Kinetics of aqueous extraction of phenolic compounds from processed yerba mate leaves

Abstract

In this study, the kinetics of aqueous extraction of phenolic compounds from the yerba mate leaves were analyzed. A temperature range between 40°C and 70°C and a ratio of 25 g of mate leaves in 200 mL of water were used. The extraction kinetic was studied adjustment of the kinetics models of first order, second order kinetic model and the second order diffusive model. The goodness of the fit was controlled by the magnitude of the coefficient of determination (R2), the percentage error (EP%) and the square root of the mean square error (RMSE).The second order kinetic models adequately described the extraction process, achieving the best fit with the second order diffusive model (EP%= 0,81 to 2,9; EP%= 11,24 to 14,99 and 4,72 and 6,92) that provided important information about the initial extraction process and the mechanism that occurs in the final extraction stage. The temperature influenced the kinetic parameters; however, the final equilibrium concentration of phenolic compounds was not affected by it. The results of this study allow us to obtain better overall knowledge of the times and temperatures for improved extraction rates and energy consumption for the industrialization of these compounds.

En este trabajo se evaluó la cinética de extracción acuosa de los compuestos fenólicos de las hojas de yerba mate. La extracción se realizó en un rango de temperatura entre 40°C y 70°C a una relación de 25 g de hojas de yerba mate en 200 mL de agua. Los modelos cinéticos estudiados incluyeron pseudo primer orden, segundo orden y difusivo de segundo orden, evaluando la bondad del ajuste mediante los valores del coeficiente de determinación (R2), error porcentual (EP%) y la raíz cuadrada del error medio cuadrático (RMSE). Se encontró que el modelo de segundo orden describió adecuadamente el proceso de extracción en las condiciones planteadas, mientras que mejor ajuste se obtuvo con el modelo difusivo de segundo orden (R2=0,97 a 0,99; RMSE= 0,08 a 0,17; EP%=0,8 a 2,2). Este modelo suministró importante información del proceso inicial de extracción. La temperatura influyó en los parámetros cinéticos, sin embargo, la concentración final de equilibrio de compuestos fenólicos no se vio afectada por la misma. Los resultados de este trabajo permiten obtener un mayor conocimiento global acerca de los tiempos y temperaturas para las mejoras en las velocidades de extracción y consumos de energía durante la industrialización de estos compuestos.