UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
“OBTENCIÓN DE PECTINA A PARTIR DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO”
EXPOSITOR: ING. BETTY PUMACAHUA CRUZ Sucre - Bolivia
2018
INTRODUCCIÓN
• Bolivia produce cerca de 336,270 toneladas anuales de plátano (Musa canvedishii).
• Pectina es un polisacárido natural. Se emplea como gelificarte, espesante y estabilizante.
• La mayoría de la pectina utilizada en el país, proviene de importaciones; para al año 2012 se importaron aproximadamente unas 125 toneladas.
•La materia prima más común para la producción de
pectina son los residuos de manzana y cítricos; sin
embargo, es posible la utilización de las cáscaras de
plátano como fuente para la extracción de pectina.
Planteamiento del problema
Desecho de una cantidad considerable de cáscaras.
Bolivia no produce algunas materias primas empleadas en la industria de alimentos, la industria farmacéutica y otras
Dependencia tecnológica
Justificación
Grandes cantidades de residuos (cáscaras), que se convierten en un problema sanitario que propicia la proliferación de insectos, hongos, bacterias y olores por descomposición.
Alta demanda de pectina que se requiere para los diversos
productos alimenticios y demás aplicaciones.
Objetivos
Objetivo general
Realizar el diseño experimental para la obtención y caracterización de pectina a partir de la cáscara de plátano (Musa canvedishii).
Objetivos específicos
Caracterizar fisicoquímicamente la cáscara de plátano.
Aplicar el diseño experimental adecuado para la obtención de pectina.
Analizar el comportamiento del producto de acuerdo al método elegido.
Caracterizar la pectina obtenida determinando el contenido de humedad, contenido de metoxilo, acidez y grado de esterificación.
Método de estudio propuesto
Idea
Identificación y exposición del problema
Elección de los factores los niveles y los rangos
Selección de las variables de respuesta
Elección del diseño experimental
Realización de experimento
Análisis estadísticos de los datos
Conclusiones y recomendaciones
Representación General del Proceso
Método de estudio
Los factores controlables, son variables que permiten alcanzar los objetivos propuestos, mientras que los factores incontrolables o variables fijas limitadas por aspectos técnicos, económicos y tiempo, pueden ser controlables para los fines de una prueba.
Cáscaras de Plátano.
Tratamiento de la materia prima
Inactivación enzimática
Hidrólisis Ácida
Filtración
Precipitado
Secado
Molienda
FUNDAMENTO TEÓRICO
Plátano
Este producto crece tradicionalmente en las zonas tropicales
Actualmente existen aproximadamente 60,298 hectáreas de plantaciones según el INE. Este fruto es muy valioso para la economía de nuestro país,
La especie de plátano que exporta principalmente Bolivia es
el plátano Cavendish, ya que es una especie más resistente a
una de las plagas que sufre el cultivo. Dicha variedad es
conocida por ser grande y robusta, es originaria de Vietnam,
China y las Islas Canarias.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Características del plátano Cavendish
Pertenece a la familia Musaceae. Su nombre científico es
Musa acuminata AAA (triploide). Se originó en el
Sudeste de Asia y desde entonces ha ido evolucionando y
transformándose hasta convertirse en la fruta carnosa
con pocas semillas y agradable sabor. Se lo cosecha
verde, cuando madura es rico en vitaminas y minerales.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Composición nutricional de la cáscara de plátano
Está compuesta principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina, pero su composición varía con el origen del material. La fibra vegetal se clasifica en dos tipos: soluble e insoluble.
Componente Cáscara de plátano (% base seca)
Almidón 38,89
Humedad 89,10
Hemicelulosa 14,8
Celulosa 13,2
Lignina 14,00
Fibra cruda ---
Magnesio 0,16
Calcio 0,29
Cenizas 11,37
Características químicas de la cáscara de plátano
Celulosa
Polímero lineal de cadena larga formado por moléculas de D- glucopiranosa
FUNDAMENTO TEÓRICO
Hemicelulosa
Mezcla compleja y heterogénea de un gran número de diferentes polímeros de monosacáridos
Lignina
Polímeros insolubles en
ácidos y solubles en
álcalis fuertes como el
hidróxido de sodio
FUNDAMENTO TEÓRICO
Variedades Cenizas Fibra
cruda Nx6,25 Azúcares solubles P Ca Cáscara
Parecido al Rey 15,7 9,1 6,9 11,4 0,11 0,28
Tetraploide 14,6 10,2 7,3 11,4 0,17 0,49
Cavendish
Gigante 17,4 11,9 6,9 10,7 0,15 0,39
Cavendish
Enano 19,2 11,2 6,6 11,4 0,15 0,40
Robusta 15,8 10,0 7,2 9,7 0,15 0,42
UC-RS 14,2 10,1 6,6 9,7 0,09 0,29
Valery 13,8 8,3 6,1 8,0 0,09 0,34
Pectina
• Polisacárido natural
Se encuentra en las paredes de células vegetales
Forman geles en: - medios ácidos
- presencia de azúcar Empleado como:
Gelificante
Espesante
Estabilizante
Uso de pectina en la industria
producción mundial 35.000 toneladas anuales
Área de alimentos
Área Farmacéutica Área polímeros
FUNDAMENTO TEÓRICO
Obtención de pectinas por el método convencional o Hidrólisis Ácida
Las pectinas continuamente se obtienen y separan de los desechos de diversos frutos mediante acidificación. Comercialmente usando ácidos como el cítrico, clorhídrico, nítrico o sulfúrico, se obtienen pectinas a altas temperaturas para hidrolizar la protopectina.
Después de concentrarlas, se precipita la pectina con la adición de
alcohol, se seca, se granula y por último se tamiza. La obtención en
soluciones acuosas ácidas no sensibles al calcio es apta para obtener
pectinas. Y para obtener la pectina restante, cuando son sensibles al
calcio, se realiza otra obtención con ácidos fuertes.
Preparación de la materia prima Recolección de las cáscaras
de plátano Lavado
Despulpado
Troceado de cáscara
Inactivación enzimática
Filtración
Secado
Molienda
Tamizado
Envasado
PROCEDIMIENTO
Hidrólisis Ácida Ajuste de pH Filtración
Precipitado Precipitado a diferente temperatura y pH
Centrifugación a 3000
rpm por un t=15 min Pectina centrifugada
Muestras de pectina húmeda
Secado de pectina a 40°C t=12 hrs
Molienda Pectina seca
Hidrólisis Ácida
Filtración de los residuos
Precipitación
Lavado
Secado
Molienda
Preparación de distribución de factores para el diseño experimental
PROCESO Factor A pH
Factor B (°C)
Factor C (rpm )
P1 1,5 70°C 300
P2 1,5 70°C 500
P3 1,5 90°C 300
P4 1,5 90°C 500
P5 3 70°C 300
P6 3 70°C 500
P7 3 90°C 300
P8 3 90°C 500
Variable
Autor R. Vásquez, L. Ruesga, R.
Dadddosio, G. Páez y M.
Marin. 2008
Jonathan Mauricio Alfonso Neira 2011
Arellano Gustavo, Hernández María Andreina
2014
Tiempo 60 min 60 min 30 min
pH 2,0 – 3,0 2,0 2,0
Temperatura 85 (°C) 80 (°C) 98 – 100 °C
Velocidad de agitación (rpm)
--- --- 500 rpm
Análisis experimental del proceso de obtención de Pectina
Bloques
Tratamiento 45 min. 60 min. 75 min. Sum de trat
Xij Media-trat.
Diseño D1:T1 P1 R1 ( I ) 17,42 17,43 15,50 50,344 16,78
Diseño D2:T2 P1 R1 ( A ) 13,77 14,53 12,91 41,208 13,74
Diseño D3:T1 P2 R1 ( B ) 13,94 12,14 10,79 36,874 12,29
Diseño D4:T2 P2 R1 ( AB ) 13,33 12,47 11,08 36,874 12,29
Diseño D5:T1 P1 R2 ( C ) 10,46 8,00 7,11 25,571 8,52
Diseño D6:T2 P1 R2 ( AC ) 11,65 8,72 7,75 28,119 9,37
Diseño D7:T1 P2 R2 ( BC ) 17,29 7,88 7,01 32,181 10,73
Diseño D8:T2 P2 R2 ( ABC ) 17,61 8,90 7,91 34,426 11,48
Suma por bloques 115,46 90,07 80,064 285,597
Caracterización de pectina
La pectina se caracterizó en términos de
% Rendimiento
Contenido de humedad
% Metoxilo.
% Acidez
Grado de Esterificación
Pectina seca Determinación de humedad
Contenido de metoxilo
Determinación del contenido de humedad: Se peso 1 gramos de pectina y se llevo a un secador por convección a una temperatura de 40 C durante 12 horas.
Contenido de metoxilo: Se peso 0,2 gramos de pectina y se traslado cuantitativamente a un Erlenmeyer con 40 ml de agua destilada, posteriormente se agitó durante 30 min y se agrego 25 ml de hidróxido de sodio a 0.1N y se añadió 5 gotas de indicador ( rojo de fenol), luego se llevó la bureta con una solución de hidróxido de sodio a 0,1N con una continua agitación hasta un viraje rojizo permanente.
Acidez :Se preparó una solución de 0,1 gramos de pectina
extraída en 25 ml de agua destilada, se le agregaron 5 gotas de
fenolftaleína al 1% como indicador, luego se llevó la bureta con
una solución de hidróxido de sodio a 0,1N con una continua
agitación hasta un viraje rosa pálido.
PRUEBA % Humedad
Acidez libre (meq carboxilos
libres/g)
Contenido de metoxilo
% Grado de esterificación
1 4,8 1,7 1,1 87,2
2 4,0 1,8 2,2 89,3
3 6,9 1,5 2,8 92,5
4 9,2 1.9 5,5 76,5
5 12,1 1,9 6,6 83,1
6 10,4 1,8 2,9 82,7
7 6,0 1,5 3,8 95,3
8 2,1 1,7 4,6 94,3
Tabla 4. Evaluación de parámetros de pectina
extraída
Comparación de resultados
Prueba
Pectina de cáscara de
Cacao
Pectina de cáscara de
Plátano Grado de
esterificación 71,93 76,54 - 91,55
Acidez 3,00 1,52 - 1,81
Humedad 10,2 % 2,02 – 11,62 Ácido
galacturonico 90,36 ----
Contenido de Metoxilo
---- 1,30 – 5,53
Peso
Equivalente ---- 448,78 –
621,35
ESPECTRO INFRARROJO DE PECTINA A PARTIR DE CÁSCARA DE CACAO pH 1,5 a 80°C
