FACULTAD DE INGENIERAEscuela de Ingeniera Industrial

PRCTICA N 01: OPERACIONES UNITARIASExtraccin de almidn de yuca

Docente: Espinoza Garca Urrutia, Mara Luisa

Alumnos:Reyes Agapito, Yenny Maribel.Rangel Vilcherrez, Omar Alejandro

Chiclayo, 25 de marzo de 2015

I. INTRODUCCIN

Las operaciones unitarias son los procesos que se ejecutan dentro de una planta industrial y estn destinadas a causar una transformacin fsica de las materias primas de tal manera que se obtenga un producto. En la presente prctica aplicaremos algunas de las operaciones unitarias ms conocidas como extraccin con solventes, filtracin, secado, entre otras, para obtener productos como almidn.El tubrculo con el cual se realizar la primera prctica de laboratorio ser la yuca e internacionalmente reconocida como mandioca, tapioca, guacamota entre otros, el cual brinda beneficios nutricionales interesantes gracias a su alto contenido en hidratos de carbono complejos y por tanto en energa. Adems, es un alimento saludable en cuanto a su contenido en vitaminas y minerales.

El alto contenido de almidn de la yuca y su mayor proporcin de amilosa, en comparacin con otras fuentes de almidn, hace de este un importante cultivo industrial adems de ser un cultivo alimenticio rico en caloras. El almidn de yuca es la segunda fuente de almidn en el mundo despus del maz, pero por delante de la papa y el trigo; se usa principalmente sin modificar, es decir como almidn nativo.

Los objetivos para esta prctica de operaciones unitarias en la extraccin de almidn de yuca son:

Aplicar diversas operaciones unitarias para obtener un producto de inters. Obtener almidn de la yuca Determinar los porcentajes de rendimiento de MP. y recuperacin del almidn.

II. MARCO TEORICO

2.1. ORIGEN DE LA YUCA:

YUCA COMO ORIGEN

Segn diferentes autores

Se encontr horno para cocinar yuca de 1200 aos A.C

Colombia

Otra posible alternativaEn Mxico : la existencia de hojas de yuca hace 2500 aosAmrica centralBrasil

El caribe

Mayora de especies (alrededor de 80 especiesVenezuela o PerLa existencia de 17 especies del genero manihot

Representaciones geogrficas de raz de yuca que datan 2000 aos AC

Origen considerado un misterio

2.2. LA YUCA COMO TUBERCULO:

Resistente al calorResistente a la sequaEs nutritiva y deliciosaTambin se puede usar como abono

Segn estudios y granjeros experimentados

La yuca como tubrculo

ConsumoProduccinComercializacin

Incrementa da a da

Experimentos cientficos

Reaccin ante los cambios climticos

Resultados positivos a comparacin del maz y el mijo

2.3. COMPOCISIN DE LA YUCA:VITAMINASMINERALESHidratos de carbono 26,8 g.

COMPOCISIN DE LA YUCA POR CADA 100 g.Caloras: 120 Kilocaloras

Protenas: 3,1 g.

III.

Vitaminas: 0,4 g.

Vitamina C: 48,2 mg.

Vitaminas: V6 0,4 mg.

Potasio: 765 mg

Magnesio: 66 mg

2.4. EL ALMIDN DE YUCA: Grnulos densos e insolubles en agua fra EL ALMIDN DE YUCASe presenta como grnulos o partculasDiferencia con los dems hidratos de carbonoProporciona energa a los seres humanosImportancia energticaEs una sustancia (plantas almacenan su alimento)

2.5. UTILIDAD DEL ALMIDN:

Dador de cuerpo, textura y estabilidad a caramelos

Aumenta la solidez y durabilidad del papel

Almidonar tejidos blancos y darles dureza

Emulsificante en la preparacin de mayonesa y salsas similaresElaboracin de colas de menor precio para diversas aplicacionesLigante activo de tabletas y productos medicinales

Aprestado y estampado de tejidosAumenta la resistencia mecnica del papel

Elaboracin de adhesivos de alta fuerzaAgente de dispersin de polvoEncolante de la urdimbreEn la preparacin de bocadillos extruidos y expandidosAglomerante de los componentes que forman el cartn

Industria de adhesivosIndustria farmacuticaIndustria textilIndustria de alimentosIndustria de papel y cartn

UTILIDAD DEL ALMIDN DE YUcAAPLICACIONES

2.6. COMPOCISIN DEL ALMIDON DE YUCA:

Grasa total g(0-40g)Protena0.40Energa349

Fibra (g) 0.20

Glcidos83.60Colesterol (mg) 0NUTRIENTES

Hierro (mg) 3.40Calcio (mg) 27

2.7. EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO

III. PROCEDIMIENTO

3.1. Equipos y material

01 Pipeta plstica 01 Varilla de agitacin 02 Vasos de precipitacin de 250 ml 02 Vasos de precipitacin de 600 ml 01 Luna reloj 01 Estufa 01 Probeta de 100 ml 01 Balanza analtica 01 Balanza de precisin 01 Embudo 01 Matraz 01 Papel filtro

3.2. Muestras y material proporcionadas por el alumno

Rallador, cuchillos, 02 depsitos (ms de 5 L), tocuyo, colador, 100 g de:Grupo 3: Yuca

3.3. Procedimiento para obtener almidn de la yuca1. Se pes la materia prima a procesar

El peso de la yuca con cascara es de 118,4g

2. Se lav las races con abundante agua con el fin de retirar cualquier impureza propia o de su lugar de origen. Secar y pesar la muestra.

El peso de la yuca despus del lavado y secado incrementa a 119,9 g con una diferencia de 1,5 g esto se debe a la absorcin del agua en este proceso.3. Se retir la cscara con un cuchillo, teniendo cuidado de no retirar parte de la pulpa. Pesar nuevamente.

El peso de la yuca sin cascara es de 104,2 g y el peso de la cascara es de 15,7 g4. Se procedi a rallar, con el fin de desintegrar la pulpa, para dejar libre al almidn. Pesar nuevamente.

Peso de la yuca con el deposito = 193,0 g (se descuenta)Peso del depsito = 97,8 gPeso de la yuca rallada = 95,2 g

5. Se agreg agua a las races ralladas, en la proporcin de 10 mL de agua por gramo de raz para separar el almidn.

Para 95,2 g de yuca rallada se agreg 952 ml de agua 6. Luego se col la pulpa con el tocuyo, de porosidad mnima. El almidn es arrastrado por el agua a travs del pao y la fibra permanece en ste, con la cual se logra separarlo.

7. Paso seguido se dej decantar el filtrado para separar los grnulos de almidn.

Peso del almidn hmedo + Placa petri = 88,5647 g (se descuenta)Peso de placa Petri = 62,0 gPeso del almidn hmedo = 26,5647 g

8. Se elimin el sobrenadante. El almidn se seca a 60 C, por un periodo de 24 horas para retirar la mayor cantidad de agua posible.

Peso del almidn +Placa Petri = 76,263 g (se descuenta)Peso de placa Petri = 62,0 gPeso del almidn = 14,263 g

9. Reportar los datos obtenidos y entregar el producto obtenido. Determinar el peso exacto por diferencia de pesos.

IV. RESULTADOS

4.1. Eficiencia en algunas etapas del proceso

Eficiencia de pelado=Peso MP peladox100

Peso MP con cascara

Eficiencia de pelado=104,2x100

118,4

Eficiencia de pelado=88,01 %

OBSERVACIONES: En la etapa de pelado se ha calculado la eficiencia del mismo proceso considerando el peso de la m.p del pelado sobre el peso de la yuca con cascara, obteniendo como resultado un 88,01%. As mismo indica que nuestro pelado ha sido un proceso eficiente.

DISCUSIONES: El proceso de pelado se realiz manualmente como practica de laboratorio; sin embargo tanto el pelado como lavado se puede realizar de forma mecnica en un tambor cilndrico en el que el flujo de agua ayuda a desprender las impurezas y la cascara de la yuca.

Eficiencia de rallado=Peso MP ralladox100

Peso MP pelado

Eficiencia de rallado=95,2x100

104,2

Eficiencia de rallado=91.36 %

OBSERVACIONES: En la eficiencia del rallado se tiene como resultado 91,36%, lo cual indica que nuestra operacin ha sido eficiente a pesar que se utiliz un rallador de cocina para realizar esta operacin.

DISCUSIONES: en esta operacin no se tuvo en cuenta el tamao de los grnulos de la yuca rallada ya que al ser demasiados finos el proceso de sedimentacin ser ms lenta por la prdida de la densidad (CIAT, 1995).Esta operacin tambin se realiza de forma mecnica.

Eficiencia de extraccin=Peso almidn seco x100

Peso MP rallada

Eficiencia de extraccin =14,263x100

95,2

Eficiencia de extraccin =14,98 %

OBSERVACIONES: Para analizar la operacin principal de este proceso se tom en cuenta el peso del almidn seco sobre el peso de la materia prima para encontrar la eficiencia de esta operacin; siendo 14,98.En la extraccin se evita que las fibras finas del afrecho pase

DISCUSIONES: La operacin unitaria no fue tan eficiente se debe por no contar con los recursos necesarios en el laboratorio o porque no se cont con la experiencia y cuidado requerido. En otros procesos para obtener almidn se deja a fermentacin para obtener almidn agrio.

Eficiencia de secado=Almidn secox100

Almidn hmedo

Eficiencia de secado=14,263x100

26,5647

Eficiencia de secado=53,69 %

OBSERVACIONES: La eficiencia de este proceso es de 53,69 %, pero se tomaron datos del almidn seco y almidn hmedo. Esta operacin se realiz en un horno a 60C durante 24 horas. Sin embargo por temas exteriores la muestra permaneci ms de 3 das en el horno

DISCUSIONES: Tericamente se busca remover la humedad hasta un 12% o 13%. Adems se puede realizar por secado solar o artificial como fue el caso del laboratorio

4.2. BALANCE DE MATERIA

Yuca 118,4 gEXTRACCION

ABCDAgua 952 mlAlmidn hmedo 26,5647 gResiduos

Hallando la masa de B (Teniendo en cuenta como densidad el agua)

BALANCE GENERAL

A + B = C + D

OBSERVACIONES: Para el balance de materia del almidn de yuca se procedi primero a convertir la cantidad de agua de miligramos a gramos usando la frmula de la densidad. As mismo para el balance general se tom D como residuos el cual se considera el agua residual, cascaras afrecho y la tierra que tena la yuca

DISCUSIONES: Este balance se ha considerado de forma general ya que no se determin el porcentaje de agua en el almidn hmedo y los residuos se tomaron como uno solo.

4.3. RENDIMIENTO DE MP Y RECUPERACION

4.3.1. RENDIMIENTO

% Rendimiento MP=masa almidn (seco) x100

masa de tubrculo inicial

% Rendimiento MP=14,263x100

118,4

% Rendimiento MP=12,05 %

OBSERVACIONES: El rendimiento de materia prima es de 12,05 %, se ha considerado el almidn seco sobre el tubrculo inicial. Adems este dato ha salido bajo por la falta de experiencia en estos procesos y tambin por el tiempo que ha permanecido el almidn en el horno.

DISCUSIONES: Como se puede apreciar el porcentaje de almidn obtenido en el laboratorio se encuentra por debajo del rendimiento de la yuca tericamente que es 17 %. Por otro lado se indica que: para cada 1000Kg de yuca se obtienen 280 Kg de harina, 230 de almidn.

4.3.2. RECUPERACION

% Recuperacin=masa almidn obtenidox100

masa de almidn en tubrculo

% Recuperacin=14,263x100

118,4 x 0,17

% Recuperacin=70,86 %

OBSERVACIONES: Para obtener este datos se ha procedi a dividir el almidn obtenido sobre la masa del tubrculo bruto por el porcentaje de rendimiento tericamente. Este puede variar dependiendo la masa de almidn final.

DISCUSIONES: el porcentaje de rendimiento terico se encuentra entre 17 % y 20% en escala artesanal se tom en cuenta 17% porque en el laboratorio se ha realizado las operaciones de forma artesanal.4.3.3. DIAGRAMA DE FLUJOYuca 118,4 gRECEPCIONYuca

H2O + residuosH2OLAVADO

Yuca

H2OYuca rallada RALLADOYuca pelada PELADOCascara

EXTRACCION (solido lquido)

Yuca rallada con aguaAgua residualAfrecho

TAMIZADOLechada de yucaSEDIMENTACION

Agua residual

Almidn hmedo

T: 60Ct: 24 hSECADO

ALMIDON

OBSERVACIONES: Este diagrama de bloques se ha realizado tomando en cuenta las operaciones realizadas en el laboratorio para la obtencin de almidn de yuca. Adems se ha tomado en cuenta los residuos, el ingreso de insumos la temperatura y el tiempo de secado

DISCUSIONES: En otros diagrama de bloques despus de la sedimentacin se deja fermentar la mezcla para luego obtener un almidn agrio; en este caso despus de la sedimentacin se realiz el secado a una temperatura de 56,8C y se dej por ms 24 h.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En el presente trabajo de laboratorio se puede concluir que:

Las diferentes operaciones unitarias que se han utilizado para la obtencin de almidn de yuca se han realizado de forma artesanal ya que hay operacin como pelado, rallado y extraccin que se realizan de forma industrializada.

Se logr obtener el almidn de yuca mediante la operacin de extraccin, teniendo como resultado 14,263g de 118,4g. Su contextura fue pareja y de color blanco.

Se calcularon los porcentajes de rendimiento de materia prima y de recuperacin obteniendo como resultado 12,05% y 70,86% respectivamente.

RECOMENDACIONES

Para prximos trabajo de laboratorio se recomienda a los participantes que se tome datos minuciosamente para poder realizar un diagrama de flujo considerando los residuos por separado como: cascara, afrecho, agua residual, y porcentaje de agua en el almidn hmedo.

Se recomienda que el tiempo de secado sea en 24 h, para obtener un mejor rendimiento del almidn

Tomar en cuenta el proceso de rallado ya que de ello depende la densidad del almidn lo que hace que su sedimentacin sea ms lenta y el aprovechamiento del mismo no sea tan ptimo.

Por ltimo se recomienda capacitar a los participantes del laboratorio para el buen uso de los instrumentos del laboratorio y de la materia prima en cada fase del procedimiento.

VI. ANEXOS

ANTECEDENTES

(Alarcn y Dufour 1998,475 -476) Almidn Agrio de Yuca en Colombia Despus de la celulosa, el almidn es el carbohidrato de mayor abundancia en la naturaleza. El almidn es una de las principales reservas de energa de las plantas; se encuentra en fuentes tan diversas como los cereales (maz, trigo, cebada, arroz), la papa, la yuca y muchos otros cultivos.El almidn es el carbohidrato ms importante en la actividad humana por su funcin alimenticia y por sus mltiples aplicaciones en la industria y el comercio.

A diferencia de los almidones de cereales, que requieren procesos industriales muy tecnificados, los almidones de races y tubrculos (papa, batata, achira y yuca) son ms fciles de obtener en el medio rural: su obtencin slo requiere molienda, tamizado, separacin con agua, sedimentacin y secado.

En el proceso general de extraccin de almidn de yuca las operaciones de lavado, rallado y tamizado se han mecanizado, aunque en algunas regiones todava se hacen a mano.

En condiciones experimentales y en monocultivo, la yuca rinde hasta 90 t/ha de races (25 a 30 t/ha de materia seca); sin embargo, el rendimiento promedio, en condiciones reales (suelos marginales, climas severos y asociacin con otros cultivos) es de 9.8 t/ha en el mundo (12.4 t/ha en Amrica Latina). Con 1 t (1000 kg) de yuca fresca se pueden obtener 280 kg de harina, 230 kg de almidn, 350 kg de trozos secos o 170 litros de alcohol

AGST de la FAO indica en la Gua Tcnica para Produccin y Anlisis de Almidn de la Yuca Algunos aspectos tratados en las publicaciones anteriores con el objeto de resaltar la necesidad de mejorar las tcnicas de produccin y posproduccin. Se revisan aspectos bsicos aplicados a las variedades de yuca, los mtodos de produccin, el mercado, los usos y la comercializacin; las tcnicas de produccin del almidn y sus propiedades, sus usos y modificaciones y finalmente se tratan los temas sobre la calidad y los anlisis fisicoqumicos y microbiolgicos que permiten establecer niveles de calidad para una mejor comercializacin y seguridad del consumidor. Adems se hace una comparacin con otras fuentes de almidn.

El almidn de yuca es la segunda fuente de almidn en el mundo despus del maz, pero por delante de la papa y el trigo; se usa principalmente sin modificar, es decir como almidn nativo, pero tambin es usado modificado con diferentes tratamientos para mejorar sus propiedades de consistencia, viscosidad, estabilidad a cambios del pH y temperatura, gelificacin, dispersin y de esta manera poder usarlo en diferentes aplicaciones industriales que requieren ciertas propiedades particulares.

El nivel de amilosa encontrado en el almidn vara dependiendo del origen. Muchos almidones tales como del maz comn, trigo, papa y yuca contienen alrededor de 18-28 por ciento de amilosa; el maz y el trigo estn en el extremo alto del rango, mientras la papa y la yuca estn en el extremo ms bajo. El almidn de yuca tiene entre 17-22 por ciento de amilosa. La estructura y la cantidad relativa de ambos componentes del almidn juegan un papel importante en la determinacin de las propiedades fisicoqumicas del almidn

La manufactura de almidn a escala artesanal este proceso es realizado casi completamente de forma manual con el uso de herramientas de mano y generalmente es hecho por grupos que emplean gran nmero de personas de la familia campesina lo que significa una fuente de ingreso para la comunidad.La produccin vara entre 50-60 kg de almidn por persona/da. La eficiencia de la extraccin es alrededor de 17-20 por ciento, es decir una relacin de peso de races frescas: almidn de 6-5:1. Y la manufactura de almidn a mediana escala o semimecanizada en este proceso la extraccin de almidn a mediana escala procesa cerca de 1-10 toneladas de almidn por da. El rendimiento del proceso de extraccin vara entre 17-25 por ciento, lo que corresponde a una relacin de peso de races frescas: almidn de 6-4:1, dependiendo de la eficiencia de los equipos utilizados.

FOTOS DE LABORATORIO

VII. BIBLIOGRAFIA

Alarcn Freddy y Dufour Dominique, 1998. Almidn Agrio de Yuca en Colombia. http://ciatlibrary.ciat.cgiar.org:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/1356/capitulo26.pdf?sequence=1 (Consultada el 22 de marzo de 2015)

AGST. Servicio de Tecnologas de Ingeniera Agrcola y Alimentaria. Gua tcnica para produccin y anlisis de almidn de yuca. ftp://193.43.36.93/docrep/fao/010/a1028s/a1028s.pdf (Consultada el 22 de marzo de 2015)