Optimización de los parámetros tecnológicos para la obtención del concentrado protéico del algarrobo

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(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. ica. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. ie. ría. Q. uí m. Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química. In g. en. OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS TECNOLÓGICOS PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCENTRADO PROTEICO DEL ALGARROBO. TESIS. de. PARA OPTAR TÍTULO DE:. ca. INGENIERO QUÍMICO. :. Bi b. lio te. AUTORES. ASESOR. Br.PAZO REYES JOSÉ MERCEDES Br.PAZO REYES SANTOS BENITO. :. Ma. PERCY AGUILAR ROJAS. Trujillo – Perú 2009 i. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. en. Señores miembros del jurado:. ie. ría. Q. PRESENTACIÓN. In g. Dando cumplimiento a las normas establecidas en el reglamento de grados y títulos de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo, se somete a vuestra consideración y elevado criterio la presente tesis intitulada: “OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS TECNOLÓGICOS PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCENTRADO PROTEICO DEL ALGARROBO”.. Bi b. lio te. ca. de. Bach. José Mercedes Pazo Reyes Bach. Santos Benito Pazo Reyes. ii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) uí m. ría. Q. AGRADECIMIENTOS. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ie. A Dios:. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. Por el infinito amor, por la protección y la fuerza que nos ha bendecido para poder enfrentar con éxito los obstáculos presentados.. iii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIAS. ica. Con todo el amor y eterna gratitud del mundo dedico este trabajo a tan nobles personas que. uí m. Dios me ha podido conceder mis padres: Exequiel Pazo: Por su paciencia, comprensión y sus sabios consejos y sugerencias en los. Q. Momentos más difíciles de mi vida. Asunción Reyes : Por su sacrificio abnegado incontables. noches. de. desvelo y. ría. y sus. ie. preocupación porque nada me faltara.. Con mucho cariño y afecto a mis queridos hermanos:. en. Santos, Lázaro, Asención, Exequiel, Manuel, Lucrecia, Concepción, Eusebia y María, por tan valioso apoyo. In g. Y ser inyectores de entusiasmo y optimismo para el. de. cumplimiento de mi objetivo final.. Con mucho que. ca. y. y afecto a Mónica. con su comprensión, carisma , simpatía su sonrisa de niña. en. este. grande me acompaño. camino , aunque. desemboquen. lio te Bi b. amor, cariño. en. mares. nuestras. vidas. diferentes.. José Mercedes Pazo Reyes. iv. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Q. DEDICATORIAS. ie. ría. El esfuerzo y dedicación que hemos puesto en esta tesis, está dirigido con mucho cariño. A mis padres:. en. Antonio Pazo Pazo Sebastiana Reyes Fiestas. In g. cuyo afecto y comprensión ha sido mi inspiración.. de. A mis hermanos:. ca. Rosario, Gregorio, Antonio, Manuel y José. lio te. que han sido mi aliciente y mi fortaleza.. Bi b. Y a nuestros profesores por sus consejos que han sido parte de este esfuerzo.. Santos Benito Pazo Reyes. v. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) El. presente. trabajo:. Q. ría. RESÚMEN. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. “OPTIMIZACIÓN. DE. LOS. PARÁMETROS. ie. TECNOLÓGICOS PARA LA OBTENCIÓN DEL CONCENTRADO PROTEICO. en. DEL ALGARROBO”, permitió obtener los parámetros óptimos de: temperatura y tiempo de extracción de 20°C y 15 minutos, respectivamente y una presión de. In g. evaporación al vacío de 70 kPa. Parámetros adecuados para la elaboración de. de. un concentrado proteico de algarrobina de buena calidad y rendimiento.. En el desarrollo del proceso se efectuaron diversos análisis físicos y que. permitieron. establecer. los. mejores. parámetros. ca. organolépticos. operacionales del proceso productivo para la elaboración de un producto con. Bi b. lio te. características uniformes.. vi. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. The. present. work:. "OPTIMIZATION. OF. Q. ABSTRACT. THE. TECHNOLOGICAL. ría. PARAMETERS FOR THE OBTAINING OF THE PROTEIN CONCENTRATE. ie. OF THE ALGARROBO", allowed to obtain the optimal parameters of: temperature and extraction time of 20 ° C and 15 minutes, respectively and a. en. vacuum evaporation pressure of 70 kPa. Parameters suitable for the. In g. preparation of a protein concentrate of algarrobine of good quality and yield. In the development of the process, several physical and organoleptic analyzes. de. were carried out that allowed establishing the best operational parameters of the production process for the production of a product with uniform. Bi b. lio te. ca. characteristics.. vii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Q. ría. ÍNDICE. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ie. Presentación. en. Agradecimiento Dedicatorias. In g. Resumen. Pág.dddd. ii iii v. de. CAPÍTULO I: GENERALIDADES DEL ALGARROBO Aspectos Botánicos del Algarrobo. 2. 1.2. Características del Árbol y Descripción del Fruto. 3. Disponibilidad del Recurso Natural. 5. lio te. 1.3. ca. 1.1. Usos y Aplicaciones. 5. 1.5. Usos Potenciales del Algarrobo. 7. 1.6. Composicion Química de la Algarroba. 8. Jarabe de Algarroba. 8. 1.7.1. 9. Bi b. 1.4. 1.7. Elaboración Artesanal. 1.7.2 Procesamiento del Fruto del Algarrobo para Obtención de Nuevos Productos. 10. viii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.7.3 Características Físicas y Químicas del. 1.8. 11. Tratamiento Teórico de la Extracción Sólido – Liquido. uí m. Ecuaciones de Transferencia de Materia en la Lixiviación. 15. 1.8.3. Tipos de extracción. 18. Q. 1.8.2. 1.1.2. Cinética de la Filtración. ie. 1.1.3. Balance de Masas. ría. Tratamiento Teórica de la Filtración 1.1.1. Mecanismos de la Filtración. en. 1.1.4. Modelos para la Remoción de Partículas Suspendidas Tratamiento Teórico de la Concentración. In g. 1.10. 1.11 Comercialización del Jarabe de Algarroba. 20 20 22 23 26 27 30. MATERIALES Y MÉTODOS. de. CAPÍTULO II:. Material de Estudio. 31. ca. 2.1. 12. 14. 1.8.1 Variables que Intervienen en la Extracción. 1.9. ica. Jarabe Artesanal. 2.2 Selección del Método para la Extracción 32. 2.2.1 Alternativa A: Vía Seca. 33. 2.2.2 Alternativa B: Vía Húmeda. 35. 2.2.3 Ventajas de las Alternativas. 35. 2.2.4 Desventajas de las Alternativas. 36. 2.2.5 Descripción de la Alternativa Seleccionada. 36. Equipos y maquinaria. 39. Bi b. lio te. y Concentración del Jarabe. 2.3. ix. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3.1. Especificaciones de Equipos. 40. 2.4.1 Determinación del Flujo del Solvente. 42. 2.4.2.1 Número de etapas Teóricas. 42. 43. Q. 2.4.2.2 Número de etapas Reales 2.4.3 Operación del Filtrado. 43 42. 2.4.3.2 Determinación de la Presión y Tiempo de Filtrado. 43. ie. en. Control de Calidad. ría. 2.4.3.1 Determinación del Medio Filtrante. 2.4.4 Operación de Concentración. In g. 2.5.1 Control de Calidad en la Operación de Extracción. 44 45 45. 2.5.2 Control de Calidad en la Operación de Concentración. 46. 2.5.3 Control de Calidad en el Producto. 46 46. 2.5.3.2 Análisis Microbiológico. 47. 2.5.3.3 Análisis Químico. 47. 2.5.3.4 Análisis Físico. 47. ca. de. 2.5.3.1 Análisis Organoléptico. lio te 2.6. 42. uí m. 2.4.2 Determinación del número de etapas en la extracción. 2.5. 41. ica. 2.4 Criterios de Evaluación de los Parámetros del Solvente. Diseño de las Operaciones de Extracción y Concentración del Jarabe de Algarrobo. 48. Bi b. 2.2. Balance de Materia en las Operaciones de Extracción y Concentración. 49ddd. 2.7.1 Balance de materia en la operación de extracción. 48. 2.7.2. 49. Balance de materia en la operación de concentración. x. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3.1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Balance de materia en las operaciones de extracción y concentración. ica. CAPÍTULO III:. 49. 49. uí m. 3.1.1 Balance de materia en la operación de extracción. 50. 3.2. Balance de energía en la operación de concentración. 51. 3.3. Resultados de la operación de extracción. 53. 3.4. Resultados de la Operación de Concentración. 54. 3.5. Resultados del Análisis Realizado al Producto Final. 54. 3.6. Determinación de las Condiciones óptimas. 56. 3.6.1 Condiciones en la Extracción. 56. In g. en. ie. ría. Q. 3.1.2 Balance de materia en la operación de concentración. 3.6.2 Condición Óptima de Concentración CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. de. CAPÍTULO IV:. 56. Conclusiones. 59. 4.2. Recomendaciones. 60. ca. 4.1. 61. lio te. BIBLIOGRAFÍA. 63. Bi b. ANEXOS. xi. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. ÍNDICE DE FIGURAS. Pág.dddd. Arbol de algarrobo. Figura 2:. Fruto del algarrobo (algarroba). Figura 3:. Usos potenciales de la algarroba. 8. Figura 4:. Elemento del lecho filtrante. 23. Figura 5:. Extractor. 39. Figura 6:. Evaporador. de. In g. en. ie. Figura 1:. 3 4. Bi b. lio te. ca. 41. xii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) ría. Q. ÍNDICE DE CUADROS. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Modelos para la remoción de partículas suspendidas. Cuadro Nº 2:. Resultados de los ensayos para determinar la temperatura. en. ie. Cuadro Nº 1:. Cuadro Nº 3:. In g. óptima de Extracción. 28. 53. Resultados de los ensayos para determinar 53. de. el tiempo de extracción. Resultados de los ensayos para la determinación. ca. Cuadro Nº 4:. Pág.dddd. lio te. de la presión y temperatura de concentración. 54. Resultados del análisis organoléptico. 54. Cuadro Nº 6:. Resultados de los análisis microbiológicos de algarrobo. 54. Cuadro Nº 7:. Resultados del análisis microbiológicos de algarrobina. 55. Cuadro Nº 8:. Resultados de análisis físicos y químicos. 55. Bi b. Cuadro Nº 5:. xiii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE ESQUEMAS. uí m. Pág.dddd. Q. Esquema Nº 1: Esquema de la obtención de jarabe de algarroba por el. ría. método tradicional. 10 11. Esquema Nº 3: Esquema de los pasos a seguir a nivel de planta piloto. 38. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. Esquema Nº 2: Procesamiento de los frutos del algarrobo. xiv. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE DIAGRAMAS. Diagrama Nº 1: Contacto múltiple en corriente directa. ría. Diagrama Nº 2: Balance de materia alrededor de una etapa. Q. uí m. Pág.dddd. Diagrama Nº 3: Contacto múltiple en contracorriente. 18 18 19. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. Diagrama Nº 4: Diagrama de bloques de las operaciones de extracción y concentración 49. xv. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE MAPAS. uí m. Pág.dddd 32. Q. Mapa 1: Provincias del Departamento de Piura. 32. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Mapa 2: Distritos de la Provincia de Piura. xvi. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. ÍNDICE DE TABLAS. uí m. Pág.dddd 5. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. Tabla Nº 1: Número de hectáreas y producción de algarroba. xvii. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Q. CAPÍTULO I. ie. ría. GENERALIDADES DEL ALGARROBO. en. El algarrobo es un árbol de zonas tropicales que se encuentra distribuido a lo largo de la costa del Océano Pacífico, desde la parte central de la Argentina. In g. hasta los estados del sur de los Estados Unidos de Norteamérica. Es nativa de Perú, Colombia y Ecuador; naturalizada en Hawai, Puerto Rico y cultivada en la. de. India y Australia. En América Latina, además, lo encontramos en algunas. ca. zonas de Bolivia, Chile y Brasil.. En el Perú se encuentra principalmente en la región de la costa norte, como. lio te. Piura, Tumbes y Lambayeque y siguiéndole en orden de importancia La Libertad, lca y al sur hasta Tacna. También podemos encontrar esta especie en. Bi b. algunos valles interandinos de la sierra y en algunas zonas de Ia selva, como es Calca (Cusco) y Tarapoto (San Martín) respectivamente.. Los algarrobales son los bosques más importantes de la costa norte. Sus características de adaptabilidad a las condiciones desérticas del medio, su crecimiento en zonas con condiciones especiales de suelos pobres y carencia. 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. de agua, permiten que esta especie se desarrolle en los desiertos de Chicama(Trujillo), Olmos (Lambayeque) y Sechura (Piura), cubriendo así una. ica. extensa franja de la costa norte, llegando inclusive hasta Tumbes. Los bosques secos de algarrobo representan una de las principales. uí m. formaciones vegetales de la costa peruana, se distribuyen formando bosques naturales, principalmente en la costa norte: Tumbes, Piura y Lambayeque.. Q. Dentro de los bosques secos en el Departamento de Piura destacan las. ría. principales especies, como: algarrobo (Prosopis pallida), sapote (Capparis angulata), bichayo (Capparis ovalifolia), palo verde (Cercidlum praecox), overo. ie. (Cordia lutea), etc.. VEGETAL. Sub – Reino. :. CORMOPHYTAS. División. :. FANEROGRAMA. Sub – División. :. ANGIOSPERMA. Clase. :. DICOTILEDONEA. Sub – Clase. :. ARCHICLMIDEA. Orden. :. ROSALES. Familia. :. FABACEAE (Leguminosas). Sub - Familia. :. MIMOSOIDEA. Nombre común. :. ALGARROBO. Género. :. PROSOPIS. Especie. :. Prosopis Pallida. In g. :. Bi b. lio te. ca. de. Reino. en. 1.1 Aspectos botánicos del algarrobo. 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2 Características del árbol y descripción del fruto. El algarrobo (Prosopis pallida) es un árbol longevo con una gran capacidad. ica. para vivir en el desierto debido a su habilidad para captar nitrógeno y agua. por sus largas raíces. Su tronco retorcido alcanza hasta 18 metros de. uí m. altura y 2 metros de diámetro, con largas ramas flexibles, algunas de ellas. Q. espinosas.. Tiene una floración de dos veces al año, cuyas flores tienen la forma de. ría. espigas amarillas pálidas. Su principal fructificación se da entre diciembre y marzo, pero vuelve a dar fruto entre junio y julio, aunque en menor. Figura 1: Arbol de Algarrobo. lio te. ca. de. In g. en. ie. cantidad.. El fruto es una legumbre o vaina, con medidas entre 16 y 30 centímetros. Bi b. de largo por algo más de 1,5 cm. de ancho y 8 mm. de espesor. En promedio cada vaina pesa unos 12 gramos.. El fruto se compone básicamente de los siguientes elementos, que son la vaina exterior, la pulpa y las semillas, Estas están encerradas dentro de una cáscara difícil de abrir y en promedio hay 25 por cada vaina. Todos. 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. los componentes del fruto del algarrobo tienen uso. Se calcula que cada árbol rinde unos 40 kilos de fruto por año, con un promedio de 70 árboles. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. por hectárea.. Figura 2: Fruto del algarrobo (Algarroba). A pesar que el algarrobo proporciona la mayor fuente de nitrógeno en las. de. zonas áridas y que a los diversos componentes de su fruto se le atribuye propiedades nutritivas y medicinales, por la variedad de aminoácidos,. ca. vitaminas (principalmente C y E) y minerales (potasio) que contiene,. lio te. además de su alto contenido de azúcar (sacarosa), anualmente son depredadas unas 10 mil hectáreas de bosques, que son destinadas básicamente para carbón de leña. Más del 50% del fruto se pierde en el. Bi b. campo, un 15% se consume como alimento para ganado y el 35%. restante va a los mayoristas que lo venden para diversos usos. Entre estos está el alimento balanceado para animales; una pequeña parte se utiliza en la preparación del jarabe de la algarroba, conocido algarrobina,. 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ideal para usos de coctelería, bebidas y algunos dulces que se preparan artesanalmente.. ica. 1.3 Disponibilidad del recurso natural. uí m. El algarrobo es la especie predominante de la costa norte del Perú en. especial en el departamento de Piura y su mayor importancia se da por su. Q. gran adaptabilidad a la aridez; su fruto es de gran importancia alimenticia. ría. y económica, ofreciendo así un gran potencial para nuestros ecosistemas.. En la Tabla Nº 1, mostramos la disponibilidad del recurso en función a las. en. departamento de Piura.. ie. hectáreas cultivadas y su producción anual en toneladas para el. Zonas. de. Departamento. In g. TABLA Nº 1 NÚMERO DE HECTÁREAS Y PRODUCCIÓN DE ALGARROBA.. lio te. ca. Piura. Producción (Tm). Bajo Piura. 85 100. 127,65. Medio Piura. 37 138. 74,27. Alto Piura. 15 427. 49,46. Valle de Chira. 7 931. 18,24. San Lorenzo. 2 300. 7,36. Sector Algarrobo. 1 100. 5,50. 148 996. 282,48. Total. Bi b. Hectáreas. Nota: Si tenemos en consideración un factor de baja productividad, alrededor del 25 %. El total de algarrobo disponible sería de 211,86 Tm.. 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.4 Usos y aplicaciones Por desconocimiento y falta de difusión de tecnologías para el. ica. aprovechamiento sostenido del potencial de los bosques de algarrobo, se practican actividades que contribuyen al deterioro de los mismos y con. uí m. ello el deterioro de la fauna, suelos y cambios climáticos negativos,. Q. contribuyendo al avance de la desertificación de la región y en el país.. Dentro de los productos primarios que se obtienen del algarrobo,. ie. Puño u hojarasca. ría. tenemos:. en. Sirve como alimento para ganado ovino, caprino y animales menores. (compost).. de. Algarroba. In g. (conejo). También es usado para la elaboración de abonos orgánicos. Sirve de alimento para todo tipo de ganado así como para el hombre:. ca. café, jarabe, polvo soluble, etc. Además, es fuente de ingresos. lio te. adicionales al ser comercializada.. Apicultura Los bosques de algarrobo son fuente importante de miel, néctares, polen,. Bi b. cera, etc.. Madera Es usada para construir viviendas, corrales para ganado, mangos para herramientas, etc.. 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Combustible Los algarrobales son fuente de leña para el consumo familiar, la mayoría. ica. de las familias asentadas en estos ecosistemas lo utilizan para la preparación de sus alimentos.. uí m. Función protectora y de mantenimiento del medio ambiente. Q. Gracias a que protege los daños al suelo y regula el clima.. ría. 1.5 Usos potenciales del algarrobo. Si tenemos en consideración el uso ancestral del jarabe de algarrobo, y. ie. considerando su alto contenido de azúcares así como su alto contenido. en. de elementos nutrientes, sus posibles aplicaciones serían:. Como extracto azucarado para ser mezclado.. . Como jarabe liofilizado como sustituto del cacao.. . Para la obtención de siropes o azúcar líquida para uso industrial,. de. In g. . Bi b. lio te. ca. previa decoloración, entre otros.. 7. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. In g. Figura 3: Usos potenciales de la algarroba. de. 1.6 Composicion química de la algarroba De los estudios realizados de la composición química de los frutos. ca. provenientes del Departamento de Piura encontramos que el extracto contiene entre 45 y 55% de azúcar. A continuación mencionamos los. lio te. métodos utilizados para los análisis respectivos:. Bi b.  Determinación de Humedad. Método ADAC, 13th 1980 Métodos Nº 14.00 – Nº 14.003.  Determinación de Cenizas.- Método ADAC, 13th 1980 Métodos Nº 7.009. 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación.  Determinación de Grasas.- Método ADAC, 13th 1980 Métodos Nº 7.055 – Nº 31.032.. ica.  Determinación de Azúcares.- Método ADAC, 13th 1980 Métodos Nº. uí m. 31.027 – Nº 31.0320. ver cuadro Nº 8.. 1.7 Jarabe de algarroba. Almacenamiento, este se efectúa en forma rústica es decir. ría. . Q. 1.7.1 Elaboración artesanal. ie. que el fruto es apilado en habitaciones o al medio ambiente,. en. sin el menor control respectivo. Este almacenamiento puede durar de 6 a 8 meses.. Cocción, la algarroba previamente lavada es sometida a un. In g. . proceso de cocción, esta operación es efectuada en cilindros. de. los cuales son calentados por leños, de maderas del mismo árbol.. ca. . Colado, es la siguiente operación artesanal, que consiste en. lio te. someter al extracto obtenido a un proceso de separación o. Bi b. . colado, con la finalidad de separar los sólidos remanentes. Concentración, el extracto filtrado es sometido a un proceso de calentamiento, los artesanos recurre al empleo de azúcar de caña, con la finalidad de disminuir el tiempo que demora esta operación.. 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Envasado, se realiza en botellas de vidrio, de diversos volúmenes y formas, sin tener ningún control en esta. uí m. ica. operación. (Ver Esquema Nº 1). RECOLECCIÓN. Q. SECADO. ría. COCCIÓN. en. ie. TAMIZADO. In g. CONCENTRADO. ENVASADO. de. Esquema Nº 1: Obtención de jarabe de algarroba por el método tradicional. ca. 1.7.2 Procesamiento del fruto del algarrobo para obtención de. lio te. nuevos productos. Bi b. . . Selección, los frutos que estén enteros y que no tengan plagas. Lavado, lavado con agua el fruto para eliminar el polvo o cualquier elemento extraño.. . Deshidratado, mediante un horno a gas a 80 ºCelsius por espacio de tres horas. 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Molienda, molino especial de martillo de acero inoxidable con saranda. Tamizado,. separación. del. resultado. de. la. molienda. ica. . obteniéndose harina fina, gruesa y producto residual mediante. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. un tamiz vibrador de acero inoxidable. (Ver Esquema Nº 2). ca. Esquema Nº 2: Procesamiento de los frutos del algarrobo. lio te. 1.7.3 Características Físicas y Químicas del Jarabe Artesanal Tomadas las muestras del jarabe artesanal producción en la. Bi b. región de Piura, se procedió a efectuar el análisis físico y químico correspondiente: . Análisis proteico: Método ADAC 13th Ed. 1980Métodos Nº 7.021 - 7.024. 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Contenido. de. grasas:. Método. ADAC. 13th. Ed.. 1980. Métodos Nº 7.055 - 7.056 Medida de acidéz: Método Potenciométrico. . Medida de la densidad: Método de la Gravedad Específica. . Porcentaje. portátil. Se. ABBE. determinó medida. en. empleando grados. el. Brix.. Q. refractómetro. sacarosa:. uí m. de. ica. . ría. Ver cuadro Nº 8.. ie. 1.8 Tratamiento teórico de la extracción sólido – liquido. en. La extracción sólido – liquido, llamada también lixiviación procede del latín “Lixivia” que significa lejía. En Roma esta palabra se usaba para describir. In g. los jugos que destilaban las uvas o las aceitunas antes de ser machacadas. Hoy la palabra lixiviación se usa para describir el proceso. de. mediante el cual se lava una sustancia pulverizada con el objetivo de. ca. extraer de ella las partes que resulten solubles.. lio te. La extracción es una operación básica de trasferencia de materia basada en la disolución de uno o varios de los componentes de una mezcla, ya sea líquida o que forme parte de un sólido, mediante un disolvente. Bi b. adecuado. En la extracción líquido-líquido la materia a extraer está en un líquido y en la extracción sólido-líquido en un sólido.. La extracción sólido-líquido se conoce también como lixiviación, si el componente extraído es valioso; percolación cuando se hace referencia. 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. a la forma de llevar la operación, el disolvente se vierte sobre el líquido; lavado si se pretende eliminar un compuesto no deseado de un sólido.. componente extraíble,. ica. La forma de llevar a cabo la extracción dependerá de la proporción del. de la distribución de éste en el sólido, de la. uí m. naturaleza del sólido y del tamaño de las partículas.. Q. Cuando el compuesto extraíble está distribuido uniformemente en el sólido, se disolverá, en primer lugar el soluto que esta en la superficie y el. ría. sólido adquirirá una estructura porosa. A continuación el disolvente tendrá que penetrar, a través de estos poros, a la estructura interna del sólido. ie. para volver a disolver nuevo soluto, por lo que el proceso se verá. en. ralentizado. Las etapas que tienen lugar en la extracción sólido líquido. In g. son:. • Cambio de fase del soluto al disolverse en el disolvente. de. • Difusión a través del disolvente existente en los poros del sólido. ca. hacia el exterior de la partícula. • Transferencia del soluto desde el disolvente en contacto con la. lio te. partícula hacia la masa principal del disolvente. Bi b. El soluto presente en el sólido ha de estar expuesto al disolvente, por lo que en algunos casos el sólido ha de ser triturado previamente para facilitar este contacto. Cuando los sólidos tienen estructura celular, la difusión del disolvente a través de las paredes celulares se ve afectada por una resistencia adicional creada por las paredes de la célula.. 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.8.1 Variables que intervienen en la extracción Son aquellas variables que influyen en la velocidad de extracción, la. ica. cual está limitada por la difusión del soluto a través de la estructura. porosa del sólido; el material debe se ser de pequeño tamaño para. uí m. que la distancia que recorra el soluto sea la menor posible. Con estos condicionantes las variables más importantes son:. Q. • Tamaño de partícula, cuanto más pequeño sea más será el. ría. área de contacto entre el sólido y el líquido extractor, favoreciendo la velocidad de transferencia de materia del sólido. ie. al disolvente. Asimismo, se ve favorecida la difusión del soluto. en. hacia el disolvente por la menor distancia que ha de recorrer el. In g. soluto por el interior del sólido. Por otra parte, es aconsejado que el tamaño de partícula sea lo más homogéneo posible, procurando que no haya demasiadas partículas pequeñas que. de. se alojen en los poros del sólido impidiendo el paso del. ca. disolvente.. • El líquido disolvente extractor, debe de ser selectivo, y de baja. lio te. viscosidad para facilitar su flujo a través del sólido.. Bi b. • La temperatura, que siempre es un factor favorecedor del proceso para la velocidad de extracción. En cualquier caso el límite máximo de temperatura vendrá determinado por otros condicionantes. • La agitación, incrementa la transferencia de materia desde la superficie de la partícula hacia la masa de la disolución. 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.8.2 Ecuaciones de transferencia de materia en la lixiviación Una aproximación a la trasferencia de materia en el interior del. ica. sólido se puede hacer mediante el concepto de una película delgada como responsable de la resistencia a la transferencia de. ría. Donde,. (1). Q. dM k ' A(cz  c)  dt b. uí m. masa, ecuación (1).. : es la masa de soluto transferido en el tiempo t,. k´. : es el coeficiente de difusión (difusividad de la fase. ie. M. en. líquida),. : es la superficie de contacto sólido-líquido,. c. : es la concentración del soluto en la disolución en un. In g. A. de. instante t,. : es la concentración de la disolución saturada en contacto. lio te. ca. cs. Bi b. b. con las partículas,. : es el espesor de la película delgada de líquido que rodea a la partícula.. Si se considera un proceso discontinuo y un volumen total, V, de disolvente; dM=Vdc y por tanto, la ecuación (1) se convierte en la ecuación (2).. dc k ' A(cz  c)  dt bV. (2) 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. El tiempo necesario para que la concentración de la disolución pase del valor inicial co hasta c se halla por integración de la suponiendo b y A constantes y obtenemos la. ica. ecuación (2),. ln. uí m. ecuación (3).. cz  c0 k ' A  t cz  c bV. (3). Q. Si el disolvente es puro, co= 0 y la ecuación (3) se transforma en la. ría. ecuación (4).. (4). ie. c  cs (1  e  ( k ' A/ bV ) t ). en. Lo que indica que la disolución tiende a la saturación de forma exponencial. Otras consideraciones son que el área de la superficie. In g. de contacto tenderá a aumentar conforme avance la extracción, por desintegración del sólido; en estas condiciones el fluido no puede. de. circular libremente y el espesor efectivo de b, se incrementará. El efecto de la agitación sobre la velocidad de transferencia se. ca. determinó experimentalmente midiendo la velocidad de disolución. lio te. de sales puras en agua. El grado de se expresó en función del 2. grupo adimensional (Nd ρ/µ); siendo N el número de revoluciones. Bi b. por unidad de tiempo, d el diámetro del recipiente, ρ y µ la densidad y viscosidad del líquido, respectivamente ( ). 2. Para valores de (Nd ρ/µ) menores de 67 000, se usa la ecuación (5).. 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. KLd Nd 2  1,4  0,5  2, 7 E  5( ) ( ) DL   DL. (5). 2. ica. Para valores de (Nd ρ/µ), mayores de 67 000, se usa la ecuación (6).. uí m. KLd Nd 2  0,62  0,5  0,16( ) ( ) DL   DL. Donde,. : tiene el mismo significado que (k´/d) y es el coeficiente de. Q. KL. ría. trasferencia de materia,. : es la difusión de la fase líquida.. ie. DL. (6). en. Experimentaciones similares se desarrollaron para determinar la velocidad de difusión de un sólido en un líquido teniendo en cuenta. In g. los coeficientes de trasferencia de calor, ecuación (7).. de. hd Nd 2  0,63 C p  0,5  0, 207( ) ( ) k  k. (7) 2. Para valores mayores de 67 000 de (Nd ρ/µ); h es el coeficiente. ca. de trasferencia de calor, k es la conductividad calorífica del líquido y Cp es el calor específico. Por las fórmulas anteriores se observa. lio te. que a elevada velocidad de agitación la relación entre transferencia. de. materia. y. de. calor. es. prácticamente. Bi b. independiente de la velocidad de agitación,. KL D  0, 77( L )0,5 h C p k. (8). 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.8.3 Tipos de extracción . Contacto múltiple en Corriente Directa. Este método consiste,. ica. en subdividir la cantidad de disolvente a usar en cada etapa. Ver Diagrama Nº 1.. F. R1. 2. R2. N-1. EN. RN-1. N. RN. Q. 1. EN-1. E2. uí m. E1. D2. DN-1. ría. D1. DN. en. ie. Diagrama Nº 1 contacto múltiple en corriente directa. El flujo inferior o refinado (R) procedente de la primera etapa, se. In g. pone en contacto con el nuevo disolvente en la segunda etapa, separándose un extracto (E) y un refinado (R) este refinado. de. vuelve a ponerse en contacto con un nuevo disolvente y así sucesivamente.. ca. Aplicando el Balance de Materia alrededor de una etapa, de. Bi b. lio te. acuerdo al diagrama n°2 se tiene.. F+D=E+R=M. (9). Fx + Dy = Ey + Rx = Mz. (10). X = ( Fx + Dy )/M. (11). Donde: F. =. Alimentación. D. =. Disolvente. M. =. Cantidad de Mezcla 18. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. X. =. Fracción soluto. Y. =. Fracción de disolvente. x. =. ica. Punto de mezcla. Fx. R1 x. Q. 1. uí m. E 1y. ría. D1 y. Contacto múltiple en contracorriente. En el esquema de flujo. en. . ie. Diagrama Nº 2: balance de materia alrededor de una etapa. que se muestra en el diagrama Nº 3. Para este tipo de extracción,. In g. en que la alimentación y el disolvente entran por los extremos opuestos del extractor, constituye el método de extracción más. ca. D. de. empleado en la práctica industrial.. lio te. 1. E n- 1 2. N-1 Rn - 1. N. En F. R1. Bi b. Diagrama Nº 3. Contacto múltiple en contracorriente. 19. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.9 Tratamiento teórico de la filtración La filtración consiste en la remoción de partículas suspendidas y. ica. coloidales presentes en una suspensión acuosa que escurre a través de. uí m. un medio poroso.. El avance logrado por la técnica de filtración es el resultado de un. Q. esfuerzo conjunto dirigido a lograr que la teoría exprese los resultados de las investigaciones experimentales, de tal modo que sea posible prever,. en. ie. 1.9.1 Mecanismos de la Filtración. ría. en el diseño, cómo va a operar la unidad de filtración en la práctica.. Como las fuerzas que mantienen a las partículas removidas de la. In g. suspensión adheridas a las superficies de los granos del medio filtrante son activas para distancias relativamente pequeñas. de. (algunos ángstroms), la filtración como. el. resultado. de. dos. usualmente es considerada mecanismos. distintos. pero. ca. complementarios: transporte y adherencia. Inicialmente, las partículas por remover son transportadas de la suspensión a la. lio te. superficie de los granos del medio filtrante. Ellas permanecen adheridas a los granos, siempre que resistan la acción de las. Bi b. fuerzas de cizallamiento debidas a las condiciones hidrodinámicas del escurrimiento.. El transporte de partículas es un fenómeno físico e hidráulico, afectado principalmente por los parámetros que gobiernan la transferencia de masas. La adherencia entre partículas y granos 20. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. es básicamente un fenómeno de acción superficial, que es influenciado por parámetros físicos y químicos.. ica. Los mecanismos que pueden realizar transporte son los. uí m. siguientes: a) cernido;. Q. b) sedimentación; c) intercepción;. e) impacto inercial;. ie. f) acción hidrodinámica, y. ría. d) difusión;. en. g) mecanismos de transporte combinados.. In g. Los mecanismos de adherencia son los siguientes: a) fuerzas de Van der Waals;. de. b) fuerzas electroquímicas;. ca. c) puente químico. ¿Cuál de estos mecanismos es el que controla el proceso de. lio te. filtración ha sido asunto de largos debates.? Es indudable que no. todos necesariamente tienen que actuar al mismo tiempo y que,. Bi b. en algunos casos, la contribución de uno o varios de ellos para retener el material suspendido es quizás desdeñable. Pero hay que tener en cuenta que dada la complejidad del fenómeno, más de un mecanismo deberá entrar en acción para. 21. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. transportar los diferentes tamaños de partículas hasta la superficie de los granos del medio filtrante y adherirlas.. ica. 1.9.2 Cinética de la filtración. uí m. No obstante el extenso conocimiento de los mecanismos de la. filtración, no se ha podido llegar a encontrar un modelo. Q. matemático que describa con precisión el comportamiento de los diferentes parámetros de operación de los filtros. No existe, hasta. ría. ahora, ninguna fórmula o conjunto de fórmulas con las cuales,. ie. asumidos determinados valores, se puedan calcular los diferentes. en. parámetros que inciden en el funcionamiento de un filtro.. In g. Obviamente, esta dificultad no limita el hecho de poder determinar los parámetros del proceso de filtración experimentalmente. Resulta, entonces, conveniente realizar estudios con filtros piloto,. de. cuando se quiera conocer el comportamiento de un determinado filtro con una cierta suspensión, ya que cualquier alteración en. ca. esta o el medio filtrante significa un cambio en los parámetros del. lio te. proceso.. Bi b. Sin embargo, los modelos matemáticos resultan útiles para la mejor comprensión del proceso de filtración. Un gran número de autores ha desarrollado expresiones matemáticas que establecen relaciones entre las diferentes variables del proceso.. 22. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.9.3 Balance de masas El balance de masas tiene una doble finalidad en el análisis de la. describe. la. remoción. de. partículas. ica. filtración. En primer lugar, conjuntamente con la ecuación que suspendidas,. permite. uí m. determinar la distribución de los depósitos en el medio filtrante en función de la posición y del tiempo. En segundo lugar, el balance. Q. de masas conduce a una expresión que hace posible conocer la. ría. cantidad de sólidos removidos por unidad de volumen del medio. ca. de. In g. en. ie. filtrante.. Figura. 4: Elemento del lecho filtrante. lio te. La Figura 4 representa un elemento del medio filtrante de área A y. espesor. Bi b. ∆L. La variación de la concentración de la suspensión está dada por:. c  (c2  c1 ). (11). Donde:. 23. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ∆c = Variación de la concentración de partículas (volumen de partículas suspendidas por volumen de suspensión).. ica. c1 = Concentración de partículas suspendidas en el afluente (L3/L3).. uí m. c2 = Concentración de partículas suspendidas en el efluente (L3/L3).. Q. Si se considera que Q es el caudal que escurre a través del elemento y se admite que el depósito específico aumenta una. ría. cantidad ∆σ, al transcurrir un intervalo del tiempo ∆t, se tiene que. ie. el volumen de partículas removidas de la suspensión es:. en. c.Q.t. In g. y el volumen de partículas acumuladas es:. de.  a . A.L. ca. Igualando ambas expresiones, se obtiene:. c.Q.t   a . A.L. (12). Bi b. lio te. Donde: Q=. caudal (L3T-1). t=. intervalo de tiempo (T). a=. variación del depósito específico absoluto (volumen de sólidos/volumen de medio filtrante, L3/L3). A=. área, en planta, del elemento de volumen del medio filtrante (L2). L=. espesor del elemento de volumen del medio filtrante (L) 24. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Reordenando la ecuación (12) se obtiene, en su forma diferencial, la ecuación (13):.  c .V  a  0 L t. ica. (13). uí m. Donde: V = velocidad de filtración o tasa de filtración (Q/A). Q. La ecuación (13) representa la relación entre la variación de la concentración de partículas suspendidas con la profundidad, y la. ría. variación del depósito específico absoluto con el tiempo, para la. en. ie. velocidad de filtración considerada.. La ecuación (13) fue propuesta por Iwasaki, hace más de 50. In g. años, a través de estudios realizados en filtros lentos.. Muchas veces se considera al depósito específico efectivo (σ),. de. que refleja el volumen que efectivamente ocupan las partículas removidas, para tener en cuenta de ese modo la porosidad de los. lio te. ca. depósitos..    . a. (14). Donde:. Bi b. σ = Depósito específico absoluto (volumen de depósito/volumen de medio filtrante).. β = Relación entre el volumen de los depósitos y el volumen de sólidos removidos.. De este modo, la porosidad local estará dada por: 25. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación.   0 . (15). Donde:. ica. εo = porosidad inicial (volumen de vacíos/volumen total del medio. uí m. filtrante). ε = porosidad del medio filtrante. c 1   . L  .V t. (16). ría. . Q. De la combinación de las ecuaciones (13) y (14) se obtiene:. La ecuación (16) representa la variación de la concentración en. ie. función del espesor del medio filtrante y demuestra que la tasa de. en. variación disminuye a medida que el depósito específico aumenta. In g. con el tiempo de operación del filtro. Combinando las ecuaciones (15) y (16), se obtiene:. de. . c 1   . L  .V t. (17). ca. La ecuación (17) muestra que la tasa de variación de la. lio te. concentración de la suspensión, en función del espesor del medio filtrante, disminuye a medida que la porosidad decrece con el. Bi b. tiempo de operación.. 1.9.4 Modelos para la remoción de partículas suspendidas La ecuación (16) se puede utilizar para prever la variación de σ en función de t, si se conoce la variación de C en función de L.. 26. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(44) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Se han propuesto innumerables modelos para describir la variación de la concentración de la suspensión a través del medio filtrante. c F L. (18). uí m. . ica. (cuadro 1). Estos modelos presentan la siguiente forma general:. La ecuación (18) establece que la reducción de la concentración de partículas (c) a través de la profundidad del medio filtrante (L) es. Q. función de la concentración de partículas (c), del depósito. Tratamiento teórico de la concentración. ie. 1.10. ría. específico ( σ) y de parámetros específicos del modelo.. en. La evaporación es la operación de concentrar una solución. In g. mediante la eliminación de disolvente por ebullición. Los evaporadores químicos se clasifican en dos grupos: de. de. circulación natural y de circulación forzada. Los evaporadores de circulación natural se usan unitariamente o en efecto múltiple para. ca. los requerimientos más simples de evaporación. Los evaporadores. lio te. de circulación forzada se usan para líquidos viscosos, para los que forman sales, y las soluciones que tienden a incrustarse.. Bi b. Los evaporadores de circulación natural se clasifican en cuatro clases principales: a) Tubos horizontales. 27. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(45) Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Cuadro 1: Modelos para la remoción de partículas suspendidas. b) Calandria con tubos verticales c) Tubos verticales con canasta d) Tubos verticales largos. 28. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(46) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La ecuación que gobierna este comportamiento es: q=U.A. ∆T. (19). Flujo de calor. U=. Coeficiente global de transferencia de calor. A=. Superficie de calefacción. uí m. q=. ica. Donde:. Q. ∆T = Diferencia entre el valor de agua y el líquido. ría. de calor por radiación. En el caso más general, el calor que hay que transmitir para evaporar 1. El calor sensible necesario, para llevar a ebullición la solución. en. . ie. Kg de agua se compone de:. . Calor. In g. alimentada al evaporador.. necesario para evaporar. ebullición.. el agua a la temperatura de. Calor de concentración de la solución.. . Pérdidas de calor por radiación.. ca. de. . lio te. En la práctica el segundo punto, es el más trascendente. Las ecuaciones que pueden dar como resultado el coeficiente de transferencia total son: F + Vo = V1 + L1 D. (20). Bi b. Tendremos que un balance para el extracto FxF = L1 * 1. (21). Un balance global de Energía sería: Vo + F hf = V1 H1 + L1 H1. (22). Y la ecuación de proporción para la transferencia de calor es: 29. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(47) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Vo = U A (- ∆T). (23). Donde:. salen del evaporador. Comercialización del jarabe de algarroba. uí m. 1.11. ica. F, Vo, V1, L1, D son los flujos de las corrientes que entran y. Q. En la comercialización el jarabe de algarrobo, es denominado algarrobita, el cual es utilizado como saborizante en jugos,. ría. cócteles, dulces, etc.. ie. Su consumo aunque conocido no es masivo, es un posible. en. mercado potencial con la finalidad de tenerlo como un alimento. In g. permanente en la alimentación diaria. Lo importante es contar con un producto de calidad, sin adulteraciones y una marca conocida. Si logramos este producto en tales condiciones, se tendrá un. Bi b. lio te. ca. de. mercado seguro y próspero.. 30. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(48) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Q. CAPÍTULO II. ie. 2.1 Material de estudio. ría. MATERIALES Y MÉTODOS. en. El material de estudio lo constituye el fruto del árbol del algarrobo que en. In g. el Perú se encuentra distribuido principalmente en la costa norte, específicamente en el Departamento de Piura.. de. La orientación exportadora de los ricos valles de la región, que aprovecha su clima seco y cálido y la facilidad de acceso al puerto asociada al. ca. desarrollo del mejoramiento de las tecnologías de riego; evidencia la necesidad de investigar en temas relacionados al mejoramiento de la. lio te. calidad de los productos de la región, como es el caso de la algarrobina.. Bi b. Para el desarrollo del presente trabajo se seleccionó al Valle San Lorenzo, epicentro del boom agroexportador piurano, ubicado en la Provincia de Piura y comprende los Distritos de Tambo Grande y Las Lomas. (Ver mapas 1 y 2). 31. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(49) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Las razones para elegir a este Valle se deben a la existencia de una pequeña planta piloto que funciona artesanalmente y que su correcto uso. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. permitirá mejorar la calidad del producto.. ca. Mapa 1: Provincias del Departamento de Piura. Selección del método para la extracción y concentración del. lio te. 2.2. jarabe. Bi b. Tenemos dos alternativas, la primera,es la denominada VIA SECA o alternativa A, la segunda es la denominada VÍA HÚMEDA o alternativa B.. 32. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(50) ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Alternativa A: Vía Seca . In g. 2.2.1. en. Mapa 2: Distritos de la Provincia de Piura. Cosecha.. En esta etapa se recolectan, las vainas maduras,. de. que se encuentran generalmente en el suelo, esta actividad la realizan los pobladores de las zonas rurales, entre los meses. ca. de Enero-Abril.. Bi b. lio te. . Limpieza. Esta operación consiste en la separación manual. de las vainas en mal estado y, de otros objetos extraños que pueden ser causantes de problemas posteriores. Si. esta. operación se realiza manualmente, se puede decir que una persona puede limpiar un promedio de 150Kg de vainas en una Jornada de trabajo de 8 horas.. 33. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(51) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Secado. Esta operación es realizada por cargas. Se define como el transporte de las vainas por medio de una faja de 4 x. ica. 3 x 2 m dentro del secador. La capacidad será de 20 m 3 o unos 2 000 Kg de algarroba por carga.. Molienda. Esta operación, consiste en someter las vainas. uí m. . limpias y secas a una trituración total, con la finalidad de. Q. disminuir el tamaño de partícula y aumentar la superficie de. ría. contacto entre el soluto a extraer y el solvente. Generalmente, esta operación suele realizarse en molinos de discos. La. ie. eficiencia de esta operación estará en función de la humedad. Tamizado.. Consiste en separar las partículas iguales o. In g. . en. del fruto, la cual debe estar entre el 3 y 5 %.. mayores a 3 mm de diámetro. Extracción. o. lixiviación.. Se. efectúa. teniendo. en. de. . consideración los cálculos efectuados por el autor, mediante el. ca. empleo del software Matlab. La extracción se puede efectuar a. lio te. diversas temperaturas.. Bi b. . . Filtración.. Esta operación se realiza con la finalidad de. separar, las partículas finas del jarabe, para poder llegar a obtener un producto de calidad aceptable. Concentración. Se efectúa con la finalidad de evaporar la mayor cantidad de solvente posible en este caso lo es el agua. La concentración se puede realizar de dos formas: la primera a olla abierta, es decir a presión normal o presión atmosférica, 34. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(52) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. y la segunda a presión de vacío. Concentrar a presión de vacío, consiste en concentrar utilizando una bomba de vacío. ica. que está conectada al concentrador. Al disminuir la presión también disminuye la temperatura de concentración.. Estabilizado. Consiste en agregar glicerina y alcohol en un. uí m. . . Envasado.. Q. 5% respectivamente.. Consiste en efectuar el llenado de envases. ría. esterilizados, a una temperatura promedio de 70 grados. ie. centígrados, con la finalidad de efectuar un control enzimático.. en. 2.2.2 Alternativa B: Vía Húmeda. seca, en que esta. In g. Se diferencia de la alternativa A o Vía. operación no realiza las etapas de secado y molienda.. de. En el esquema Nº 3 se observa las etapas efectuadas. Se ve que se realiza el trozado del fruto, para luego efectuar la flotación de la. ca. semilla, que es separada en esta parte de la operación. Después todas las operaciones son las mismas descritas anteriormente.. lio te. Solamente al efectuar estas dos modificaciones, variamos sustancialmente la cantidad de energía requerida para uno y otro. Bi b. proceso.. 2.2.3 Ventajas de las alternativas -. Alternativa A o vía seca.- Se logra una mayor conservación de la materia prima.. 35. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(53) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. -. Alternativa B o vía húmeda.- Permite un proceso continuo de la materia prima. Nos permite, el ahorro de energía del proceso de secado.. ica. -. -. uí m. 2.2.4 Desventajas de las alternativas. Alternativa A o vía seca.- Se tendrá que contar con silos. Q. debidamente diseñados, con la finalidad de lograr almacenar este fruto. Si bien este no es de alta densidad, si ocupa un. ría. volumen considerable, por lo que se tiene que contar con. Alternativa B o vía húmeda.- Tiene que efectuarse, como un. en. -. ie. grandes áreas de almacenamiento.. In g. proceso continuo.. 2.2.5 Descripción de la alternativa seleccionada. de. La alternativa seleccionada se denominada vía húmeda o alternativa B.. Esta alternativa fue considerada como la más. ca. viable en nuestro medio, por su menor costo de operación.. lio te. La tecnología a utilizar se desarrolló a nivel de Planta Piloto. Las operaciones efectuadas a este nivel son básicamente la. Bi b. extracción por solvente en fases sólido – líquido y la de concentración tanto a presión atmosférica como a presión menor que la atmosférica o de vacío.. A continuación se describe las etapas a desarrollar para la obtención del producto: algarrobina.. 36. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(54) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Recepción de materia prima.- Esta operación se realiza al llegar el algarrobo a la planta de procesamiento. Se efectúa el. de. efectuar los análisis de. ica. muestreo correspondiente de la materia prima, con la finalidad composición. Así mismo,. uí m. posteriormente tomar las medidas de limpieza adecuadas, para determinar la cantidad de solvente adecuado.. Selección y acondicionamiento de la materia prima. Q. . ría. apropiada .- En esta etapa se trabaja manualmente, es decir se seleccionaron los frutos y se separaron objetos extraños,. ie. que pudieran dañar equipos posteriores. Para esta operación. en. se puede tener en consideración que una persona, en una jornada de 8 horas podrá seleccionar entre 120 a 150 Kg de. In g. algarroba. Paso siguiente, es la operación de trozado para lo cual se utilizó el trozador Bucher Nº2.. Determinación. de. . de. la. operación. de. extracción.-. Bi b. lio te. ca. Representado por la lixiviación en el Esquema N°3.. 37. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(55) Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Esquema Nº 03 Esquema de los pasos a seguir a nivel de planta piloto. 38. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(56) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3. Equipos y maquinaria A continuación se listan los equipos y maquinaria, utilizados en el. . 01 Clasificador. . 02 Trozador. . 1 Juego mallas milimétricas. . 02 Estractores. . 01 Evaporador. Q. 01 Balanza. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. . uí m. ica. acondicionamiento y extracción del jarabe.. Figura 5: Extractor. 39. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(57) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3.1 Especificaciones de equipos.. Principales equipo de una planta de procesamiento de Jarabe de. Balanza.- De gran capacidad, 0 – 1000 kg pudiendo ser. uí m. . ica. algarroba.. mecánica, automática o digital.. Clasificador.- Faja transportadora de 4 m de largo, con. Q. . Trazadores.- Molinos Tipo Bucher de paredes dentadas, con. ie. . ría. aspersores de agua para lavado con motor de 5 Hp.. . en. capacidad de 100 Kg. Hr.. Separador de Semillas.- Malla vibratoria de acero inoxidable. . In g. de 3,15 mm y 2 Hp de potencia. Extractores.- Tipo tanque agitado y enchaquetado, para. de. efectuar un precalentamiento. Filtro Prensa.- Este equipo es del tipo de placas y marcos.. ca. . lio te. . Bi b. . Tanque Decantadores.- De acero inoxidable con capacidad de. 300 L Concentrador.- De acero inoxidable diseñado para trabajar al vacío.. . Marmita.- Esta será una alternativa al concentrador de vacío, cada una tendrá una capacidad de 501 L, calentados por vapor. 40. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(58) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Llenador automático de jarabe.- Este equipo deberá llenar 17. en. ie. ría. Q. uí m. ica. pomos de 800 g. /min.. Criterios de evaluación de los parámetros del solvente. de. 2.4. In g. Figura 6: Evaporador. Los parámetros más importantes para este tipo de operación con. ca. temperatura y volumen del solvente a emplear son las siguientes:. Bi b. lio te. . Temperatura ambiental, el solvente empleado es el agua,. utilizado como agente extractor de los azúcares presentes en la algarroba. Se estimó trabajar a temperatura ambiental, con la finalidad de ahorrar energía la cual es cada día más costosa. El contacto entre el soluto y el solvente es en forma e cargas en tanques agitados.. . Temperatura. óptima,. esta. temperatura. se. determina. efectuando múltiples ensayos. 41. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.