Titulo (Tipo=
grafía: Time New Roman 18 en m=
inúsculas) Diseńo de un proceso par=
a la
obtención de pectina en medio ácido a partir de la cáscara de papa (Solanum
Title (<=
span
class=3DmsoDel>Typo=
graphy:
Time New Roman 14 en minúsculas y cursivas)Design of a process for =
the
obtaining of pectin in acid medium from the potato husk (Solanum tuberosum)=
Erika Gabriela Auto=
r.
[1],Soni=
a Vallejo
Abarca Autor. [2],<=
/span> Marlene Jaqueline García=
Auto=
r. [3]Dos =
nombres y apellidos. [4]
Recibido: 27-<=
/ins>03-2=
019 /=
Revisado:
27-04-2019 /Aceptado: 25-0<=
/ins>5-2=
019/
Publicado: 05-06-2019
Re=
cibido:
10-02-2019 / Revisado: 15-02-209 /Aceptado: 04-03-2019/ Publicado: 14-06-20=
19
Typo=
graphy: Tim=
e New
Roman 12 line spacing 1.15 (150 - 300 words).The present research work
proposes for designing the process for obtaining pectin from potato husks <=
/ins>(Solanum tuberosum<=
/span>) at laboratory Analytical
Chemistry at Escuela Superior Politécnica de
Chimborazo. it carried out several processes, starting with the pre-treatme=
nt
of raw material to which the physicochemical characteristics were determined
with a bromatological analysis where the following values were obtained: Fi=
ber
4.37%, Humidity 83.72%, Raw material used was the (Variety of potato-Superchola). Then, acid hydrolysis was performed wher=
e an
experimental design-Taguchi was used, which allowed to interact the most
important variables from this process: pH, temperature and hydrolysis time
found in this way the best extraction conditions: pH 1.5, extraction time 6=
0
and extraction temperature 90 0C; with these parameters=
, a
yield of 14.34% was obtained. For pectin precipitation 960 ethanol was used with a=
ratio
of 40% for the hydrolysis liquid and the drying was carried out at a
temperature of 50 oC. With data obtained from=
the
experimental part, the sizing of the equipment was carried out for a produc=
tion
of 129.06 kg from pectin, using as feed 900 kg of potato husk; A financial
study was conducted where the following values were obtained:=
IRR
94% and VAN $ 684.276,0. Validatin=
g the
design of the process the characteristics from extracted pectin were obtain=
ed
with the following values: 78.21% galacturonic acid, 7. 93% humidity , 11.2%
methyls content and 1.49% ashes, =
these
values compared with the ranges established by International Pectin Products Associati=
on
IPPA for purity pectin, which are found within of ranges and therefore pectin obtained is
considered acceptable.
Keywords:
Pectin, Acid hydrolysis,
Precipitation, Drying, Potato shells (sol=
anum
tuberosum), Ga=
lacturonic
acid, Humidity.Typography: Time New Roman 12 line spacing 1.=
15. (4
6 words).
Resumen.
Tipografía: Ti=
me New
Roman 12, interlineado 1.15 (150 - 300 palabras).
Palabras claves: =
Pect=
ina, Hidrólisis
ácida, Precipitación, Secado, Cáscaras de papa (Solanum tuberosum), Ácido galacturónico, Humed=
ad.Tipografía: Ti=
me New
Roman 12, interlineado 1.15 (4 6 palabras).
Intro=
ducción.
La pectina es un polisacárido con un alto pod=
er de
gelificación, de alto uso industrial que se puede obtener de las cortezas de
frutos y vegetales, en el Ecuador no existe una industria que genere este t=
ipo
de aditivos alimenticios, por la cual se realizan importaciones de diferent=
es
países fabricantes de pectina, los principales productores son Dinamarca,
Holanda, Estados Unidos, Canadá, México, Suiza y Alemania, para ser utiliza=
do
en las pequeńas industrias alimenticias del Ecuador.
Conociendo de la inexist=
encia en
el país de industrias dedicadas a la obtención de pectinas y sobre todo de =
la
importancia a nivel industrial, se ha planteado el diseńo del proceso de la
obtención de pectina a partir de las cáscaras de papa, basado en el
análisis experimental de laboratorio.
Se considera de importan=
cia
aprovechar los residuos orgánicos generados por la actividad doméstica
alimenticia en los hogares, centros comerciales (restaurantes y mercados) d=
e la
Ciudad de Riobamba como las cáscaras de papas, las mismas que contiene una =
gran
cantidad de fibra 14,21% de la cual se puede obtener una cantidad apreciabl=
e de
pectina, la misma que pueda ser aprovechada en la industria alimenticia como
aditivo químico, de esta manera se puede minimizar el impacto ambiental de =
los residuos.
ˇ&nb=
sp;
Núme=
ro de
páginas del artículo entre 10 y 22 paginas <=
/p>
Tipografía<=
/span>: Time New Roman 12,
interlineado 1.15 Me=
todologia.
Para el proceso de hidró=
lisis
ácida se tomó en cuenta el siguiente diseńo experimental.
Diseńo Experimental Mé=
todo
Taguchi
Tabla 1: Factores
de la Hidrólisis ácida
|
N |
FACTORES |
INDICADOR |
NIVELES |
|
|
1 |
pH |
H+ |
A1 =3D 1,5 |
A2 =3D 3 |
|
2 |
Temperatura de Hidrólisis |
şC |
B1 =3D 90 |
B2 =3D 80 |
|
3 |
Tiempo de Hidrólisis |
min |
C1 =3D 60 |
C2 =3D 45 |
Como el método Taguchi e=
xplica
el diseńo experimental para este proyecto será <=
/span>
=
Tabla 2: Con=
diciones
de operación de la hidrólisis ácida
|
|
Muestra 1 |
Muestra 2 |
Muestra 3 |
Muestra 4 |
|
=
CONDICIONES |
=
=
Acido:
=
HCl =
pH: 1,5 =
Temperatura: 90 şC =
Tiempo
de extracción: 60 min |
=
=
Acido:
=
HCl =
pH: 1,5 =
Tiempo
de extracción: 45 min |
=
=
Acido:
=
HCl =
pH: 3 =
Temperatura:
=
90 şC=
=
Tiempo
de extracción: 45 min |
=
=
Acido:
=
HCl =
pH: 3 =
Temperatura:
=
80 şC=
=
Tiempo
de extracción: 60 min |
Tabla
3: =
Proceso de Obtención de =
la
Pectina en el Laboratorio
|
Proceso |
Descripción |
|
Inactivación Enzimática |
La inactivac=
ión
enzimática se realiza con el fin de mejorar el proceso de extracción, y s=
obre
todo inhibir la acción de las enzimas pépticas presentes, el material
seleccionado se calentó hasta alcanzar la temperatura de 100 şC, quedando el material listo para la hidrólisis a=
cida.
Por cada 100 g de materia se agrega 200 ml de agua. |
|
Hidrólisis Ácida |
Se utilizó un
vaso de precipitación, tomando en cuenta la relación de agua con la mater=
ia
(1/25), el agua debe estar acidulada por tal motivo se utilizó HCl, hasta
obtener el pH requerido 1,5. El agua debe estar caliente hasta obtener el
valor de 90 şC, al mismo tiempo se va agregan=
do la
muestra y con una agitación constante para que no se deposite en el fondo=
, el
tiempo de hidrólisis es de 60 min. |
|
Filtrado 1 |
El filtrado =
es
necesario para poder separar la materia sólida del líquido en donde se
encuentra la pectina, se realizó con una tela de lienzo. |
|
Concentración |
Se realiza la
concentración hasta el 50% del líquido de hidrólisis filtrado a la misma =
temperatura
de extracción. |
|
Precipitado |
A la solución de hidrólisis se agregó =
etanol
(96ş) lentamente y con agitación contante durante 5 minutos (tomando en
cuenta que en la etapa de precipitado se utiliza el 40 %). |
|
Filtrado 2 |
Se realizó c=
on
un embudo en el cual se coloca en la parte superior papel filtro de mayor
porosidad, esto permite la separación por acción de la gravedad de la
concentración de etanol y pectina (quedando está en la parte superior del
papel filtro). |
|
Secado |
=
La
pectina obtenida en el papel filtro se secó en una estufa a 50 şC por 12 horas, se pesó para obtener el rendimient=
o de
la pectina obtenida. |
|
Molienda |
Se realizó la molienda de la pectina p=
ara
obtener un polvo más fino, y esta pueda disolverse así su poder gelifican=
te y
capacidad de solubilidad no son limitados por el tamańo de las partículas=
. |
|
Empacado |
Finalmente, =
la
pectina obtenida fue empaquetada en bolsas de polietileno herméticas, par=
a su
análisis posterior. |
Figura
1:
Diagrama de Flujo Obtención de Pectina
Resultados.
Caracterizac=
ión de
la materia prima (Cáscaras de papa)
Tabla 4: Anál=
isis
Bromatológico de la materia prima
|
Componentes |
Método |
Cáscara de Papa (Base Húmeda) |
|
=
Cenizas
% |
=
INEN
544 |
=
1,28 |
|
=
Proteína
% |
=
INEN
543 |
=
2,05 |
|
=
Humedad
% |
=
INEN
540 |
=
83,72 |
|
=
Fibra
% |
=
INEN
522 |
=
4,37 |
|
=
Carbohidratos
% |
=
- |
=
5,69 |
Fuente:
Laboratorio SAQMI=
C
Se realizó la caracterización de la materia prima =
con
un análisis proximal donde se obtuvo los siguientes valores descritos en la
Tabla estos parámetros corresponden a la variedad de papa Superchola.
Obtención de la pectina a Escala Laboratorio
Tabla 5: Obtención de la P=
ectina
a Escala Laboratorio
|
Muestra 1 |
|
|
CONDICIONES<= o:p> Acido: HCl pH: <=
/b>1,54 Temperatura:=
90 şC Tiempo de
extracción |
Para la obte=
nción
de la pectina en el laboratorio se utilizó el método estadístico Taguchi
mediante el cual se pudo interactuar las siguientes variables: pH, tiempo y
temperatura de extracción, de los 4 experimentos realizados se hizo un bala=
nce
de masa para determinar la mayor cantidad de pectina seca, se eligió la Mue=
stra
1 de la misma se obtuvo 1,44 g. Entonces se establecieron las mejores
condiciones de extracción de la pectina de las cáscaras de papa descritas e=
n la
Tabla 4 de la misma se obtuvo un porcentaje de rendimiento del 14,34 %.
Caracterización
de la Pectina Obtenida
T=
abla 6: Datos caracterización de la Pectina
|
|
Pectina obtenida a nivel Laboratorio |
|
Condiciones |
Acido: HCl pH: 1,54 Temperatura: <=
/span>90 şC=
Tiempo de extracción: 60 min Muestra 1=
|
|
Rendimiento |
14,34 |
|
Humedad |
7,93 |
|
Cenizas |
1,49 |
|
Acidez Libre |
0,612 |
|
Peso Equivalente |
1634 |
|
Contenido de Metoxilos |
11,2 |
|
Contenido de Ácido Galacturónico |
78,21 |
|
Grado de Esterificación |
81,3 |
Fuente:
Laboratorio LACON=
AL
En la
caracterización de la pectina se obtuvieron los siguientes valores descrito=
s en
la Tabla 6 los mismos que según los organismos de control de pureza de pect=
ina
descritos en la tabla 7 están dentro de los rangos establecidos, por lo tan=
to,
la pectina extraída es de alto metoxilo lo cual requiere de una cantidad
superior del 60 % de azúcar para poder gelificar.
Tabla 7:
Organismo reguladores de pureza de pectina
|
|
=
=
Especificaciones =
USP |
=
=
Especificaciones
IPPA |
|
=
Humedad |
|
|
|
=
Cenizas |
-- |
|
|
=
Contenido
de Metoxilos |
min 6,7 % |
-- |
|
=
Contenido
de Ácido =
Galacturónico |
min 74% |
min 65 % |
=
Fuente: (Herbstreith&=
fox, 2018)
=
Análisis de
Espectro InfrarrojoLos análisis de Espectro Infrarrojo se
realizaron en el Laboratorio de Análisis Instrumental de la ESPOCH.
=
Figura 2: Espectro Infrarrojo de la pectina
obtenida
Fuente:
Laboratorio Análisis Instrumental-ESPOCH
En la Figura=
2
claramente se evidencia la presencia de los grupos funcionales característi=
cos:
1731,76
Los equipos necesarios para la obtención de pectin=
a se
muestran en la Figura la misma que procesara 900 kg de cáscaras de papa, pa=
ra
obtener 129 kg de pectina al
día.
Figura 3:
Distribución de la Planta procesadora de pectina
Presupuesto y Viabil=
idad
del Proyecto
Tabla 8: Estudio Financiero
(Tasa Interna de Retorno) 94% y
VAN (Valor Actual Neto) $ 684.276,0 para poder
determinar que el proyecto es económicamente viable, la relación costo
beneficio será de $ 0,73
por cada dólar que se invierta y nuestro periodo de recuperación de lo
invertido será 1,93 ańos.
$13,81 por cada kilogramo, lo cual nos permite determinar que es el 58,76% menos del precio que se comercializa en= la actualidad $ = =
Conclusiones y
Recomendaciones
ˇ Se validó el diseńo de ingenier=
ía con
la caracterización de la pectina obteniendo los siguientes valores: ácido
galacturónico 78,21 %, humedad 7,93 %, contenido de metoxilos 11,2 % y ceni=
zas
1,49 %, los mismo que cumplen con los rangos que el IPPA (International
ˇ Es importante tomar en cuenta la
agitación en el proceso de hidrólisis ácida, de tal forma la materia vegeta=
l no
quedará en el fondo del recipiente.
ˇ Para realizar la inactivación
enzimática debe asegurarse que se llegue a la temperatura de ebullición del
agua, así se podrá inhibir la actividad de las enzimas pectinasas y será más
eficiente el proceso de extracción.
ˇ Para reducir la cantidad de eta=
nol a
utilizar a nivel industrial se necesita concentrar la solución hasta el 50%=
, la
misma no afecta en nada el rendimiento final.
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span
style=3D'mso-bookmark:_Hlk529444005'> de un proceso a escala laborator=
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utilizados en la industria alimenticia y la del cuero, respectivamente [En linea],(Tesis), (Pregrado,)pp. 29-28 Disponi=
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.Disponible en: repositorio.unh.edu.pe/handle/UNH/733%0A. Consultado el :
2018-09-07
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Toapanta, E. G., Valle= jo Abarca, S., García, M., & Caluńa Sánchez, E. (2019). Diseńo de un proceso para la obtención de pectina en medio ácido a partir de la cáscara de papa (Solanum tuberosum). Ciencia Digital, 3(2.6), 11= 5-126. https://doi.= org/10.33262/cienciadigital.v3i2.6.522
El artículo que se pub=
lica es
de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista
El=
articulo
queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o t=
otal
en otro medio tiene que ser autorizado por el director o editor de la Revista Explorador Digital.
El artículo que se pub=
lica es
de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El=
artículo
queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o t=
otal
en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1]
Afiliación<=
/span>
Escu=
ela
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador. gaby.26.94@hotmail.com(Uni=
versidad,
Carrera o Facultad), Ambato, Ecuador, email (preferente institucional)
[2] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Cien=
ciasRecu=
rsos
Naturales. Riobamba, Ecuador. soni=
a.vallejoxxxx=
@espoch.edu.ec
[3]
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Cien=
ciasRecu=
rsos
Naturales. Riobamba, Ecuador. marl=
ene.garcía@esp=
och.edu.ec
xxxxx@yahoo.es
[4]
Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador.
ecaluna2010@hotmail.com
<=
span
lang=3DES-EC style=3D'font-family:"Times New Roman",serif;mso-ansi-language=
:ES-EC'>Univ=
ersidad
Técnica de Amato, Facultad de Ciencias de la Educación, Carrera de Cultura
Física. Ambato, Ecuador. xxxxxx@uta.edu.ec
www.cienciadigital.org
=
www.cienciadigital.org
=
ISSN:
2602-8085
=
Vol.
3, N°2, p. 78-97, abril - junio, 2018