un termmetroincorporado para la determinacin de la temperatura, pese a estas limitantes

se ha podido realizar la extraccin de aceite esencial con un rendimiento de

aunque este rendimiento es significativamente menor alrendimiento terico que es 0.80%.


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VII. BIBLIOGRAFA

Bague, A. 2012. Tecnologa farmacutica. Editorial: club universitario. San

ValentnEspaa. Bousbia et al, 2009. Comparacin de los dos mtodos de irradiacin de

aceite esencial de hojas de romero: hidrodestilacin y hidrodifusin

microondas y gravedad - Qumica de los Alimentos.

Guarnizo et al, 2007. Experimento de Qumica Orgnica con enfoque a la

ciencia de la vida. Editorial: Elizcom. Colombia.

Lima, S. 2005. /ANLISIS DE LOS RENDIMIENTOS OBTENIDOS DE

DOS ESPECIES DE EUCALIPTO TRABAJADOS EN SECO A NIVEL

LABORATORIO Y A NIVEL PLANTA PILOTO EN LA EXTRACCIN

DE SU ACEITE ESENCIAL/ INGENIERO QUMICO. /Guatemala, /

FACULTAD DE INGENIERA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN

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Martnez, A. 2009. Aceites esenciales. Facultad de qumica farmacutica.

Medelln.

0campo et al. 2008. Curso Prctico de Qumica Orgnica, enfocado a

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Ortuo, M. 2006. Manual Prctico de Aceites Esenciales, Aromas y

Perfumes. Editorial: Aiyama. Espaa

Paredes, D y Quinatoa, F. 2010. /DESARROLLO DE UN SISTEMA DE

EXTRACCIN DE ACEITES ESENCIALES/ INGENIERO

MECNICO. /Riobamba Ecuador, / ESCUELA SUPERIOR

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