Modulo 103001 aprovechamiento de subproductos

UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD NNAACCIIOONNAALL AABBIIEERRTTAA YY AA DDIISSTTAANNCCIIAA

EESSCCUUEELLAA DDEE CCIIEENNCCIIAASS BBÁÁSSIICCAASS TTEECCNNOOLLOOGGÍÍAA EE IINNGGEENNIIEERRÍÍAA

PPRROOGGRRAAMMAA DDEE IINNGGEENNIIEERRÍÍAA DDEE AALLIIMMEENNTTOOSS

110033000011 –– AAPPRROOVVEECCHHAAMMIIEENNTTOO DDEE SSUUBBPPRROODDUUCCTTOOSS

AAGGRROOPPEECCUUAARRIIOOSS

LLUUZZ HHEELLEENNAA HHEERRNNÁÁNNDDEEZZ AAMMAAYYAA

((DDIIRREECCTTOORR NNAACCIIOONNAALL))

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AACCRREEDDIITTAADDOORRAA

SSOOGGAAMMOOSSOO

JJUULLIIOO DDEE 22001111

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: 103001 – APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS AGROPECUARIOS

AASSPPEECCTTOOSS DDEE PPRROOPPIIEEDDAADD IINNTTEELLEECCTTUUAALL YY VVEERRSSIIOONNAAMMIIEENNTTOO

El presente módulo fue diseñado en el año 2008 por la Ing. Luz Helena Hernández Amaya, Tutora de la UNAD, y ubicado en el CEAD de Sogamoso, la Ing. Hernández es Ingeniera de Alimentos, egresada de la Universidad de la Salle y Especialista en Pedagogía para el desarrollo del aprendizaje autónomo, de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia, estudiante de Master of Arts, Specialization in online education, en la UNAD Florida. La Ingeniera Luz Helena se ha desempeñado como tutora de la UNAD desde 1997 hasta la fecha y ha sido docente catedrático de la Universidad Pedagógica y tecnológica de Colombia, entre los años de 1998 a 2003.

La primera versión del módulo Aprovechamiento de subproductos agropecuarios fue elaborada en el año de 2007, por la Ing. María Elena Ortega, quien actualmente se desempeña como coordinadora y tutora del programa de Ingeniería de Alimentos en el CEAD Medellín.

La segunda versión fue elaborada por la Ing. Luz Helena Hernández Amaya, en el año 2008, quien posteriormente en el año 2009, crea la versión tres como una actualización de la versión dos.

En el año de 2009, la ingeniera Mary Elena Ortega González, apoyó el proceso de revisión de estilo del módulo y dio aportes disciplinares, didácticos y pedagógicos en el proceso de acreditación de material didáctico desarrollado en el mes de JULIO del mismo año.


INTRODUCCIÓN

El curso académico denominado Aprovechamiento de subproductos agropecuarios pertenece a la formación disciplinar del programa de Ingeniería de Alimentos de tipo teórico y de carácter electivo, con una asignación de dos (2) créditos académicos. Mediante este curso se pretende dar a conocer los diferentes procesos de aprovechamiento que se pueden realizar utilizando como materias primas los subproductos y residuos industriales de las diversas manipulaciones, transformaciones y demás procedimientos a que son sometidos los alimentos de origen agrario y pecuario. El aprovechamiento de subproductos agropecuarios es bastante importante en el desarrollo de la actividad académica de un estudiante del programa de Ingeniería de Alimentos ya que proporciona herramientas necesarias para el buen manejo y utilización de materias primas no convencionales, para así concluir que las adecuadas prácticas de manufactura en el área subproductos y residuos pueden asegurar la calidad de estos, manteniéndose hasta llegar al consumidor final y de así poder ampliar las posibilidades de aprovechamiento de materiales que antes se creían improductivos. Para el desarrollo de este curso se han planteado dos (2) unidades didácticas que cubren aspectos relevantes a saber: Unidad Uno. Subproductos y residuos de origen agrario, en donde se orienta a explicar aspectos tales como; Generalidades y características de las materias primas no convencionales de origen agrario y los factores para la disminución de pérdidas. Además se trabajará el aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria a saber: en; la industria de conservas, la industria enológica y cervecera, la industria de grasas y aceites, en la obtención del compostaje y biocombustibles. Unidad Dos. Subproductos y residuos de origen pecuario, cuyo objetivo es dar a conocer las diferentes Generalidades y características de las materias primas no convencionales de origen pecuario y los factores para la disminución. De igual forma se ocupará del aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria pecuaria como: En la industria cárnica en: especies mayores y menores además en pescados. En la industria láctea: con productos de fermentación, lactatos, caseína y lactosa. En huevos con la obtención de sustancias cálcicas.


La formación del profesional involucrado en el programa de Ingeniería de Alimentos, mediante el Aprovechamiento de subproductos agropecuarios, adquiere un conjunto de procedimientos, estrategias y técnicas que posibilitaran el buen desempeño en su práctica profesional en esta área y en diferentes escenarios o ambientes. Gradualmente el estudiante va construyendo un panorama más claro acerca del manejo de materias primas no convencionales, a medida que avanza en la profundización del curso y mediante algunos instrumentos pedagógicos tales como: el mapa conceptual, el portafolio, visitas técnicas, informes, entre otras El material didáctico constituye generalmente el medio principal para estudio a distancia, mediante el estudio independiente. Como parte integral del curso, se incluyen diversas formas de evaluación formativa (autoevaluación y heteroevaluación), además de una serie de lecturas complementarias, cuidadosamente seleccionadas para ofrecer afianzamiento en el aprendizaje


TABLA DE CONTENIDO

Página

UNIDAD UNO. SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE ORIGEN

AGRARIO

9

AUTOEVALUACIÓN UNO 17

CAPÍTULO UNO. FUNDAMENTACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE

SUBPRODUCTOS AGRÍCOLAS

18

Lección uno. Características del Aprovechamiento de subproductos 18

Lección dos. Materias primas de naturaleza vegetal. 20

Lección tres. Materias primas de naturaleza vegetal. Continuación 24

Lección cuatro. Subproductos y residuos empleados a nivel artesanal o industrial

27

Lección cinco. Harinas de cáscaras cítricas. Lectura Complementaria 30

CAPÍTULO DOS. APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y

RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA. PARTE I

34

Lección seis. Subproductos y residuos agrícolas 34

Lección siete. Subproductos y residuos agrícolas II 39

Lección ocho. Extracción de aceites vegetales 45

Lección nueve. Subproductos y residuos industriales I. 51

Lección diez. Subproductos y residuos industriales I. Continuación 59

CAPÍTULO TRES. APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y

RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA. PARTE II

75

Lección once. Subproductos y residuos industriales II. 72

Lección doce. Subproductos y residuos industriales II. Continuación 75

Lección trece. Subproductos y residuos industriales II. Continuación 80


Lección catorce. Biocombustibles 84

Lección quince. Compostaje 88

Lectura Complementaria I. Energía de la biomasa. Biodiesel,

combustible extraído de residuos agrícolas.

91

Bibliografía

Páginas en internet

93

95

UNIDAD DOS. SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE ORIGEN

PECUARIO

99

AUTOEVALUACIÓN UNO

CAPÍTULO UNO. FUNDAMENTACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE

SUBPRODUCTOS PECUARIOS

100

Lección uno. Generalidades 100

Lección tres. Materias primas pecuarias 2 105

Lección cuatro. Materias primas pecuarias 3 107

Lección cinco. Producción de cápsulas de lombriz roja 110

CAPÍTULO DOS. APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y

RESIDUOS DE LA INDUSTRIA ANIMAL. PARTE I

113

Lección seis. Subproductos y residuos de la industria I. 1. 113

Lección siete. Subproductos y residuos de la industria I. 2. 120

Lección ocho. Subproductos y residuos de la industria I. 3. 126

Lección nueve. Subproductos y residuos de la industria I. 4. 131

Lección diez. Subproductos y residuos de la industria I. 5. 135

Lectura Complementaria I. El Azúcar Y Otros Edulcorantes En Los

Estados Unidos: ¿Contienen Productos Animales?

139

Lectura Complementaria II. Las Plumas Como Residuo Agroindustrial:

Su Utilización Biotecnológica Para Producir Insumos De Interés

Industrial

142


CAPITULO TRES. APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y

RESIDUOS DE LA INDUSTRIA ANIMAL. PARTE II

144

Lección once. Aprovechamiento de subproductos y residuos animales II. 144

Lección doce. Lactosuero 146

Lección trece. Lactosuero dulce 148

Lección catorce. Obtención de lactosa - Huevos 151

Lección quince. Permeado 154

Bibliografía

Páginas en internet

157

159

Anexos 160


LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Algunos aceites esenciales Tabla 2. Porcentajes de residuos generados en el procesamiento de vegetales Tabla 3. Porcentaje de residuos generados en el procesamiento de vegetales: residuos en seco y residuos arrastrados por agua Tabla 4. Características de los flujos de salida de las columnas de destilación en la etapa 1 Tabla 5. Composición química de tres tipos de harinas: de plumas, de sangre y de otros subproductos venidos de aves. Tabla 6. Curado, curtido y acabado de pieles. Tabla 7. Producción de contaminantes en la industria láctea


LISTADO DE FIGURAS

Figura 1. Sectores En Donde Se Pueden Obtener Subproductos o Residuos De Origen Vegetal Figura 2. Partes Que Por Lo General Son Utilizables Y Algunos Usos Figura 3. Operaciones en las que se generan residuos en la Industria conservera y en la de productos mínimamente procesados. Figura 4. Utilización Del Bagazo Figura 5. Consumo De Xilosa Y Producción De Xilitol En Hidrolizados De Diferentes Materias Primas Figura 6. Principales Biocombustibles Figura 7. Aspectos A Tener En Cuenta Para El Empleo De Subproductos De Origen Animal. Figura 8. Sectores En Donde Se Pueden Obtener Subproductos o Residuos De Origen Animal Figura 9. Algunos Productos Obtenidos A Partir De Subproductos y Residuos Pecuarios Figura 10. Horno Rotatorio Para El Secado De Huesos Figura 11. Harinas de Origen Animal Figura 12. Formas De Las Tripas Naturales Empleadas En La Industria Cárnica

Figura 13. Subproductos De La Industria Láctea Figura 14. Usos frecuentes de la lactosa


LISTADO DE DE DIAGRAMAS

Diagrama 1. Proceso De Elaboración Del Concentrado de Proteína Foliar Diagrama 2. Proceso De Elaboración Del Ensilaje Diagrama 3. Proceso De Extracción De Esencias Por Destilación Al Vapor Diagrama 4. Proceso De Extracción De Aceite De Maíz Y Sus Subproductos Diagrama 5. Proceso De Extracción De Aceite De Soya Y Sus Subproductos Diagrama 6. Proceso De Obtención De Fibra A Partir De Subproductos O Residuos Vegetales Diagrama 7. Proceso De Obtención De Pectinas A Base De Cáscaras De Cítricos Diagrama 8. Proceso De Elaboración De Bocadillo Con Semillas De Mora Diagrama 9. Proceso De Elaboración De vino Y Sus Subproductos Diagrama 10. Proceso De Obtención Biotecnológica De Xilitol A Partir Del Bagazo De La Caña De Azúcar Diagrama 11. Proceso De Obtención De Bioetanol Diagrama 12. Proceso De Obtención De Biodiesel Diagrama 13. Proceso De Elaboración De Harina De Sangre Diagrama 14. Proceso De Elaboración De Harina De Huesos y obtención de jabón. Diagrama 15. Proceso De Elaboración De Harina De Hidrolizada de plumas Diagrama 16. Proceso De Elaboración De Gelatina Industrial A Partir De Cueros Diagrama 17. Proceso De Obtención de Extracto de Insulina Concentrado Diagrama 18. Proceso De Obtención de Pancreatina Diagrama 19. Proceso De Elaboración De Gelatina De Pata De Res Diagrama 20. Proceso De Obtención de Ácido Láctico A Partir De Lactosuero Diagrama 21. Proceso De Obtención de proteína del lactosuero dulce Diagrama 22. Proceso De Obtención de la lactosa


LISTADO DE FOTOS

Foto 1. Frutas Foto 2. Hortalizas Foto 3. Arroz Foto 4. Legumbres Secas Foto 5. Granos de Café Foto 6. Cacao Foto 7. Pistachos Foto 8. Especias y Condimentos Foto 9. Montaje de Destilación


LISTADO DE ANEXOS

Anexo 1. Proceso de Ensilaje

Anexo 2. Proceso de Elaboración de Harina de Sangre de Aves Y Cerdos

Anexo 3. Composición Química de Diferentes Harinas Obtenidas de Subproductos y Residuos Animales

Anexo 4. Tripas Naturales. Características y Usos


UUNNIIDDAADD UUNNOO..

SSUUBBPPRROODDUUCCTTOOSS YY RREESSIIDDUUOOSS DDEE OORRIIGGEENN AAGGRRAARRIIOO

Nombre de la Unidad

Subproductos y residuos de origen agrario

Introducción La gran porción de subproductos generados de la parte agrícola hacen pensar en una gran cantidad de posibilidades de aprovechamiento bien sea mediante la transformación o mediante una mínima manipulación.

En la unidad uno se cuenta con tres capítulos (fundamentación del aprovechamiento de subproductos agrícolas, aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria. parte 1, y aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria. parte 2) y cada uno a su vez con 5 lecciones.

En esta unidad el estudiante podrá profundizar y adquirir conocimientos en la elaboración de productos a partir de subproductos y residuos generados en la producción agrícola y en la industria de alimentos de origen vegetal, extendiendo las posibilidades de acción como Ingeniero de alimentos, abriendo las perspectivas en un campo investigativo e innovador, proporcionando además de alguna manera una contribución a la disminución de la contaminación ambiental que se ha generado por el mal uso de los desechos industriales y agrícolas.

A lo largo de unidad se encontraran una serie de lecturas complementarias, que ayudaran a fortalecer y reforzar los conocimientos en el área concerniente a esta temática como son: Composición química y compuestos bioactivos de las harinas de cascaras de naranja (citrus sinensis), mandarina (citrus reticulata) y toronja (citrus paradisi) cultivadas en Venezuela, Potencial Biofarmacéutico de los residuos de la industria oleícola. Apartes, Obtención y caracterización de pectina a partir de la cáscara de parchita maracuyá (Passiflora edulis f. flavicarpa Degener) y Energía de la biomasa. Biodiesel, combustible extraído de residuos agrícolas.

Justificación Dentro de la manipulación o procesamiento de productos agrícolas (en la industria conservera, oleica, enológica y cervecera), los altos volúmenes de desechos que diariamente se generan han estimulado el interés de productores, industriales, tecnólogos, y profesionales del área para su explotación, de igual forma se ha fundado un amplio espacio a nivel de investigación para la creación e innovación de productos originando nuevas alternativas de consumo.


Por lo anterior, se hace necesario que el estudiante del programa de Ingeniería de Alimentos sea competente en el aprovechamiento de subproductos agrarios y lo que esto implica, para de alguna manera poder contribuir a la disminución de esta problemática, que hoy nos aqueja y poder obtener además un beneficio económico.

Es entonces cuando el estudio del Aprovechamiento de subproductos agrícolas, de algún modo se convierte en una alternativa de mejoramiento, para la manipulación de materias primas de este tipo, en las que Colombia es un país altamente privilegiado.

Este curso electivo, es de gran importancia por que trata las alternativas de aprovechamiento, operaciones adecuadas de manejo que se deben tener en cuenta en la elaboración de subproductos y así ofertar calidad a los consumidores que gustan de estos y que cada vez cuenta más adeptos por sus características tanto nutritivas, como sensoriales e incluso medicinales.

El seguimiento evaluativo del curso se desarrollará mediante el esquema de: trabajo individual y labor en grupo colaborativo.

Trabajo individual; en este se registra una activación cognitiva, una conceptualización y una autoevaluación.

Actividades desarrolladas en grupo; en estas se presentan socializaciones, conversatorios virtuales y preguntas intercaladas, visitas técnicas y socialización de proyectos.

Si es llevado de esta manera el proceso evaluativo, se considera como una actividad en esencia estratégica y autorregulada.

Intencionalidades Formativas

PROPÓSITOS Orientar a los estudiantes en la construcción de sus propios

conocimientos acerca del Aprovechamiento de subproductos agrícolas, a través del desarrollo de la parte teórica, como de la parte práctica

Contribuir al desarrollo de competencias a partir del estudio de conceptos, procesos y operaciones que intervienen en los diferentes procesos de transformación de materias primas no convencionales de naturaleza vegetal.

Preparar personas en el aprovechamiento de subproductos y residuos de origen agrario, que contribuyan tanto a la explotación como al mejoramiento de la situación actual.

OBJETIVOS Que el estudiante comprenda la fundamentación del aprovechamiento

de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria, interpretando las operaciones allí implicadas.

Que el aprendiente, mediante el estudio del aprovechamiento de los subproductos de origen agrario, analice y se apropie de las actividades


particulares de las materias primas no convencionales, como respuesta a los grandes volúmenes generados a partir de los desechos.

Que el estudiante conozca y aplique las diferentes operaciones involucradas en el manejo y explotación de subproductos vegetales.

COMPETENCIAS El estudiante comprende la importancia de la fundamentación del

aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria, interpretando las operaciones allí implicadas.

Mediante el estudio del aprovechamiento de los subproductos de origen agrario, el aprendiente analiza y se apropia de las actividades particulares de las materias primas no convencionales, como respuesta a los grandes volúmenes generados a partir de los desechos.

El estudiante conoce y aplica las diferentes operaciones involucradas en el manejo y explotación de subproductos.

METAS Al terminar la unidad uno, el estudiante: Describirá las diferentes operaciones a tener en cuenta para el

aprovechamiento se subproductos agrarios, desde la figura de la fundamentación, teniendo en cuenta las propiedades de dichos subproductos, junto con los factores que inciden en la calidad.

Analizará e interpretará los fenómenos característicos de las materias primas de tipo no convencional.

Dominará y aplicará las operaciones que se manejan en subproductos de origen vegetal.

Presentará y sustentará las diferentes actividades metodológicas desarrolladas a lo largo del curso.

Denominación de capítulos

CAPITULO UNO. Fundamentación del aprovechamiento de subproductos agrícolas. CAPITULO DOS. Aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria. Parte I CAPITULO TRES. Aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria agroalimentaria. Parte II.

publicaciones que se ajustan al

estilo de su boletín.

A continuación, establezca el tiempo

y el dinero que puede invertir. Estos

factores le ayudarán a determinar la

frecuencia con la que publicará el

boletín y su extensión. Se

Fecha del boletín


AUTOEVALUACIÓN UNO Activación de conocimientos previos

1. Establezca la diferencia entre un subproducto y un residuo agrícolas

2. Qué porciones vegetales considera que se pueden aprovechar, para elaborar productos no convencionales.

3. Cree que se pueden obtener productos de buena calidad venidos de desechos de la industria de alimentos en donde se procesan materias primas vegetales. Si su respuesta es positiva cuáles serian esos productos, nombre 5 productos.

4. Explique como aprovechar un subproducto o residuo vegetal, puede contribuir al medio ambiente. Desde el p unto de vista de un futuro Ingeniero de Alimentos.

5. Realice un cuadro sinóptico con la clasificación de los alimentos de origen vegetal, en fresco.

6. Qué entiende por ensilaje

7. Escriba al frente de cada producto de donde se puede obtener:

Pectina ________________________________

Ensilaje ________________________________

Compostaje _____________________________

Aceites esenciales ___________________________________________

Biocombustibles ___________________________________________

8. Nombre los subproductos generados de la industria enológica, cervecera, azucarera y de grasas y aceites

Queridos Estudiantes

Luego del estudio de la unidad responda esta misma activación de conocimientos previos y compare sus respuestas, esto le permitirá evaluar su propia construcción

de conocimientos.


CAPITULO UNO

FUNDAMENTACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS AGRÍCOLAS

LECCIÓN UNO. Características del Aprovechamiento de subproductos

GENERALIDADES Dentro de la manipulación o procesamiento de productos agrícolas principalmente en la industria conservera (pulpas, mermeladas, bocadillos, etc.) azucarera, grasas - aceites, enológica y cervecera, se desechan grandes cantidades de residuos, que pueden convertirse en un problema de carácter ecológico al ser vertidos como basuras directamente al medio ambiente, sin un proceso o tratamiento adecuado.

Los altos volúmenes de desechos que diariamente se generan han estimulado el interés de productores, industriales, tecnólogos, y profesionales del área para su explotación, de igual forma se ha fundado un amplio espacio a nivel de investigación para la creación e innovación de productos originando nuevas alternativas de consumo y del alguna forma poder contribuir a la disminución de esta problemática, que hoy nos aqueja y obtener además un beneficio económico utilizando materias primas no convencionales que cuentan con una importante composición química que no se debe desaprovechar. El nivel de desarrollo tecnológico que se ha venido aplicando al aprovechamiento de subproductos agroalimentarios ha sido cada vez mayor, siguiendo una trayectoria paralela a lo que ocurre con la tecnología del procesamiento de alimentos tradicionales. Inicialmente los subproductos se destinaban sin prácticamente ningún tratamiento para alimentación de ganado y como fertilizante. En los últimos años se han aplicado procedimientos más avanzados de transformación para el uso industrial, por ejemplo, la obtención de hidrolizados proteicos a partir de orujo de aceituna, la consecución de tocoferoles a partir de desodorizados de aceites y la producción de fibra antioxidante a partir de subproductos de la vinificación, entre otros.

Para introducirnos en el fascínate mundo del aprovechamiento de este tipo de materias primas, es necesario tener claro la diferencia que existe entre subproductos y residuos de origen agrario:

Subproductos de origen agrario: Son productos secundarios obtenidos de una industria en donde son manipuladas, procesadas o transformadas materias primas de naturaleza agrícola. Aquí se incluyen elementos que no cumplen con las especificaciones exigidas en el mercado para ser comercializadas.


Estos subproductos pueden ser explotados para alimentación humana, animal o para cualquier otro uso; por contar con propiedades no despreciables como es el caso de su composición química, su forma, y su tamaño principalmente. Por citar algunos ejemplos de subproductos agrícolas tenemos: granos partidos, frutos deformes o con tamaño inadecuado (muy pequeños o muy grandes).

Residuos de origen agrario: Son las porciones o desechos que quedan de una cosecha o proceso industrial en donde se trabajaron materias primas de naturaleza agrícola.

Los residuos pueden ser aprovechados fundamentalmente para nutrición animal, para abono orgánico o para otro uso productivo como compostajeentre otros. Algunos ejemplos de residuos agrarios son: los venidos de cosechas como; follaje, tallos, flores, paja y cañas, los surgidos de agroindustrias como; pepas, cáscaras, pedúnculos, hojas y raíces, entre otros. Con el paso del tiempo la agroindustria ha podido encontrar en sus subproductos y residuos una forma de aprovecharlos para poder obtener beneficios a diferentes niveles; es decir a nivel económico y a nivel de preservación del medio ambiente. Para el empleo de un subproducto de origen vegetal como materia prima se debe tener en cuenta:

Composición química y calidad de los componentes tanto del alimento de origen, como del subproducto o residuo.

Si se puede aprovechar tal cual como se obtiene o si por el contrario, es necesario realizar alguna clase de operación o proceso antes de ser empleado.

Para que va a ser utilizado. El precio y su disponibilidad. Exigencias de almacenamiento, conservación y transporte. La posibilidad de que la materia prima no convencional transforme alguna de

sus características. La digestibilidad, en caso de ser destinado a la alimentación tanto humana,

como animal. La toxicidad.

Es conveniente tender a sistemas de gestión integrada de subproductos o residuos orgánicos. Se tiene que asegurar un tratamiento adecuado para obtener productos de calidad; es decir contar con un programa de actuaciones para

Se puede decir entonces; que no existen buenos o

malos subproductos o residuos, sino que se deben

analizar una serie de factores que hacen que algunos se

adecuen mejor que otros para un determinado fin.


adecuar la producción tanto de subproductos, como de residuos a la necesidad de los consumidores. Este plan debe contemplar medidas de reducción de pérdidas en origen, un programa de aplicación tecnológica y los procedimientos a seguir.

Clasificación de Los Subproductos Industriales.

En la actualidad se maneja una clasificación de las materias primas no convencionales de acuerdo al tipo de nutrientes que aportan los subproductos o residuos obtenidos de la manipulación o transformación de productos alimenticios tanto de origen vegetal, como de origen animal. La FAO realizó dicha clasificación de los subproductos industriales en 4 grupos a saber:

Grupo 1. En este se encuentran los subproductos que proveen energía y forman la mayor parte de las raciones. Se caracterizan por ser ricos en carbohidratos fermentables y escasos en fibra y proteínas, algunos ejemplos son los derivados de caña de azúcar, remolacha, frutas cítricas, yuca, papa, plátano y piña entre otros. Grupo 2. Clasifica alimentos empleados como una fuente de proteína, como las pastas y harinas de leguminosas, oleaginosas, subproductos de origen animal, follajes de leguminosas, proteínas de hojas y proteína unicelular. Grupo 3. Aquí se incluyen los subproductos procedentes de la molienda de los cereales como trigo, arroz y maíz; los cuales pueden suministrar cantidades importantes de energía y proteínas. Las limitaciones generales de este grupo son la calidad de la fibra y de la proteína.

Grupo 4. Corresponde a los desperdicios procedentes de la industrialización de frutas y hortalizas; entonces se podría decir que son subproductos aportantes de vitaminas, minerales y fibra.

LECCIÓN DOS. Materias primas de naturaleza vegetal.

CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN AGRARIO

Las materias primas no convencionales venidas de los vegetales, se obtienen de diferentes sectores, a continuación se presenta un diagrama que da a conocer dichos sectores:


Figura 1. Sectores En Donde Se Pueden Obtener Subproductos o Residuos

De Origen Vegetal

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya. 2008

Los subproductos y residuos de los vegetales cuentan con una composición química que en algunos casos difiere a la del producto de origen, mientras que en otros es similar a la del producto principal, por esto es importante conocer la naturaleza de los diferentes grupos de alimentos de los que se pueden obtener subproductos y poder determinar de forma óptima su aprovechamiento o explotación industrial.

Estos grupos alimenticios son: las frutas, las hortalizas, los granos y los frutos secos.

Frutas.

Consideradas como la parte comestible de los vegetales que se desarrolla a partir de la flor y que en su interior contienen semillas. Las frutas son fuente importante


de vitaminas, minerales y fibra; en vitaminas principalmente sobresale la C y la A, en minerales el potasio, el magnesio, el hierro y el calcio. Las frutas contienen un valor significativo en agua y la gran mayoría de estos vegetales brindan un bajo valor calórico, también contienen ácidos orgánicos que se encuentran en forma de sales; por ejemplo el ácido málico que predomina en manzanas, bananos y cerezas, el ácido cítrico presente en limones, mandarinas y naranjas, el ácido tartárico que se encuentra en las uvas y el ácido ascórbico que se destaca en guayabas y fresas.

Cerca del 2.5% de la fruta es fibra dietética. Los constituyentes de la fibra vegetal que se encuentran en las frutas son especialmente pectinas y hemicelulosas. La cáscara de la fruta es la que contiene mayor cantidad de este componente. Al combinar con agua las fibras solubles o gelificantes (como las pectinas), se producen mezclas densas cuyo grado de viscosidad dependerá de la clase de fruta y su grado de maduración.

Los materiales vegetales de este tipo, sintetizan diversos compuestos de bajo peso molecular, volátiles a temperatura ambiente y que generalmente son alcoholes, ácidos, esteres, éteres y cetonas.

Los pigmentos, encontrados en las frutas son: los carotenos (tonos entre amarillos y anaranjados), dentro de estos, se encuentran los licopenos (coloraciones rojas). Las clorofilas (colores verdes) y los flavonoides a los que pertenecen las antocianinas (tonalidades entre azules y morados) principalmente y las enzimas predominantes son las: amilasas, clorofilasas, lipolíticas, oxidoreductasas y pectolasas especialmente.

Hortalizas.

Se conoce como hortalizas a todas las plantas o partes de ellas, destinadas a la alimentación. A las hortalizas pertenecen las verduras para nombrar los tallos, hojas, flores o raíces; la mayor parte de las verduras son verdes, pero también existen otras que no lo son y las legumbres para mencionar, semillas y frutos de las leguminosas “verdes”.

La mayoría de las hortalizas son ricas en vitaminas y minerales, al igual que las frutas. La vitamina A está presente en casi todas las hortalizas en forma de provitamina, especialmente en zanahorias, espinacas y perejil. Igualmente son fuente importante de vitamina C, especialmente el pimentón, coles de Bruselas, perejil y brócoli. En arvejas y espinacas también se encuentran las vitaminas E y K, aunque en menor cantidad. En las hortalizas

Foto 1. Frutas Por: Luz Helena H/dez A.

2008

Foto 2. Hortalizas

Por: Luz Helena H/dez. 2008

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_diet%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pectina&action=edit


verdes de hoja esta el ácido fólico, además en coliflor y remolacha predomina el potasio; mientras que en espinacas y acelgas se encuentra el magnesio; el hierro y el calcio está presente en porciones pequeñas y en el apio se halla el sodio. Estas materias vegetales contienen agua en una cantidad importante, aproximadamente del 75 - 80% de su peso.

En cuanto a los carbohidratos la proporción es variable. Según la cantidad de glúcidos las hortalizas pertenecen a distintos grupos:

Grupo A: Su contenido de CBH es inferior al 5% como acelga, apio, espinaca, berenjena, coliflor, lechuga, pimentón, rábano, tomate.

Grupo B: Contienen de un 5 a un 10% de CBH como alcachofa, cebolla, nabo, zanahoria, remolacha.

Grupo C: Su contenido es superior al 10% de CBH como la papa.

El ácido predominante es el oxálico. Las hortalizas contienen una pequeña cantidad de ácidos libres, encontrándose en su mayoría en forma de sales, también cuentan con sustancias etéreas características de cada una de estas, por ejemplo la cebolla contiene disulfuro dipropilo que es la sustancia responsable de hacer llorar.

Es fibra alimentaría 2 al 10% del peso de las hortalizas. La fibra dietaría es la pectina y la celulosa, que suele ser menos digerible que en las frutas por lo que es preciso la cocción de las hortalizas para su consumo en la mayoría de las ocasiones. Casi todas las hortalizas son ricas en fibra como berenjena, coliflor, frijoles verdes, brócoli, arvejas.

Granos.

A este grupo pertenecen los cereales, las legumbres secas, el café y el cacao.

1. Cereales: Estos son frutos farináceos de las plantas gramíneas (Son los frutos maduros y desecados de las gramíneas). Entre los principales cereales están: el trigo, la cebada, la avena, el centeno, el arroz, el maíz y el sorgo.

Los componentes más importantes de los cereales son los carbohidratos, constituyendo el 77 – 87% de la materia seca total. Los hidratos de carbono presentes en los cereales incluyen: almidón (predominante), celulosa, hemicelulosa, pentosas, dextrosas.

En el endospermo se encuentran las proteínas solubles; albúminas y globulinas, mientras que en los proteoplastos se encuentran las prolaminas y glutelinas, proteínas insolubles. 18 aminoácidos diferentes se encuentran en las proteínas de los cereales.

Foto 3. Arroz

Por Luz Helena H/dez.2008


El contenido lipídico de los cereales se encuentra entre el 1 – 7%. El trigo, centeno triticales y arroz de 1 – 3%, el sorgo de 3 – 4%, el maíz, avena completa y mijos de 4 – 7%.

Las vitaminas más importantes en los cereales son la E y las del complejo B, principalmente tiamina (B1), niacina, riboflavina (B2), ácido pantoténico (B3) y piridoxina (B6).

Los minerales que se encuentran en mayor cantidad son: Ca, Cl, K, Mg, Na, P, S y Si, seguidos de Cu, Fe, Mn y Zn. El contenido mineral es mayor en la cebada, avena, arroz y la mayoría de los mijos, que en el trigo, centeno, maíz y sorgo, esto se debe a la presencia de la cáscara (rica en minerales). El contenido de agua en los cereales por lo general varía de un 10 a un 13%. 2. Legumbres Secas. Son las semillas y frutos de las leguminosas verdes que se han dejado secar. Entre las más conocidas están la soya, el fríjol, el garbanzo, las lentejas, el cacahuete (conocido como nuez subterránea o maní) y las arvejas verde secas. El contenido proteico en las legumbres secas es similar a las carnes; la proteína es pobre en metionina, pero se puede complementar con cereales.

Las legumbres secas tienen contenidos semejantes a las carnes en vitaminas B1 y B2, además son ricas en ácido fólico, registra gran poder energético, con un valor cercano al 60 % y presentan un gran aporte en fibra alimentaría, por este contenido en fibra provoca gases que algunas personas no pueden tolerar.

También se debe destacar de estos vegetales que las grasas están presentes en un porcentaje pequeño entre 1- 5%, además dicha grasa, es rica en ácidos grasos poli insaturados (es decir que no producen los efectos negativos de las grasas saturadas de origen animal) y por otra parte son fuente significativa de calcio.

3. Café. Este vegetal es una drupa o cereza el cual sus flores cuentan con un aroma y una apariencia similar al jazmín. Esta cereza, de la que se obtiene el grano de café, tiene una piel (exocarpio) que va de una coloración verde a una roja radiante, señalando el momento preciso para su cosecha. Cada cereza encierra por lo general 2 granos de café uno en frente del otro dispuesto por su cara plana, además se encuentran envueltos por una película conocida como silverskin.

Foto 4. Legumbres Secas Por Luz Helena H/dez A.

2008

Foto 5. Granos de Café

Por Luz Helena H/dez A. 2008


LECCIÓN TRES. Materias primas de naturaleza vegetal.

4. Cacao. Este vegetal es considerado una fruta de procedencia tropical, de la que se obtiene el chocolate. El cultivo de esta planta debe estar protegido del sol, lo que hace que se plante debajo de árboles más altos. Por lo general el árbol del cacao crece de 2 a 3 metros.

El árbol del cacao normalmente tiene entre 10 y 15 frutos, pero en algunas ocasiones puede llegar a 20. Las flores crecen en racimos desde el tronco. La fruta, llamada, vaina del caca, tiene forma de elipse y pesa de 500 g cuando esta madura. En la vaina del cacao se albergan alrededor de 20 a 60 habas o semillas, inmersas en una suave pulpa blanca; dichas habas cuentan con una gran cantidad de grasa.

Los granos tienen la gran ventaja de poderse conservar por un período de tiempo corto, mediano o largo, bien sea en sacos o a granel; siempre y cuando se mantenga baja la humedad, se controlen los cambios de temperatura y se regule la aireación.

Frutos Secos.

Los frutos secos son semillas cubiertas por una cáscara más o menos dura. Botánicamente son aquellos que no tienen una textura blanda, cuando están maduros.

La mayor comercialización de estos frutos se ve representada en: almendras, pistachos, castañas, piñones, nueces y avellanas, también se consideran dentro de esta clasificación las semillas de plantas oleaginosas como las pepitas de girasol, de sésamo y de calabaza.

Estos vegetales son ricos en sustancias grasas con un contenido entre 50 – 60% con predominio de ácidos grasos insaturados: AGM (oleico) en almendras y avellanas o AGP (linoleico) en cacahuetes y nueces. Su concentración en proteínas es elevada si se compara con el resto de alimentos de origen vegetal.

Es notable el contenido en minerales de los frutos secos, principalmente en magnesio, potasio y calcio; por ejemplo las almendras contienen unos 235 mg/100g de calcio, 275 mg/100g de magnesio, 756 mg/100g de potasio; en cambio, todos los frutos secos poseen un contenido bajo en sodio (solamente 24 mg/100g). También brindan una buena cantidad de vitaminas, principalmente del complejo B, entre las que se destaca el ácido fólico. Las avellanas y las nueces son los frutos secos que muestran un mayor contenido en ácido fólico, seguidos de los piñones, los pistachos y las almendras.

Foto 6. Cacao

www.venezuelatuya.com 2008

Foto 7. Pistachos

Por: Luz Helena Hernández


En cuanto a la cantidad de carbohidratos, esta es baja, con excepción de las castañas que presenta un porcentaje al rededor de 86 y el contenido de agua es inferior al 50%.

Los frutos secos se enrancian fácilmente debido a su alto contenido graso. Es bueno adquirir estos frutos con su cáscara, ya que garantiza que no han sido tratados con ningún agente químico, además que han estado aislados tanto del polvo, como de la humedad.

Es bueno tener en cuenta que a medida que transcurre el tiempo, las enzimas presentes en estos alimentos disminuyen su capacidad de conservación generando un sabor a rancio bastante desagradable, asimismo la evaporación de la poca humedad que contienen estos frutos, hace que se evidencie un cambio desfavorable en su textura.

Especias y Condimentos.

Especias: Son vegetales empleados ampliamente en la elaboración de alimentos y/o productos procesados; son usados en fresco o deshidratados, enteros o molidos. Las especias son consideradas como condimentos aromáticos.

Condimentos: Son mezclas de una o varias especias entre si o con otras sustancias alimenticias, dispuestas para la elaboración de alimentos.

A nivel general las especias son vegetales, usados para mejorar las características de los alimentos a fin de hacerlos más digeribles e intensificar su palatabilidad, entre las especias y condimentos están tomillo, pimienta, pimentón, clavo, cilantro, laurel, comino, nuez moscada, anís, ají, canela, azafrán, orégano, menta, romero, cardamomo, albahaca, entre otros.

Los condimentos aromáticos han evolucionado mucho en la parte agroindustrial. Algunas hierbas son bastante importantes desde el punto de vista nutricional ya que además de aportar sabor en diferentes procesos, también contribuyen con cantidades significativas de vitaminas y minerales.

Las especias son imprescindibles tanto a nivel industrial, como a nivel casero, para realzar sabores, aromatizar y/o dar color a diferentes productos, dichas especias actúan también como conservantes naturales. El aroma como en la mayoría de alimentos es el mejor indicador de calidad de las especias. Se aconseja almacenarse en recipientes herméticos y oscuros para contrarrestar la acción del aire y la luz que generan la disminución de sus

Foto 8. Especias y Condimentos

Fuente: Instituto de Estudios. Salud Natural de Chile. 2008


propiedades. Si las especias son apropiadamente manipuladas se mantendrán por un tiempo largo en perfectas condiciones. Con lo anterior se puede apreciar que los alimentos de origen vegetal cuentan con unas excelentes características, que a la hora de trabajar con sus subproductos o residuos se podrían conseguir procesos benéficamente productivos. De acuerdo a su composición nutricional, los subproductos y los residuos de origen tanto agrícola, como pecuario se pueden clasificar según su función como los alimentos en general:

Alimentos Constructores: Son también conocidos como alimentos formadores ya que contribuyen a la formación de tejidos y reconstrucción de células muertas, además participan en la formación de los dientes.

Los alimentos constructores son aquellos ricos en proteínas, como legumbres secas, carnes, leche y huevos y en menor proporción los frutos secos.

Alimentos Reguladores: Son los encargados del buen funcionamiento del organismo, regulan los procesos metabólicos. Entre este grupo están aquellos alimentos que son fuente importante en vitaminas y minerales, de igual forma los que aportan fibra.

Pertenecen a los reguladores las frutas y las hortalizas y en menor relación las especias.

Alimentos Energéticos: Como su nombre lo dice son aquellos alimentos que brindan energía para desarrollar cualquier proceso vital. Los energéticos son aquellos que aportan una cantidad significativa de carbohidratos y lípidos o grasas.

A este grupo de alimentos corresponden aquellos como cereales, frutos secos y el cacao Una vez estudiada la naturaleza y características de los diferentes grupos alimenticios pasaremos a determinar los diversos subproductos y residuos que de estos se pueden aprovechar.

LECCIÓN CUATRO. Subproductos y residuos empleados a nivel artesanal o industrial.

A continuación se mostraran las partes que por lo general son utilizables y algunos usos que pueden ser manejados a nivel artesanal o industrial. (Ver figura 2.).


Figura 2. Partes Que Por Lo General Son Utilizables Y Algunos Usos

.

Semillas

Follajes,

tallos

Productos de

rechazo

Colorantes

Esencias, Aceites

Productos

Farmacéuticos

Raíces

Cascaras, vainas

Hortalizas de

rechazo

Semillas - pepas

Tallos, Cañas

Follaje, Flores

Aceites

Conservas

Conservas

Esencias

Colorantes

Pectinas

Artesanías

Compostaje

Orujos

Follajes

Frutas de rechazo

Semillas - pepas

Cascaras

Harinas,

Almidones

Nutrición

animal

Bioalcohol

Medicamentos,

P. de belleza

Extracción de

soluciones

(furfural,

tartratos)

Semillas

Cascaras

Frutos de

rechazo

Aceites

Esencias

Productos de

belleza

Semillas

Follajes,

tallos

Productos de

rechazo

Colorantes

Esencias, Aceites

Productos

Farmacéuticos


Continuación,

Granos de Rechazo

Conservas

Semillas partidas

Cascaras, cascarillas

Conservas

Conservas

Conservas

Follajes, Tallos

Conservas

Cutículas

Conservas

Paja

Conservas

Vainas

Conservas

Tusas

Conservas

Mantecas

Conservas

Abonos

Orgánicos

Conservas

Artesanías

Conservas

Aceites

Conservas

Granza

Conservas

Harina

Conservas

Salvado

Conservas

Fécula

Conservas

Esencias

Conservas

Tortas

desengrasadas

Conservas

Nutrición

animal

Conservas

Productos de

belleza

Conservas

Extracción de

soluciones

(furfural)

Productos

farmacéutico

s

Conservas

Obtención de

Alcohol

desengrasadas

Conservas

Cereales

Cacao

Café

Legumbres

Secas



LECCIÓN CINCO. Harinas de cáscaras cítricas

Lectura Complementaria

Composición química y compuestos bioactivos de las harinas de cascaras de naranja (citrus sinensis), mandarina (citrus reticulata) y toronja (citrus

paradisi) cultivadas en Venezuela

Rincón Alicia M., Vásquez, A. Marina, Padilla, Fanny. C. Unidad de Análisis de Alimentos, Facultad de Farmacia Universidad Central de

Venezuela

El material de desecho de los cítricos está constituido principalmente por cáscaras, semillas y membranas capilares a partir de los cuales se pueden obtener harinas cítricas, pectina cítrica, aceites esenciales, pigmentos y productos cítricos especiales; así como también compuestos bioactivos que tienen efectos benéficos sobre la salud, tales como la fibra, y los polifenoles en especial los flavonoides.

El reconocimiento de los componentes fisiológicamente activos en los frutos cítricos como la naranja, mandarina y toronja y su contribución a la salud humana, se ha convertido en un área de investigación en crecimiento. El género Citrus se ha caracterizado por una acumulación sustancial de glicósidos de flavonona, los cuales no se encuentran en otras frutas. La vitamina C y los carotenoides, por ejemplo, parecen jugar un papel importante en la prevención o retardo de las principales enfermedades degenerativas como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y cataratas mediante la neutralización de procesos oxidativos.

Los frutos cítricos además de los carbohidratos simples (fructosa, glucosa y sacarosa), también contienen polisacáridos no amiláceos (PNA), comúnmente conocidos como fibra dietética; el tipo predominante de fibra en la naranja es la pectina, la cual conforma del 65 al 70% de la fibra total; la fibra restante está en forma de celulosa, hemicelulosa y cantidades trazas de lignina. Aunque soluble en agua, la pectina se clasifica como fibra dietética debido a la resistencia que presenta a la hidrólisis por parte de las enzimas del intestino delgado humano.

En la actualidad se ha encontrado que las cáscaras de los frutos son las principales fuentes de antioxidantes naturales, por lo que se ha propuesto utilizar estos subproductos de la industria como antioxidantes naturales. Así el objetivo de este estudio fue evaluar las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja que se cultivan en Venezuela y su potencial como posibles fuentes de materia prima para el desarrollo de alimentos funcionales.

OBTENCIÓN DE LAS HARINAS Las frutas fueron lavadas y peladas; las cáscaras previa congelación, se liofilizaron por separado, en un liofilizador, a una temperatura de (-47 -48)ºC y una


presión de 250-350x103 Mbar. Posteriormente, cada una de las muestras se molió por separado en un procesador Braun para la obtención de las harinas y se pasaron a través de un tamiz de malla 60 (250m m). Guardando cada muestra en bolsas plásticas cerradas las cuales se almacenaron dentro de un desecador a temperatura ambiente hasta los análisis.

RESULTADOS Y DISCUSION

Composición proximal Tabla 1. Composición proximal de harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja (g/100g b/s)

NARANJA MANDARINA TORONJA

Humedad

3,31a ± 0,19

4,33b ± 0,07

7,81c ± 0,10

Ceniza 4,86a ± 0,02 3,96b ± 0,21 2,99c ± 0,20 Grasa 1,64a ± 0,13 1,45b ± 0,16 2,01c ± 0,10 Proteína 5,07a ± 0,25 7,55b ± 0,24 4,22c ± 0,25

El contenido de humedad depende de la calidad de la materia prima, del grosor de la cáscara, así como del proceso de liofilización al cual se sometieron las cáscaras.

En cuanto al contenido de cenizas de las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja los valores son menores que el reportado para las cáscaras de mango. Se observó que el contenido de grasa de las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja, fueron similares al valor reportado en la cáscara de mango (1,98%) pero mucho mas alto que la grasa contenida en la cáscara de guayaba (0,5%), lo cual puede ser atribuido a la naturaleza del fruto, estado de madurez, variedad, y estación del año.

El mayor contenido de proteínas entre las harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja lo presentó la harina de cáscara de mandarina (7,55 g/100g). Las principales proteínas de las cáscaras son las glucoproteínas. La incorporación de estos componentes proteicos también puede variar con la naturaleza del fruto, el grado de maduración y sus condiciones de cultivo.

Análisis de micronutrientes

Tabla 2. Contenido de micronutrientes en harinas de cáscaras de naranja mandarina y toronja. (mg/100g) de muestra seca.


Harinas de cáscaras

Calcio Magnesio Zinc Ácido Ascórbico

Carotenoides Totales

Naranja

27,34a ±

0,31

8,64a ± 0,40

0,38a ±

0,11

16,25a ± 1,43

2,25 a ± 0,17

Mandarina

50,25b ± 0,24

15,61b ±

0,33

0,44b ±

0,08

12,32b ± 1,83

11,03b ± 0,53

Toronja

49,54c ±

0,39

10,35c ±

0,46

0,97c ±

0,02

28,17c ± 2,18

2,31a ± 0,29

Los valores reportados de magnesio y zinc en la Tabla de Composición de los Alimentos del Instituto Nacional de Nutrición, para la parte comestible (pulpa) de toronja, son menores que en la harina. En cuanto al calcio la mandarina presenta el valor más alto y las otras dos harinas. En relación con el ácido ascórbico los valores reportados para la parte comestible de estas frutas son mayores que los obtenidos en este estudio, por lo cual no se podrían considerar las harinas como fuentes importantes de esta vitamina. Los carotenoides por su parte, algunos del grupo de los carotenos, son precursores de la vitamina A. Se deduce que todas las harinas son una buena fuente de carotenoides y en especial la de mandarina, que presenta el más alto contenido de carotenoides (11,03mg/100g).

Fibra dietética.

Tabla 3. Fibra dietética en harinas de cáscaras de naranja, mandarina y toronja (g/100g de muestra seca).

CÁSCARA

FDI

FDS

FDT

NARANJA

48,03c ± 2,04

1,77c ± 0,02

49,78c ± 2,04

MANDARINA

51,66b ± 0,02

1,23b ± 0,01

52,89b ± 0,02

TORONJA 46,44a ± 2,10 1,61a ± 0,04 48,09a ± 2,10

FDI = Fibra dietética insoluble; FDS = Fibra dietética soluble; FDT = Fibra dietética total. La mandarina presentó un mayor contenido (52,89 g/100g de muestra seca) de la FDT, si se compara con las otras muestras de cáscaras de cítricas estudiadas. Asimismo, se observó un contenido total de fibra dietética en el rango de (48,09 a 52,89) g/100g (base seca), valores similares al reportado para la cáscara de guayaba (48,00 g/100g materia seca), nueva fuente de fibra dietética y para el residuo de mango (56,68%).


La fracción principal encontrada en las harinas de las cáscaras de naranja, mandarina y toronja fue la fibra dietética insoluble FDI que representa entre 95 y 98% de la fibra dietética total, resultados similares a los de guayaba (96%), pero mayor que el reportado para el residuo de mango(27,21%). Esto puede deberse a que el contenido de celulosa en la pared celular de las harinas de las cáscaras de naranja, mandarina y toronja es alto, pues esta fracción de fibra está constituida principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina.

Funcionalmente, la fracción soluble determina la solubilidad, hinchamiento, capacidad de retención de agua y viscosidad de la fibra, que son factores determinantes cuando se realiza su incorporación en un alimento. Los resultados encontrados sugieren la factibilidad de uso de estas harinas como fuente de fibra dietética en la formulación de productos alimenticios como yogurt, galletas, panes entre otros.

Polifenoles extraíbles y capacidad antioxidante

Tabla 4. Polifenoles totales extraíbles, expresados como equivalentes de ácido gálico y actividad de barrido de radicales libres DPPH·, en las harinas de cáscaras de la naranja, mandarina y toronja.

Polifenoles

CASCARAS totales

(gGAE/Kg)

DPPH·

EC50 (g muestra, b.s./g DPPH*)

TEC50 (min)

EA (1/EC50*TEC50)

NARANJA 43,3a ± 0,39 5,44b ± 0,2 46,36 ± 0,70 0,004

MANDARINA 76,4b ± 0,81 1,92c ± 0,23 66,88 ± 2,32 0,008

TORONJA 51,1c ± 1,22 56,35a ± 0,43 38,88 ± 0,56 0,005

Todas las muestras presentan valores similares de polifenoles extraíbles, al compararlos con los reportados para la cáscara de guayaba (58,7 gGAE/kg), siendo la muestra de cáscara de mandarina la que contiene mayor cantidad de polifenoles. Varios compuestos fenólicos como los flavonoides y ácidos fenólicos se conocen como responsables de la capacidad antioxidante de frutas y vegetales.

De las muestras estudiadas la cáscara de mandarina reflejó una mayor concentración de polifenoles totales y como consecuencia una mayor eficiencia antirradical, así como un mayor nivel de fibra dietética, carotenoides, calcio y magnesio. Estas características le confieren un gran potencial en la formulación de alimentos funcionales, aprovechando en un solo ingrediente las propiedades de la fibra, los compuestos antioxidantes y los carotenoides.


CAPITULO DOS

APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA.

PARTE I

LECCIÓN SEIS. Subproductos y residuos agrícolas

La producción de vegetales destinados a la industria de la transformación se caracteriza globalmente por la existencia de un cierto número de áreas de producción especializadas, cuya competitividad viene determinada por las condiciones agronómicas, costos del factor trabajo, épocas de producción, hábitos de consumo y la estructura industrial y logística. Así las zonas de Colombia destinadas, son sectores privilegiados para la producción extensiva, debido a sus condiciones agroecológicas.

Una parte importante de los subproductos y residuos que se generan en la agroindustria está constituida por la fracción orgánica sólida derivada del tratamiento previo de las materias primas vegetales, pero la cantidad total de subproductos y residuos orgánicos será la suma de residuos sólidos (en seco) y residuos sólidos arrastrados por agua.

Dentro de la industria agroalimentaria se debe incluir el área agrícola (cultivos) y obviamente el sector de transformados vegetales en donde se agrupan las industrias que procesan materias primas vegetales mediante cualquier técnica de conservación: Pasteurización o esterilización, congelación, deshidratación, concentración, entre otros.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE CULTIVOS AGRÍCOLAS.

En los cultivos tanto en campo, como en invernadero se obtienen residuos ampliamente utilizables como son hojas, tallos, pedúnculos, tusas, granos partidos, frutos deformes o con tamaño inadecuado, flores, paja, raíces, forrajes y cañas.

A continuación estudiaremos algunos procesos en donde se manipulen materias primas no convencionales venidas de cultivos agrícolas.

El primer subproducto de cualquier cereal se produce en la siega del campo y es la paja, mientras que hojas, frutos con daños mecánicos, tallos, pedúnculos, flores en las frutas y hortalizas o caña en el caso del maíz. En la mayoría de los casos estos se incinera y las cenizas actúan como abono. Otra parte se utiliza como


lecho para el ganado o como aporte de fibra para los rumiantes. Las partes más externas de los granos de arroz, trigo y maíz se utilizan como aporte de fibra, carbohidratos y proteína para la alimentación animal. En cuanto al maíz, debido a que se emplea para usos industriales diversos, se generan además subproductos como el germen y el gluten. El subproducto de la cebada que se obtiene durante la fabricación de la malta cervecera se utiliza para la alimentación de rumiantes, porcino y conejos.

Concentrado de proteína foliar (CPF).

La síntesis proteica es una de las actividades metabólicas fundamentales que realizan los tramos verdes de la planta. Algunos cultivos producen grandes cantidades de proteínas foliares, como son los forrajeros y las siembras de cereales. Desde hace muchos años se conoce la tecnología básica para aislar la proteína foliar de la parte fibrosa de la hoja. La maquinaria necesaria para una producción a gran escala es costosa y para que resulte económica, tiene que ser de unas 10 toneladas, como mínimo, de proteína foliar por hora, lo que significa que para la producción industrial, serían necesarias 5000 hectáreas aproximadamente.

Las fases fundamentales para la producción de concentrado de proteína foliar consisten en molturar la planta y separar el jugo por presión. La proteína se diluye en el jugo y se coagula, generalmente por acción de la temperatura (cocción), y luego se deshidrata, para finalmente realizar un molido; este concentrado contiene alrededor de 40% de proteína bruta de la cual aproximadamente 3/4 corresponden a proteína pura.

El valor nutricional de la proteína foliar es intermedio entre el de la soja y el de la leche. Como era de esperarse el producto es de color verde y en cuanto a la palatabilidad se refiere, no presenta problemas, cuando forma parte de los piensos. La composición de aminoácidos es notablemente constante, cualquiera que sea la materia prima verde empleada en el proceso.

El CPF se puede incluir en la alimentación para aves de corral, cerdos y terneros, en raciones hasta del 30% de las tolerancias de proteína para cada uno de estos animales. Sin embargo se debe tener en cuenta que si se utiliza el CPF a base de alfalfa, este nivel, en ciertos casos, puede generar problemas, por esto es necesario disminuir dicho porcentaje.

El jugo de hierba líquido se puede dar directamente a los cerdos. El jugo se extrae fácilmente mediante molienda mecánica y estrujado por presión en una prensa de cinta, presentando un rendimiento cercano al 50% del peso del material empleado en el proceso. Para la conservación de este producto se recomienda el tratamiento con Metabisulfito de Na, mediante la adición al jugo acidificado (pH = 4). El jugo de


hierba puede reemplazar a tres cuartas partes de la harina de soja en las raciones para los cerdos.

El residuo después de la extracción de la proteína foliar del herbaje sigue

conteniendo proteína y puede utilizarse como forraje basto para los bovinos,

aunque no es muy apetecida por estos animales. Durante la extracción de la

proteína, casi todos los minerales solubles se extraen también, y es necesario

suministrar un mineral mezclado con el residuo1.

Diagrama 1. Proceso De Elaboración Del Concentrado de Proteína Foliar.

1 www.fao.org/ag/aga

Adecuación o acondicionamiento

Deshidratación

Empacado

Molienda

Recolección de la MP

Molturación - Presión

Cocción - Coagulación

Distribución

Lavado

Selección y Clasificación



Ensilaje.

El ensilaje es un procedimiento de fermentación anaeróbica que consiste en Introducir granos, semillas y forraje en un silo por determinado tiempo. El ensilaje ayuda a mantener durante periodos largos, una calidad parecida, aunque algo menor, a la del forraje inicial. Los ensilajes constituyen en una buena opción para aprovechar los forrajes. Los procesos de conservación forrajera son una alternativa para solucionar la dificultad de alimento que anualmente sufren los animales rumiantes. Se puede ensilar cualquier forraje (pasto, mezclas de pastos con leguminosa o granos partidos en general cualquier subproducto o residuo agrícola), pero se prefieren los cultivos verdes con altos rendimientos forrajeros por unidad de superficie, alta proporción de hojas, buen contenido de almidón y alto contenido de azúcares ó sólidos solubles (esto para garantizar una buena fermentación). Los cereales son ricos en estos compuestos, pero los pastos tienen bajas concentraciones de ellos, lo cual se resuelve con la aplicación de melaza o alguna otra fuente de carbohidratos, al momento de ensilar. El aporte nutricional del ensilaje esta directamente relacionado con la calidad del forraje al momento del corte. Por esta razón, es necesario realizar la cosecha cuando la calidad es óptima; o cuando los granos están en estado lechoso-pastoso, en el caso de cereales como maíz, avena o sorgo. No se debe pensar que al realizar un ensilaje, se mejoran los contenidos nutritivos de los materiales que se ensilan. En el diagrama 2 se muestra el proceso de elaboración del ensilaje.

Descripción del proceso de ensilaje

Corte del Forraje. El forraje se recogerá y se dejará hasta el día siguiente para que sufra un proceso de deshidratación y se produzca un mejor ensilaje. Se tendrá cuidado de que no quede en montones, sino esparcido, para evitar que se caliente y se presente un proceso de descomposición que se inicia muy rápido en los climas cálidos húmedos.

Recepción de Materia Prima (RMP). Luego del reposo que se da en el corte, el forraje se recepciona en el lugar en donde se encuentra ubicado el silo, buscando que el material no haya iniciado un proceso de descomposición. Aquí la materia prima es pesada.


Diagrama 2. Proceso De Elaboración Del Ensilaje

Llenado del silo, Formulación y Compactación. Un adecuado llenado, una justa compactación y una formulación apropiada, es determinante para la calidad del ensilaje. Antes de iniciar el llenado, se deben cubrir el fondo y las paredes del silo con tela plástica preferiblemente superior o igual a calibre 7, teniendo la precaución que quede suficiente para tapar el ensilaje cuando se termine de llenar el silo. El llenado se realiza mediante capas uniformes de 20 a 30 centímetros de altura, aplicando a cada capa el aditivo, que por lo general es melaza; existen muchos aditivos buenos que actúan de manera diferente, pero la melaza es eficiente, económica y disponible.

Sellado del Silo. Aquí se aísla la masa forrajera del aire y del agua, para garantizar un buen proceso, pues el contacto del forraje con aire o agua origina la putrefacción y pérdida del material. Al finalizar el sellado, la cubierta debe estar totalmente pegada a la masa forrajera, impidiendo la formación de bolsas de aire, para lo cual se utiliza la tierra que fue sacada durante la excavación, cubriendo el silo una capa de 50 centímetros. Como una medida de precaución, alrededor del silo se debe abrir una zanja pequeña, para evitar la entrada de agua. Para evacuar el agua de lluvia, se recomienda instalar un tubo o manguera de dos o tres pulgadas a manera de desaguadero en la parte más baja del silo, pero teniendo cuidado de no romper la tela plástica, para evitar que se pierdan los efluentes. Una vez sellado el silo, se inician en su interior los cambios bioquímicos dentro de la masa forrajera.

Fermentación Anaeróbica y Reposo. En estas operaciones, la mayoría de los carbohidratos no estructurales (solubles), especialmente el almidón, son transformados en azúcares simples (glucosa y fructosa). Luego, dichos azúcares son usados por los microorganismos que están en la superficie del vegetal

RMP

Compactación

Fermentación Anaeróbica Reposo Fase Aeróbica

Apertura del Silo

Sellado del silo

Corte del Forraje Llenado del Silo

Formulación

Distribución



(bacterias, mohos, levaduras), generando ácidos grasos volátiles, otros compuestos orgánicos y gases. Entre más pronto se elimine el O2, generalmente en cuatro a seis horas de finalizado el ensilado, menor es la reducción de los carbohidratos solubles y la producción de calor; y menos tiempo pasa hasta generar las condiciones favorables para el desarrollo de los microorganismos anaeróbicos.

Por otra parte, los carbohidratos estructurales (celulosa y hemicelulosa) no sufren mayores transformaciones, sin embargo las proteínas si sufren cambios significativos, siendo degradadas hasta amonio y aminas, lo cual genera perdidas en la materia seca y en el valor energético del ensilaje, al reducir la disponibilidad de carbohidratos solubles. El reposo se prolonga durante 15 a 21 días; sin embargo, por seguridad, el destapado del silo y su ofrecimiento a los animales solo debe realizarse entre 25 y 30 días de sellado el silo.

Apertura del silo. (Fase Aeróbica). Es la exposición del ensilaje al aire por ruptura de la tela plástica que cubre el silo. Una vez abierto el silo, se reactiva el proceso natural de descomposición del material, resultando un aumento de temperatura, cambio de las características físicas y pérdida de su valor nutricional. El volumen de pérdidas estimado en un silo abierto, puede variar de 2 - 5% y depende del manejo que se tenga.

Distribución. Una vez transcurrido el tiempo necesario se realizan las raciones de acuerdo a los requerimiento nutricionales del animal y luego se pasa a la distribución. En el anexo 1. Se muestra un ejemplo de ensilado, tomado de CORPOICA.

LECCIÓN SIETE. Subproductos y residuos agrícolas II

Aceites Esenciales

Son sustancias químicas que constituyen los extractos odoríferos de gran cantidad de vegetales. Se consideran una mezcla de compuestos volátiles, producto del metabolismo secundario de las plantas, que inicialmente se forman en las partes verdes y al crecer el vegetal son transportados a diferentes tejidos. Vienen de las flores, frutos, hojas, raíces, semillas y corteza de los vegetales. Ver Tabla1.

Estos líquidos volátiles, en su mayoría insolubles en agua, pero fácilmente solubles en alcohol, éter y aceites tanto vegetales, como minerales, son sustancias ligeras, además de fina textura. Teniendo en cuenta su configuración química, estos productos son: alcoholes, ésteres, aldehídos, cetonas y lactonas y óxidos.


El concepto "aceite esencial" se aplica también a las sustancias sintéticas obtenidas a partir del alquitrán de hulla, y a las sustancias semisintéticas preparadas a partir de los aceites esenciales naturales2.

Tabla 1. Algunos aceites esenciales

Aceite Parte Empleada

Sustancia principal

Método de Extracción

Almendra Semillas

Bezaldehído 97%

Destilación Al Vapor

Canela Corteza

Eugenol

Aldehído cinámico

Destilación Al Vapor

Jazmín Flores Linalol Pomada Fría

Limón Cáscara d-Limoneno

90% Citral 3 – 5%

Expresión

Naranja Cáscara d-Limoneno

90%

Expresión Destilación

Las esencias hallan aplicación en diferentes campos, algunos ejemplos son los siguientes:

Industria cosmética y farmacéutica: En lociones, colonias, desodorantes, saborizantes, calmantes, principios activos, etc.,

Industrias de alimentos: En saborizantes y aromatizante para todo tipo de alimentos tanto de origen vegetal, como animal.

Industria de productos para el aseo: En fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc.

Industria de agentes químicos para exterminio de plagas, insectos, roedores, etc.: En pulverizantes, atrayentes y repelentes, entre otros.

Las sustancias presentes en los aceites esenciales se pueden agrupar así:

2 http://labquimica.wordpress.com/category/quimica/page/9/


1. Esteres. Entre los que sobresalen los ácidos; benzoico, acético, salicílico y cinámico.

2. Alcoholes. Como: Linalol, citronelol, terpinol, mentol, geraniol. 3. Aldehídos. Basicamente Citral, citronelal, vainillina, benzaldehído. 4. Ácidos en estado libre. Benzoico, mirístico, isovalérico, cinámico. 5. Fenoles. Principalmente Eugenol, carvacrol, timol. 6. Cetonas. Carvona, mentona, irona, tujona, alcanfor. 7. Esteres. Como cíñelo, eucaliptol, anetol, safrol. 8. Lactosas. Básicamente la Cumarina. 9. Terpenos. Entre los cuales están canfeno, limoneno, cedreno, pineno. 10. Hidrocarburos. Como cimeno, estireno (feniletileno).

Para la extracción de los aceites esenciales presentes tejidos se emplean diferentes métodos tanto físicos, como químicos teniendo en cuenta la cantidad y estabilidad del compuesto que se quiere extraer, entre dichos métodos están: Destilación (al Vapor y al vacío), expresión (manual y mecánica), enflorado o enfleurage, extracción con disolventes volátiles, proceso en el cual se utiliza grasa como disolvente y con fluidos supercríticos.

1. Destilación:

Destilación al vapor. Procedimiento que se realiza en un

Alambique, el cual se cierra y se somete al calor. Luego el material vegetal, junto con el agua llega a ebullición y las minúsculas partículas de aceite de la planta se desprenden de esta por medio del vapor. Esta mezcla de aceite y vapor se condensa a través de un serpentín, que finalmente es recolectado en un decantador (conocido también como recipiente florentino). El aceite flota en el agua y se separa finalmente, dando dos productos: El aceite esencial y el agua vegetal. A la mezcla de estos dos se le llama hidrolado.

Destilación al Vacío. En esta técnica se trabajan los materiales a temperaturas inferiores de su punto de ebullición, haciendo vacío parcial en el alambique. Entre más vacío se logre, menor será la temperatura de destilación.

El método consiste en ubicar la sustancia en una placa internamente en el alambique en el que se ha hecho el vacío, para luego ser calentado. El

Aparato que sirve para destilar o separar una sustancia volátil de una más fija, por medio de

calor. Se compone fundamentalmente de un recipiente para el líquido y de un conducto que

arranca del recipiente y se continúa en un serpentín por donde sale el producto de la

destilación. Los alambiques de laboratorio son por lo general de vidrio, pero los industriales

suelen ser en acero inoxidable.

Foto 9. Montaje de Destilación


condensador es una placa fría, dispuesta de forma continua, lo más próxima a la anterior placa. Casi todo el material circula por la amplitud formada entre las dos placas y por lo tanto las pérdidas son muy bajas. Este procedimiento es tan efectivo como el método anterior, la desventaja es su costo.

2. Expresión: Este método de extracción presenta la propiedad de no exponer los aceites esenciales a altas temperaturas, motivo por el cual también se le conoce como expresión al frío. La expresión es muy utilizada para la extracción de cítricos como el limón, la naranja, la toronja, la mandarina y/o la lima.

Expresión a mano: Entre los métodos de extraer a mano, la técnica de esponja es la más significativa, ya que en ella se exprime el aceite más puro.

En esta técnica la cáscara es retirada, para ser sumergida por varias horas en agua, en donde sus componentes entran en contacto con el líquido, dispersándose importantes componentes hidrosolubles. Cada cáscara es prensada con esponja para que el aceite se absorba en ella y luego ser exprimida en un rango de tiempo definido según la materia prima trabajada.

Para realizar esta técnica a nivel piloto basta con pelar los frutos y guardar la parte externa de la cáscara, donde se acumulan las esencias. Posteriormente, cortar las cáscaras en pedazos y colocarlas en una esponja, paño de lino o algodón.

Después, sobre una base, triturar todo lo que sea posible. Por último, meter el líquido resultante al escurrir la esponja en un frasco pequeño que debe cerrarse herméticamente y de forma rápida para evitar la evaporación de los aceites esenciales.

Expresión Mecánica: Procedimiento en el cual la materia prima, es exprimida de forma mecánica en donde se desprende el aceite (aplicando presión) que luego será recogido y posteriormente depurado. Al emplear este método se puede obtener un aceite muy parecido al exprimido a mano. La expresión mecánica es empleada comercialmente.

La expresión fue ampliamente utilizada hasta el descubrimiento de la destilación, pero en la actualidad la perfumería moderna, la usa para obtener aceites esenciales contenidos en la cáscara de naranjas, limones, naranjo amargo y otros frutos como lima, mandarina, toronja, etc.

3. Enfleurage o enflorado: En este procedimiento por lo general la materia prima son flores que por sus características son consideradas sensibles (jazmín, rosa, etc); dichas flores se unen con una grasa, produciéndose un compuesto conocido como concreto (aceite esencial + grasa), luego el material graso es retirado por métodos fisicoquímicos. En términos generales se usa el agregado de alcohol caliente para ser trabajado el concreto y más adelante se enfría para sacar la grasa (ya que esta es insoluble) y así obtener la esencia.

La gran desventaja de este método es el costo; sumado a esto su rendimiento no es significativo; motivo por el cual casi no es empleado.


4. Extracción con disolventes volátiles: En este método la materia prima luego de realizarle una remoción de humedad y ser molida, se pone en contacto con solventes tales como éter de petróleo, alcohol, benceno o cloroformo, con el fin de solubilizar la esencia. La desventaja de esta técnica es que también se solubilizan grasa y ceras, haciendo que la extracción no sea pura, de igual manera es considerada costosa y riesgosa por el uso de solventes orgánicos que son volátiles. La extracción con estos tipos de disolventes es más empleada a nivel piloto (laboratorio), que a nivel industrial.

Para lograr un proceso adecuado es preciso tener en cuenta que el disolvente:

a. Tenga un bajo punto de ebullición b. Disuelva rápida y totalmente los componentes odoríferos c. No sea inflamable d. Sea químicamente inerte al aceite. e. Sea de bajo costo. Se han empleado varios disolventes, pero el que ha dado mejores resultados es el éter de petróleo (altamente purificado) y en segundo lugar el benceno.

5. Extracción con fluidos supercríticos: Es el método empleado más recientemente y la pureza de la esencia obtenida dependerá de la condiciones trabajadas. La materia prima es segmentada preferiblemente en piezas pequeñas, licuadas o molidas, luego se pasa a una cámara de acero inoxidable, en donde

entra en contacto con un fluido en estado supercrítico, allí los aromas son solubilizados y recuperados; luego el fluido supercrítico (solvente extractor) es eliminado mediante descompresión progresiva hasta conseguir la presión y la To ambiental.

Esta técnica tiene diferentes beneficios como el hecho de que el solvente se puede quitar sin dificultad, además puede ser utilizado nuevamente, también presenta un alto rendimiento, un buen proceso ecológico, asimismo es importante que en este proceso la composición de la esencia extraída no cambia a nivel químico por las bajas temperaturas empleadas en la extracción.

La desventaja de esta extracción son los costos de los equipos ya que estos deben ser resistentes a presiones elevadas.

Existen otros productos de gran importancia que se pueden obtener de los subproductos y residuos del campo como son el Compost y el biogás, pero estos se estudiaran a fondo más adelante.

Cuando un fluido se somete a condiciones por encima de su presión y temperatura críticas, se

encuentra en su estado supercrítico.


Diagrama 3. Proceso De Extracción De Esencias Por Destilación Al Vapor.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE LA INDUSTRIA

DE GRASAS Y ACEITES

Las grasas y aceites vegetales, se encuentran en las células que conforman las semillas y los frutos, principalmente, de donde se extraen por presión o por medio de disolventes.

Condensación

Calentamiento

Disposición del material en

el alambique

Vaporización

Separación del Hidrolado

Agua Vegetal

Envasado

Aceite Esencial

Distribución

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya, 2008


Las grasas y aceites pueden ser fluidos o sólidos; que en cualquiera de los dos casos son más ligeros que el agua. Cuando estos compuestos se exponen al aire por un tiempo algo prolongado, sufren hidrólisis y oxidación generando el conocido enranciamiento. Todos son insolubles en agua, pero solubles en eter dietílico, disulfuro de carbono, tetracloruro de carbono, benceno, entre otros.

En los procesos que involucra la manufactura de grasas y aceites se pueden distinguir 2 etapas, a saber: Primera etapa: incluye el procesamiento para obtener aceites crudos de las semillas oleaginosas. Segunda etapa: el procesamiento para la refinación de los aceites crudos. Los subproductos generados en la refinación de los aceites son: borras (heces) y pastas de neutralización (conocidas como pastas de aceite o pastas de saponificación). La mayoría de los subproductos generados en la elaboración de aceites vegetales se destinan a alimentación animal.

LECCIÓN OCHO. Extracción de aceites vegetales.

Extracción de aceite de maíz y sus subproductos.

En el grano de maíz contiene carbohidratos, proteínas, grasas, fibra, agua, minerales, vitaminas y pigmentos. La separación de estos componentes, por medio de molienda húmeda, beneficia tanto el valor nutritivo como el económico. Descripción del proceso de extracción de aceite de maíz y sus subproductos. El maíz es recibido y pesado a la hora de llegada a la planta, posteriormente se pasa a la limpieza y se introduce en tanques de maceración con agua a una temperatura entre 49 y 54 ºC, por un tiempo de 30 - 50 horas, aquí se busca la separación de la fécula y la proteína insoluble. Tras la maceración, el grano hinchado (con un contenido del 45% de H2O) pasa del silo a una criba en donde se aparta el agua del maíz, se muele de forma gruesa y fina empleando un molino de discos para luego en un proceso de flotación, separar el germen de lo demás. La cascara es la primera que se separa, para quedar disponible el endospermo rico en almidón, la proteína y el germen. En un tamizado, se realiza la separación de la porción fibrosa, que se convertirá en el pienso de gluten conocido también como gluten feed, que por medio del centrifugado se separa el gluten de la fécula. Luego para obtener el gluten de maíz, el gluten es concentrado, filtrado y secado; estos dos productos son ampliamente aprovechados en la alimentación animal. Posteriormente para obtener el almidón, la fécula es lavada, secada o modificada. Dicho almidón es


muy utilizado a nivel industrial (alimentos, textiles entre otras). Tras la refinación la fécula remanente se obtiene el endulzante de maíz. Para continuar con la extracción de aceite refinado: el germen molido húmedo luego del secado, cuenta con una humedad del 2 al 4% y un porcentaje de aceite del 45 al 50, este pasa a un proceso de prensado, después la torta obtenida es extractada con solvente para retirar la mayor cantidad de aceite. Posteriormente son reunidos tanto el aceite obtenido por prensado, como por solventes, generando el aceite crudo, produciéndose una recuperación del 97 al 99%, sin embargo este producto dentro de su composición cuenta con ácidos grasos libres, fosfolípidos, productos de oxidación, mucílagos, carbohidratos, ceras e insolubles, sustancias en ese momento indeseadas. Teniendo el aceite crudo se pasa a una refinación con el fin de eliminar todas aquellas impurezas, para finalmente alcanzar un aceite comestible, estable y de un buen color.

Productos y derivados de la molienda húmeda de maíz.

Pienso de gluten (Gluten feed): producto generado de la molienda húmeda del maíz (grano), su presentación húmeda es de coloración amarillenta clara, con sabor característico a cereal tostado-ligero y olor a maíz fermentado. Su contenido es proteína es relativamente alto de un 20 a un25%, y en fibra de un 12 a un 16% (FDA = Fibra Detergente Acido.)

También se podría decir que el Gluten feed, es el material que queda del grano de maíz entero, después de obtener el más alto porcentaje de almidón, gluten y germen durante el proceso de molienda húmeda, con o sin residuos de fermentación y harina de germen de maíz.

El pienso de gluten puede ser utilizado en alimentación animal y en panificación (para dar color al pan dulce).

Germeal: Es el germen retirado del pericarpio; básicamente compone la torta o masa que resulta tras la extracción de aceite.

Almidón: Este carbohidrato es un polisacárido de glucosa, no soluble en agua fría, pero cuando se aumenta la temperatura se produce un leve hinchamiento en sus granos. Esta conformado por dos tipos de cadena: Amilosa (polímero de cadena lineal) y Amilopectina (polímero de cadena ramificada).


Diagrama 4. Proceso De Extracción De Aceite De Maíz Y Sus Subproductos

Con el gránulo de almidón, se hallan las enzimas alfa y beta amilasa que degradan un 10% del polisacárido a azúcares simples (dextrina, maltosa y glucosa) que servirán de alimento a las levaduras durante un proceso fermentativo.

Secado

Limpieza

Aceite Crudo de Maíz

Maceración

Lavado

RMP Limpieza Desgerminación

Almidón Endulzante

Centrifugación

Tamizado

Molienda

Pienso de Gluten

Refinación

Lavado -

secado de

fécula

Extracción

(solventes)

Prensado

Tortas

Destilación

Filtración Desgomado

Neutralización Desgomado Decoloración Descerado

Desodorización Envasado

Aceite Refinado de Maíz

Diseñado por: Luz Helena H/dez A. (2008)


El almidón manifiesta capacidad de retener agua, ya que se adhiere a sus gránulos produciendo su hinchamiento, el cual aumenta por acción de la temperatura, sin embargo no es soluble en H2O, mientras ella se encuentre fría. En condiciones normales el almidón retiene tanto en las pastas, como en las masas más o menos 1/3 de su peso en agua. El almidón en la industria de alimentos se utiliza ampliamente, para ligar proteínas y como componente de los jarabes.

Endulzantes: Son dextrinas generadas de la degradación del almidón, representada por los gramos de azúcar reductora / 100 gramos de almidón.

Entre los endulzantes venidos de la extracción del aceite de maíz se pueden encontrar:

Jarabes: son productos de degradación del almidón, entre las más importantes se encuentran:

Jarabe de glucosa: Teniendo una lechada de almidón de 35% - 40% sólidos (20ºBe) se realiza una hidrólisis y posterior centrifugación, se ajusta pH para mejor la acción de la enzima (alfa o beta amilasa o gluco-amilasa), después se realiza una sacarficación debido al ataque enzimático, entonces la dextrina se transforma en azúcar real, luego por medio de calor se inactiva la enzima, en seguida se realiza una decoloración y filtración, posteriormente a la solución obtenida se le efectúa una concentración y se obtiene el jarabe de glucosa que se usa en diferentes productos alimenticios.

Jarabe de alta fructosa: Este edulcorante natural se consigue por una conversión enzimática del almidón y posterior isomerización. Es empleado ampliamente en la industria de alimentos ya que aporta un grado de dulzor muy parecido a la sacarosa o inclusive más alto.

Extracción de aceite crudo, mantecas - margarinas de soya y sus

subproductos.

Entre los aceites, el de soya, es el de mayor favoritismo, (tanto por costos, como por aporte nutricional), tal vez por esto presenta una producción bastante significativa en el ámbito mundial.

En el proceso de elaboración del aceite de soya por medio del método de solventes se destacan los subproductos que a continuación se presentan: Cascarilla, pasta, gránulos, escamas comestibles sin grasa, harina, harina texturizada, melaza, isoflavonas, esteroles, tocoferoles (vitamina E), lecitinas, grasa para alimento animal, aislado de proteína y concentrado de proteína. En el siguiente diagrama se visualiza el proceso de obtención de los subproductos anteriormente nombrados, tomada de la Asociación Americana de Soya.


Diagrama 5. Proceso De Extracción De Aceite De Soya Y Sus Subproductos

Fuente: Asociación Americana de Soya.2004

Extracción de aceite de oliva y sus subproductos.

Cuando se emplea la almazara* en la producción de aceite de oliva virgen, se busca básicamente el extracto oleoso de la aceituna. Todas las operaciones están encaminadas a separar el aceite de las fracciones sólidas y líquidas de la materia prima; dichas fracciones siempre contienen aceite, ya que los sistemas de extracción, no exprimen completamente.

* Las instalaciones tradicionales en las que se extrae el aceite de oliva reciben el nombre de

almazaras, nombre procedente del árabe (al-mas’sara) que significa ‘extraer’, ‘exprimir’. Molino

de aceite. Tomado de: www.oleohispana.com/aceite.htm


En la producción de aceite de oliva se obtienen dos subproductos principales; el alpechín y el orujo, de este último se saca el orujillo, en la extracción del aceite de orujo crudo. La importancia del orujillo radica, en que es usado para la generación de energía eléctrica. También en la extracción de aceite de semillas, se obtienen dos subproductos, la cascarilla de las semillas y la torta proteica, de la que se obtienen harinas mediante la extracción por disolvente. Por último en los procesos de refinación de aceite se generan oleínas y ácidos grasos como el escualeno.

Los orujos3: A diferencia de las otras tortas oleaginosas, los orujos brutos son pobres en sustancias nitrogenadas y ricos en celulosa bruta. Son relativamente ricos en sustancias grasas. Su agotamiento con disolventes disminuye el contenido de sustancias grasas y aumenta relativamente el de otros componentes.

Entre los orujos se pueden diferenciar tres grupos: los orujos brutos, los agotados y los agotados parcialmente deshuesados.

Orujos brutos: contienen la cáscara del hueso en trozos, la piel y la pulpa molida de la aceituna, alrededor del 25% de agua y aún una pequeña cantidad de aceite que favorecen su rápida alteración.

Orujos agotados: se diferencian por su menor contenido de aceite y su bajo contenido de agua, ya que han sido deshidratados durante el proceso de extracción.

Orujos agotados parcialmente deshuesados: formados fundamentalmente por la pulpa (mesocarpio) y contienen una pequeña proporción de cáscaras que no pueden ser separadas completamente utilizando los procedimientos del tamizado y la corriente de aire.

La recuperación del aceite contenido en el orujo necesita técnicas basadas en la extracción con disolventes, para conseguir su extracción total y el posterior aprovechamiento del orujo extractado integral o separado en pulpa y hueso según el tipo de aplicaciones.

El sistema de obtención de este aceite y las diferenciaciones reglamentarias establecidas, fueron las causas fundamentales que promovieron la creación de industrias extractoras de orujo de aceituna que se han responsabilizado hasta la actualidad de procesar el orujo producido en las almazaras, para obtener el denominado aceite de orujo de oliva crudo.

Los alpechines4: Los alpechines o aguas de vegetación son un residuo líquido de color oscuro que tiene un olor desagradable y un gusto amargo. Este residuo relativamente rico en materias orgánicas es un elemento de contaminación que crea un problema real a la industria oleícola.

3-

4 Depósitos de documentos de la FAO. Los subproductos del olivar en la alimentación animal en la cuenca

del Mediterráneo. Roma.


Las almazaras generalmente han podido recuperar el aceite contenido en el alpechín, mediante la utilización de sistemas basados en la decantación y/o la centrifugación, por tanto, el problema fundamental que ha presentado históricamente el alpechín no ha sido su agotamiento, sino fundamentalmente el perjuicio medioambiental que ha originado debido a su alto poder contaminante y a la complejidad que presenta su depuración y/o eliminación.

Las industrias relacionadas con el sector oleícola han experimentado en los últimos años importantes transformaciones. En el del aceite de oliva, la introducción del sistema de extracción en dos fases ha reducido drásticamente el impacto medioambiental negativo que producía esta actividad y que amenazaba con representar incluso un serio obstáculo para su expansión.

La utilización de los subproductos generados por la aplicación de las nuevas tecnologías de extracción del aceite de oliva como abono orgánico estable puede constituir una vía adecuada de reutilización y revalorización de los mismos.

LECCIÓN NUEVE. Subproductos y residuos industriales I.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE LA INDUSTRIA DE CONSERVAS (CONSERVERA) Y DE PRODUCTOS MINIMAMENTE PROCESADOS La producción de conservas vegetales y alimentos de origen agrario mínimamente procesados varían ligeramente de año en año en función de las cosechas, pero se mantiene en torno a las toneladas anuales. Es importante tener en cuenta que en la mayoría de los procesos de transformación y adecuación de la materia prima para el consumo en fresco, se generan abundantes residuos, de naturaleza orgánica listos para ser aprovechados.

Las primeras operaciones de los procesos de elaboración de conservas vegetales y manipulación de productos mínimamente procesados son las etapas de selección, clasificación, acondicionamiento o adecuación de materia prima en las que se generan las mayores cantidades de residuos sólidos en seco y es de suponerse que los porcentajes en peso son significativos con respecto al producto de origen.

En el lavado y la limpieza se generan también algunos residuos habitualmente inorgánicos, como tierra, piedritas, entre otros, que son considerados como sólidos húmedos arrastrados por agua. En el diagrama 3 se indican las operaciones concretas del proceso en que se generan residuos orgánicos.

El porcentaje de residuos producido en el procesamiento de alimentos de origen vegetal es muy variable de acuerdo al tipo de materia prima a procesar, en donde intervienen aspectos tales como: el tamaño, la forma y las partes aprovechables, significando que los niveles de residuos sean distintos en cada material.


En la tabla 2 se muestran datos aproximados de residuos producidos en procesos en donde se trabaja con materias primas vegetales. El porcentaje de residuos puede oscilar desde valores muy elevados como en el caso de la alcachofa con un 63%, hasta valores inferiores como en el tomate con un 15% (el 5% son cáscaras y pepas).

Tabla 2. Porcentajes de Residuos Generados En El Procesamiento

de Vegetales

FUENTE: Centro Técnico Nacional de Conservas Vegetales – Laboratorio del Ebro. (2007).

Producto Residuo % Residuo Total

Tomate Cáscara, pepas 15

Espárragos Cáscara 51

Alcachofa Brácteas, tallos 63

Champiñón Cortez de raíz 21

Puerro Hojas, raíces 47

Borraja Hojas 28

Acelga Hojas 48

Espinaca Hojas amarillas 13

Melocotón Cáscara, pepas 25

Ciruela Cáscara, pepas 10

Pimiento piquillo

Corazones, cáscaras 53

Pimiento morrón

Corazones, cáscaras 63


Figura 3. Operaciones en las que se generan residuos en la Industria conservera y en la de productos mínimamente procesados.

Vegetales: Partidos, raspados o abiertos Atacados por insectos y ácaros Inmaduros o sobremaduros Con contaminación microbiana Con daños mecánicos Con lesiones causadas por aves y roedores Con tamaño inadecuado

Selección Y

Clasificación

Residuos Sólidos Secos

Hojas Tallos Flores Raíces Pedúnculos Trozos en mal estado Vegetales mal seleccionados o clasificados

Adecuación o Acondicio-

namiento

Residuos Sólidos Secos

Todas aquellas partículas extrañas al Vegetal Tierra Arena Cascarilla Partículas metálicas Residuos de abonos, de fungicidas, etc. Agua del lavado y cualquier otro sustancia

necesaria en este (Por Ej. Hipocloritos)

Lavado y

Limpieza

Residuos Líquidos Y Sólidos Húmedos

Líquido del escaldado Partículas del vegetal que

puedan quedar suspendidas en el agua (Por Ej. Coliflor, brócoli, habichuela, mora, entre otras)

Escaldado

Residuos Líquidos Y sólidos Húmedos

Pelado Descora zonado Cortado

Cáscaras Corazones Líquido exudado del material vegetal

a la hora de la manipulación.

Residuos Líquidos Y Sólidos

Despulpado

Cáscaras Semillas

Residuos Líquidos Y Sólidos


Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya, 2008.

Entre los valores de residuos totales presentados en la tabla 2, hay una parte de ellos que son arrastrados con el agua empleada en las diferentes operaciones del proceso de elaboración, como se ha nombrado anteriormente.

Como se evidencia en la tabla 3, la proporción de residuos en el agua es baja teniendo en cuenta el total de sólidos.

Tabla 3. Porcentaje De Residuos Generados En El Procesamiento De Vegetales: Residuos En Seco Y Residuos Arrastrados Por Agua

FUENTE: Centro Técnico Nacional de Conservas Vegetales – Laboratorio del Ebro

Los residuos generados en la industria de conservas vegetales, por su significativo aporte de celulosa, pueden ser materia prima para la obtención de energía renovable, impidiendo así su acumulación. La fracción celulósica de los residuos, se transforman mediante hidrólisis en glucosa, que por fermentación se convierte en combustible (bioetanol)5. En el siguiente capítulo profundizaremos en este subproducto.

En seguida estudiaremos algunos procesos representativos en el aprovechamiento de subproductos y residuos venidos de las industrias de productos mínimamente procesados y conservera.

5 Lázaro L., Arauzo J. (1994). Aprovechamiento de residuos de la industria de conservas

vegetales. Hidrólisis enzimática. Zubia.

Producto % Residuo Total

% Residuo Sólido En

Seco

% Residuos En Agua

Tomate 15 14.70 0.30

Espárragos 51 50.58 0.42

Alcachofa 63 62.86 0.14

Pimiento piquillo 53

52.63 0.37

Pimiento morrón 63

61.17 0.18


Obtención de fibra para el consumo humano a partir de subproductos y residuos vegetales (Cascara y Bagazo)

La fibra se consigue de materias primas de origen agrario y es consumida en forma fresca o transformada. Por su contenido de fibra dietaría los vegetales son de gran importancia para la salud humana presentando buenas propiedades funcionales.

La fibra alimentaría se define como los residuos de las células vegetales que resisten a la hidrólisis enzimática del sistema digestivo (intestino delgado). Su incorporación en la industria de alimentos se debe a las recomendaciones de los especialistas en nutrición para aumentar el aporte cotidiano de fibra; representando una oportunidad para los productores de cereales y vegetales en general, así como también para la agroindustria aprovechar sus subproductos.

La fibra obtenida a base de subproductos y residuos vegetales puede ser consumida directamente diluida en un líquido, en formulaciones caseras (jugos, sopas, tortas, etc.) o industriales (en cereal para el desayuno, barras nutricionales, panificación, etc.) y en productos farmacéuticos principalmente. Descripción del proceso de de obtención de fibra a partir de subproductos o residuos vegetales. Recepción de materia prima. RMP. Para la obtención de la fibra, se recepcionan las cáscaras y el bagazo salido del proceso y se pesa. En esta operación también se toman muestran para la realización de pruebas fisicoquímicas correspondientes al análisis y control de calidad del producto. Selección y clasificación. Aquí es retirada la materia prima que no cumpla con las características necesarias para el proceso.

Adecuación y acondicionamiento. En esta operación la materia prima es cortada para reducirle el tamaño y mejorar las condiciones de manejo cuando el material manipulado así lo exija.

Diagrama 6. Proceso De Obtención De Fibra A Partir De Subproductos O

Residuos Vegetales.

Adecuación o acondicionamiento

Deshidratación

Molienda

Recepción de la MP



Deshidratación. Se realiza para retirar la parte líquida contenida en el material, el manejo de temperatura dependerá del tipo de vegetal trabajado, (las características de la MP), al igual que la maquinaría empleada.

Molienda. Aquí se busca una reducción a finos. El vegetal ya deshidratado es molido por lo general en un molino de martillos con malla fina, sin embargo últimamente se están empleando otro tipo de equipos.

Empacado. La fibra es empacada para ser aislada del medio ambiente y evitar atrapar humedad, contaminaciones y cambios en su composición, de esta forma se busca prolongar su vida útil.

Distribución. Finalmente la distribución no requiere condiciones estrictas por ser un producto deshidratado, obviamente los requisitos son los clásicos de un producto de este tipo.

Obtención de Pectina a base de cáscaras

Los subproductos de la industria conservera y de los productos mínimamente procesados, como jugos y néctares, mermeladas, bocadillos, pastas, salsas, fruta congelada y refrigerada, básicamente constituyen las fuentes industriales de las pectinas.

Las pectinas son heteropolisacáridos que se presentan en la naturaleza como elementos estructurales del sistema celular de las plantas, su principal componente es el ácido poligalacturónico que existe parcialmente esterificado con metanol6. Son consideradas coloides naturales, logran disolverse en H2O, precipitarse, secarse y volver a disolverse sin cambiar sus características, ósea; son liofílicos, reversibles; también es soluble en alcohol, acetona, éter y casi todos los disolventes orgánicos.

6 Herbstreith Fox. The Specialists for pectins. (2001).


Las pectinas se encuentran en los vegetales principalmente en las frutas, los que presentan mayor cantidad de pectina son: manzanas, frutos cítricos, piña, guayaba, tomate de árbol, maracuyá y remolacha. Estas se aprovechan en diferentes áreas como en la farmacéutica (a modo de agente alterante de la viscosidad), en los plásticos y productos espumantes (como elemento aglutinante y clarificante); en alimentos (como estabilizante y gelificante).

El parámetro químico más importante de las pectinas es el grado de esterificación (M), es decir, el número de funciones carboxilo esterificadas por 100 grupos galacturonicos; esto permite clasificar las pectinas en dos grupos7:

Pectinas de alto metoxilo. (H.M.) Contienen más de un 50% de unidades del ácido poligalacturónico esterificadas, por lo tanto no reaccionan con iones de calcio. El poder de gelificación depende del tipo de pectina, contenido de ácidos y de la cantidad de sólidos solubles que por lo general es mayor del 55%. Estas pectinas reaccionan con la caseína y son apropiadas para estabilizar bebidas a partir de leches acidificadas.

Pectina de bajo metoxilo. (L.M.) Son las que contienen menos de un 50% de unidades esterificadas del ácido poligalacturónico, forman geles no solo con sólidos solubles que contienen calcio, sino también con azúcares y otros ácidos. Al igual que en las del alto metoxilo el poder de gelificación depende del pH y la concentración de los iones de calcio.

Existen varios métodos para obtener pectina, generando así mismo productos de diversos grados de calidad, dependiendo el procedimiento seguido. Entre los métodos más significativos se tienen:

1. Extracción en contra corriente de la materia prima con una solución que incluya un solvente inmiscible en H2O para extraer azúcares, aceites esenciales y flavonoides. Aquí la materia prima (cascaras) se ponen en contacto con el solvente y posteriormente se remueve la humedad, para producir un material rico en celulosa y pectina.

El extracto se diluye con una solución acuosa para hacer insolubles los aceites esenciales y lograr su recuperación. Los flavonoides precipitan y se separar por filtración. La porción restante del extracto puede tratarse para recuperar un jarabe azucarado (Bonnell 1985).

2. Intercambio iónico en donde se hace entrar en contacto una mezcla acuosa de una fibra comestible con una solución de un metal alcalinorerreo, posteriormente se separa la solución generada en una parte sólida abundante en pectina y una parte líquida con menor contenido de esta.

El material obtenido se hace pasar por una columna de intercambio iónico para cambiar los iones H+ por los iones metálicos agregados previamente y proceder a recuperar la pectina (Graves 1994).

7 Multon J. L., (1998). Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias.


3. A partir de un producto enriquecido en pectina en forma granular para ser usado en alimentos, poniendo la materia prima en contacto con una proteína comestible soluble en agua para solubilizar la pectina y luego precipitarla con ayuda de un solvente, este proceso se puede mejorar adicionando un ácido) Cerda J. 1996).

4. Por hidrolisis y extracción del tejido vegetal, sin adicionar ácido, así se logra solubilizar pectinas con alto contenido de metoxilo y luego recuperarlas por concentración y secado (Ehrlich 1997).

5. Por presión aplicada al material y luego un calentamiento en microondas. Las pectinas aquí obtenidas se caracterizan por un alto peso molecular y una buena viscosidad cuando se comparan con pectinas obtenidas con técnicas convencionales de calentamiento (Fischman 2000).

6. Conversión de la materia prima en una sal cálcica de la pectina en un medio líquido, para luego secarla y obtener un pectinato que cuando se pone en agua la absorbe para formar películas estables (Glahn 2001).

En términos generales los procedimientos para la producción de pectina a partir de cáscaras, se basan especialmente en una hidrólisis, una separación y una recuperación.

LECCIÓN DIEZ. Subproductos y residuos industriales I. Continuación

Diagrama 7. Proceso De Obtención De Pectinas A Base De Cáscaras De Cítricos

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya, (2008)

Filtración

Hidrólisis ácida

Concentración Precipitación

Deshidratación Empacado Molienda

Distribución

Adecuación

Inactivación de enzimática y microbiana

RMP Selección y Clasificación


Descripción del proceso de de elaboración de pectina a base cáscaras.

RMP. Como se nombro anteriormente en la mayoría de los casos la materia prima para este proceso consiste en cáscaras (solas o con bagazo) y semillas de residuo de las operaciones venidas de la industria, aunque en algunos casos se emplea el fruto entero cuando hay sobreproducción de la fruta. Se recepciona la materia y se pesa.

Selección y Clasificación. Se retiran el material vegetal en mal estado (con contaminación microbiana, gusanos o partes en descomposición) y se clasifican por madurez (las cascaras verdes generalmente contienen mayor cantidad de pectina).

Adecuación o acondicionamiento. Aquí se separa de la cáscara, el bagazo (endocarpio) y la pulpa restante del mesocarpio que es la parte blanca entre la cáscara y la pulpa. Se recomienda reducir el tamaño para aumentar el área superficial de contacto y facilitar las operaciones posteriores, principales de la extracción.

De acuerdo a las exigencias del mercado, es decir si se requiere una pectina clara y más pura, es necesario separar el mesocarpio (albedo) de la epidermis o exocarpio de la cáscara (flavedo), mientras que si es solicitada una pectina oscura o de algún color, esta operación es innecesaria.

Inactivación microbiana y enzimática. Se someten las cáscaras a éste proceso, para controlar la proliferación de microorganismos y la acción enzimática que pueden llegar a degradar la materia prima, además esta operación ayuda a que el proceso sea más eficiente. El material vegetal es sumergido en agua a temperatura entre 85 -95 oC, por 10 minutos y la proporción sugerida es 300g de materia prima por litro de agua.

Hidrólisis ácida. El material vegetal se somete a una hidrólisis ácida, durante 50 minutos aproximadamente a partir del momento de ebullición. Se incorpora H2O acidulada (pH = 2 – 3), empleando ácido cítrico sulfúrico, nítrico o clorhídrico, en proporción cáscaras - H2O acida de 1:3, a temperatura de ebullición y agitación constante. Para dar una mayor eficiencia en el proceso la hidrólisis se puede realizar varias veces.

En este método, la protopectina (insoluble en H2O) existente en la materia prima se convierte en pectina (soluble en H2O); posteriormente es retirada de los demás componentes insolubles de la materia prima (celulosa especialmente). Es necesario tener en cuenta que para realizar la hidrólisis ácida se debe emplear H2O desmineralizada, con el fin de quitar los iones de calcio, ya que estos dan un bajo rendimiento del proceso.

Filtración. Se realiza para separar el material sólido de la parte líquida, una vez finalizada la hidrólisis. Se efectúa usualmente por medio de filtros prensa, filtros rotatorios y filtros al vacío alcanzando buenos resultado. Para obtener los mejores resultados se recomienda el empleo de una pre-capa.


Concentración. Esta operación se realiza para disminuir el empleo de alcohol en la precipitación. Aquí se deben trabajar temperaturas inferiores a 60 oC y presiones bajas. Si se están trabajando pectinas claras este proceso no es necesario.

Precipitación. Existen dos tipos de precipitación; empleando: alcohol o iones metálicos.

Precipitación por medio de alcoholes. Método más usado si la pectina tiene destino en la industria de alimentos, ya que allí se deben evitar pectinas con residuos. El alcohol es usado para precipitar la pectina dado su insolubilidad en el, entre los alcoholes más empleados en esta industria son: el etílico desnaturalizado especialmente y el isopropílico.

La operación consiste en adicionar alcohol de 80º al concentrado hasta precipitarlo completamente, agitando constantemente para luego decantar el alcohol. El precipitado de nuevo es puesto en contacto con un alcohol, pero esta vez, con una concentración entre el 85º - 90º para impartir más consistencia y asimismo obtener un precipitado más puro, eliminando por último el alcohol residual, empleando prensas hidráulicas diseñadas para este fin.

Sin embargo el uso del alcohol presenta algunas desventajas tales como: Recuperación del disolvente: se debe contar con una buena técnica para recuperar el alcohol ya que se necesita más o menos 60 Lt. de este por Kg. de pectina en polvo; es decir que para que no sea un proceso tan costoso es necesario realizar una recuperación de al menos un 75% del disolvente. Condiciones estrictas de almacenamiento: por sus características el alcohol representa riesgo de incendio, por tal motivo este debe ser guardado en tanques especiales.

Precipitación por medio de iones metálicos: Existen en el mercado diferentes iones metálicos que pueden llegar a precipitar la pectina, sin embargo el más empleado es el cloruro de aluminio (AlCl3), debido a los mejores resultados obtenidos con estos.

Teniendo el concentrado se incorpora carbonato de sodio, con el fin de llevar el pH a valores entre 3.8 y 4.2 para poder precipitar el AlCl3, el cual es adicionado de forma fraccionada, hasta obtener precipitación completa, esta operación se hace a temperatura ambiente y con agitación contante. El hidróxido de aluminio con un pH cercano a 3.8 – 4.2 coprecipita con la pectina; debido a esta última esta cargada negativamente, mientras que el hidróxido lo esta pero de forma positiva, generándose un complejo de pectina - aluminio que flota en la parte superior del líquido; el floculo producido es de un color entre amarillo y verde.

Luego de varias horas de decantación, el coagulo es transferido a una prensa hidráulica, de la cual se obtiene una torta; la que es segmentada en pequeñas fracciones, para que se elimine fácilmente el aluminio mediante una inmersión en alcohol acidulado con ácido clorhídrico.


Una vez retirado el aluminio es preciso neutralizar la pectina, mediante un lavado con una mezcla de alcohol junto con carbonato de sodio y luego con alcohol sólido, posteriormente el precipitado decantado se pasa a la prensa hidráulica. Las pectinas empleadas en la industria de alimentos no usan este proceso por requerir un lavado estricto para retirar los residuos.

Deshidratación. Las tortas que salen de la prensa hidráulica se cortan en trozos pequeños manual o mecánicamente. La pectina es pasada por una corriente de aire caliente hasta salir con una humedad entre el 3 y el 5%; esta operación se efectúa entre 40 – 60 oC que es el rango empleado, para no alterar las propiedades del producto. Cuando se usa estufa, por lo general la pectina se oscurece.

Molienda. Se realiza para unificar el tamaño de partícula y mejorar su aspecto. Una vez seca la pectina, es pasada a un molino de martillos o de bolas para pulverizarla; después a unos tamices vibratorios, que generalmente son 2, superior e inferior, el primero retiene los trozos de mayor tamaño, los cuales son molidos nuevamente y el inferior es el encargado de tamizar el producto final.

Empacado. Las operaciones de deshidratación y molienda, se deben realizar en forma continua y empacarlo o envasarlos lo más rápido posible, para evitar la oxidación y el humedecimiento.

Distribución. Debe realizarse siempre buscando que el producto se encuentre en condiciones secas o de baja humedad.

ELABORACIÓN DE PRODUCTOS AZUCARADOS A PARTIR DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS AGRÍCOLAS.

Como es de suponerse tanto los subproductos, como los residuos agrícolas contienen unas características especiales que pueden ser aprovechadas en la elaboración de productos como, mermeladas, bocadillos, pastas, salsas, compotas, productos deshidratados, jaleas y dulces entre otros, a partir de materias primas no convencionales.

Los productos azucarados a base de estas materia primas dentro de su formulación cuentan con una proporción de deshechos de la industria alimentaria, (por tamaño, color, deformidad, pulpa, cáscaras, hojas, y/o pepas), además, pectina, azúcar, ácido y con o sin agua.

Bocadillo con semillas de mora

Descripción del proceso de elaboración de bocadillo con semillas de mora

RMP: Se recepcionan y se pesan los frutos de apariencia en general; de igual forma son recibidos aquellos desechos venidos del despulpado y el refinado principalmente.


Selección y Clasificación: Aquí es retirada la materia prima que no cumpla con las necesidades para el procesamiento del producto como el estado de madurez en el caso de los frutos e inicio de descomposición o fermentación en el caso de la masa formada por las cáscaras y las pepas.

Lavado: Esta operación se realiza solamente en los frutos. Puede hacerse por inmersión o por aspersión, en cualquiera de los dos casos se pueden emplear agentes desinfectantes (hipocloritos).

Licuado: Se puede efectuar con o sin adición de agua según los requerimientos. Se recomienda no realizar un licuado prolongado.

Formulación: El bocadillo de semillas tiene diferentes formulaciones en cuanto a la relación pulpa-semillas a saber: 90:10, 80:20, 70:30 principalmente, sin embargo también se trabajan relaciones 60:40 y 50:50 pero estos son de menor calidad. Este producto además de lo anterior cuenta con azúcar, pectina y ácido.

El ácido que se usa con mayor frecuencia es el cítrico, aunque también se puede emplear el ascórbico, el tartárico o el málico.

Cocción – Evaporación: Luego de realizar la formulación, la mezcla de pulpa y semillas es llevada a cocción junto con el azúcar y el ácido, posteriormente se adicionara la pectina. La evaporación vendrá como consecuencia de la cocción.

Diagrama 8. Proceso De Elaboración De Bocadillo Con Semillas De Mora

Determinación de punto: Se hace con respecto a los sólidos solubles que contenga la pasta, es decir los o Brix y se determina por refractometría. Los oBrix esperados no deben ser menores de 70.

Moldeado: Aquí la pasta viscosa y caliente es sometida a recipientes o moldes según el tamaño y la forma exigida por el mercado.


Cocción

RMP

Formulación

Lavado

Licuado

Evaporación

Determinación de punto Moldeado

Enfriamiento Empacado Distribución

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya, 2008


Enfriamiento: El bocadillo ya moldeado se deja enfriar hasta que solidifique completamente.

Empacado y Distribución: Los bocadillos ya fríos son empacados por lo general en plásticos individuales y embalados en cajas bien sea de cartón o de madera. En algunos casos son empacados en varias unidades sin separaciones, en este caso se espolvorea azúcar en la superficie del producto para evitar que se pegue.

En la distribución se bebe evitar al máximo la humedad y las altas temperaturas, deben encontrarse siempre en lugares frescos.

LECTURA COMPLEMENTARIA I

Potencial Biofarmacéutico de los residuos de la industria oleícola. Apartes

Ramos-Comerzana A. Y Monteoliva-Sánchez, M. Departamento de Microbiología.

Facultad de Farmacia. 18071 Granada. España

INTRODUCCIÓN

La industria procedente del olivar tanto para la obtención del aceite de oliva como para la producción comercial de la aceituna, generan unos residuos de elevada toxicidad. El alpechín, el orujo de dos fases o alpeorujo y las aguas residuales de la obtención comercial de la aceituna, constituyen un material altamente contaminante y de difícil eliminación (Moreno 1990), que representa una contaminación superior a la debida a las aguas residuales urbanas (Boari.1984). Como consecuencia de esa contaminación las investigaciones se han orientado a la eliminación y al tratamiento de estos residuos, cuyos principales componentes tóxicos son de naturaleza muy variada. Se atribuye a los polifenoles existentes la causa de la elevada toxicidad. La mayoría de los polifenoles se consideran extremadamente tóxicos para los vegetales, células animales, microorganismos e insectos, lo que justifica el elevado efecto contaminante de estos residuos. Los polifenoles existentes, tanto en el alpeorujo, como en el alpechin y en las aguas residuales de la obtención de la aceituna son de naturaleza muy diversa (Moreno 1990).

Parece importante que conjuntamente con la eliminación del residuo tóxico se pueda recuperar el residuo bajo una perspectiva netamente farmacéutica. En su día resaltamos la posibilidad del empleo del alpechín como fuente de productos de interés fitosanitario o farmacéutico (Ramos-Cormenzana et al.1996) y demostramos la capacidad de formación de biopolímeros por microorganismos utilizando como sustrato nutritivo el alpechin (Lopez y Ramos-Cormenzana 1996). Existen antecedentes (Monteoliva-Sánchez y Ramos-Cormenzana 1998), respecto a la posibilidad de que los biopolímeros, puedan ser satisfactoriamente aplicados bajo este punto de vista farmacéutico.


Productos Naturales Aprovechables

I. Fenoles

Los polifenoles existentes en el alpeorujo, aguas residuales de la obtención de la aceituna y del alpechin, como ya comentamos son de naturaleza muy tóxica y a su vez diversa (Moreno 1990). La mayoria de estos polifenoles se consideran extremadamente tóxicos tanto para los vegetales, como para las células animales, insectos y microorganismos, lo que justifica el enorme efecto contaminante de estos residuos.

Estos polifenoles tóxicos pueden ser inactivados ya sea mediante los microorganismos, o por sistemas enzimáticos, como las lacasas, lo mismo podria ocurrir respecto a otros polifenoles carboxilados, por lo menos tal puede deducirse de los resultados obtenidos de la biodegradación de los polifenoles del alpechin utilizando diferentes microorganismos. Se ha descrito la degradación del 50%, e incluso se ha llegado a degradar el 69% del total de fenoles existentes en el alpechin, por distintas especies microbianas como por el Bacillus pumilus 123 y por el Aspergillus terreus (Borja et al. 1995; Martinez-Nieto 1993).

Los compuestos fenólicos deben ser considerados bajo dos puntos de vista según sea su composición, mientras determinados contaminantes plantean serios problemas al poseer una elevada toxicidad, como sucede con el catecol, metil-catecol y polifenoles carboxilicos, existen otros que deben ser considerados como útiles (Capasso 1997). Estos últimos podrían ser reutilizados bajo una perspectiva farmacéutica, posibilidad real debido a las propiedades antioxidantes de alguno de estos polifenoles como ocurre con el tirosol e hidroxitirosol. Otras aplicaciones se basarian en su acción antienzimática, antimicrobiana, o en la modificación de la respuesta biológica inmune.

Potencial Biofarmacéutico De Los Residuos De La Industria Oleícola

- La simple degradación de los compuestos tóxicos, lo que no implica ningún aprovechamiento de residuos.

- La investigación de procedimientos o sistemas que permitan recuperar alguno de las sustancias naturales existentes en estos residuos, como los compuestos fenolicos, mediante los correspondientes procesos de extracción y purificación, lo que parece mucho más interesante. Quizás sea esta la causa de la relativa proliferación de patentes respecto a estos procedimientos de recuperación u obtención de diferentes compuestos químicos. La actividad antimicrobiana de los componentes del alpechin ha sido ampliamente estudiada y revisada observándose la generación de nuevos compuestos fenólicos en la biodegradación de los fenoles existentes en el alpechin (Ramos- Cormenzana 1996). Diferentes polifenoles de origen vegetal se han considerado como compuestos de elevada actividad antiviral (Buciumeanu 1994). No se puede


considerar desencaminado el pensar que los polifenoles hallados en el alpechin puedan poseer una actividad similar.

II. Otros compuestos

Reciente interés farmacéutico, ha surgido de los ácidos oleanoico y maslínico, obtenidos a partir del alpechín; de los que se ha realizado una patente internacional respecto a su recuperación industrial (García-Granados 1997).

Creo que son suficientemente conocidas las propiedades del ácido oleanoico, para regular el nivel de colesterol y en el mantenimiento equilibrado y regulado de peso corporal. Por otra parte a lo largo de los últimos años se vienen realizando estudios sobre el ácido maslínico, extraido de productos naturales procedentes de la aceituna y su uso en química fina, farmacología y aditivo de piensos naturales. Se ha investigado su acción como activador de neuronas y antiinflamatorio. De forma más reciente se ha investigado su actividad como inhibidor de proteasas, que sugiere su aplicación en el tratamiento de la inmunodeficiencia humana, como inhibidor del virus del sida (VIH).

Este virus una vez incubado dentro de la célula, utiliza un enzima - la serin proteasa- para romper la célula, salir al medio y pasar a invadir nuevas células. Precisamente el ácido maslínico inhibe la acción de la serin proteasa entorpeciendo la expansión del VIH, tal y como se ha demostrado experimentalmente (Garcia-Granados A.1997c, Garcia-Granados 1999).

De los estudios derivados de la actividad sobre estos sistemas enzimáticos se sugiere su utilización como medicamento, en el tratamientode parasitosis ocasionadas por Cryptosporidium sp., también en este caso debido a la inhibición de la serin proteasas (García-Granados 1997).

Conclusión Como principal conclusión debemos consideramos que ya no es utópico pensar que se pueden aprovechar los residuos procedentes de la industria oleícola con fines farmacéuticos, pues consideramos previsible se obtengan grandes logros a partir de estos residuos.

LECTURA COMPLEMENTARIA II

Obtención y caracterización de pectina a partir de la cáscara de parchita maracuyá (Passiflora edulis f. flavicarpa Degener)

R. D´Addosio, G. Páez, M. Marín, Z. Mármol, J. Ferrer Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Venezuela

Resumen


Se analizó la influencia del estado de coloración (verde-blanco, verde-amarillo y amarillo) y del agente de extracción (HCl, H3PO4, H3PO4-(NaPO3)6) sobre la pectina de la corteza seca de parchita. El contenido de pectina se determinó por el método de hidrólisis ácida, a las condiciones de extracción pH: 3.0, temperatura: 90-95ºC y tiempo de calentamiento: 90 minutos. La calidad de la pectina se evaluó mediante análisis de humedad, cenizas, peso equivalente, metoxilo, ácido anhidrourónico, grado de esterificación, tiempo de gelificación, viscosidad relativa, espectros de infrarrojo y los minerales calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na). El rendimiento máximo de pectina obtenido fue 18,45% al usarse como extractante H3PO4-(NaPO3)6; mientras que la pectina de mejor calidad fue extraída con HCl, con un contenido de ácido anhidrourónico y de metoxilo de 78% y 9,9%, respectivamente. La corteza en el estado de madurez amarillo presentó el mayor contenido de pectina, mientras que la extraída en el estado de madurez verde-blanco exhibió las mejores propiedades gelificantes. La espectrometría de IR confirmó que la pectina tiene alto contenido de metoxilo. El análisis de los minerales arrojó los siguientes resultados: calcio 0,10 a 0,15%, magnesio 0,05 a 0,08% y sodio 0,02 a 0,04%. La pectina de la corteza de parchita no presenta características inusuales que indiquen alguna desventaja potencial comercial. Preparación de la corteza seca de la parchita maracuyá La pulpa y semillas de las parchitas, previamente pesadas, se retiraron manualmente. La corteza de los frutos se pesó y lavó, luego se trituró mediante una licuadora con pequeñas cantidades de agua, recuperándose inmediatamente la cáscara desmenuzada a través de una tela de liencillo, extrayendo la mayor cantidad de agua posible. La corteza triturada se colocó en un recipiente con 4 L de agua destilada a una temperatura entre 95- 98ºC durante 15 min.; con el propósito de inactivar las enzimas pectinesterasas que hidrolizan los grupos éster metílicos, formando metanol y por ende, pectinas de menor metoxilo; inactivando también la poligalacturonasa, que rompe los enlaces glucosídicos entre moléculas galacturónicas, despolimerizando la cadena a fracciones más cortas y, finalmente, llegando al monómero del ácido galacturónico. A la fase sólida se le efectuaron varios lavados con agua destilada hasta no detectar sólidos solubles mediante la determinación de los grados Brix. Se prensó manualmente y se sometió a un proceso de secado a 60ºC hasta alcanzar peso constante; se pesó, pulverizó y envasó herméticamente. Extracción de pectina a partir de la corteza seca de parchita Se utilizaron tres agentes de extracción, el ácido clorhídrico, ácido fosfórico y una mezcla ácido fosfórico y hexametafosfato de sodio (HCl, H3PO4, H3PO4-(NaPO3)6). Para la obtención industrial de la pectina, se extrae con ácidos en caliente, para disociar la protopectina a pectina soluble (18, 5). El agua acidulada de cada procedimiento de extracción se preparó con ácido clorhídrico (HCl), ácido fosfórico (H3PO4) y ácido fosfórico con 0,75% de hexametafosfato de sodio (H3PO4-(NaPO3)6) hasta ajustar a cada uno a pH 3.0


(por triplicado), una vez añadida la materia seca en una relación corteza seca-agua acidulada, 1:16. Se calentó el agua acidulada junto con la corteza con agitación constante hasta alcanzar una temperatura entre 90-95ºC durante 90 min.; luego se filtró, exprimió en forma manual y enfrió rápidamente para minimizar la degradación de la pectina por el calor. Posteriormente, el filtrado se centrifugó por 10 min. a 3000 r.p.m.. A la solución péctica se le agregó 1,5 volúmenes de etanol al 95% para precipitarla, después se filtró sobre tela de liencillo, se lavó y, subsiguientemente, se sometió a un proceso de secado a 60ºC hasta obtener peso constante. Caracterización de la pectina cruda La calidad de la pectina se determinó por el contenido de humedad, cenizas, peso equivalente, metoxilo, ácido anhidrourónico, grado de esterificación, tiempo de gelificación, viscosidad relativa, espectrometría de infrarrojo y análisis de los minerales calcio, magnesio y sodio. Paralelamente, se analizó la pectina comercial para efectuar comparaciones con la pectina de estudio. Resultados y discusión Rendimiento de pectina En el cuadro 1 se muestran los valores de pectina extraídas de la corteza de parchita. Puede notarse que el rendimiento en la extracción de pectina incrementó al avanzar el estado de madurez de la fruta al emplear el extractante salino H3PO4-(NaPO3)6. Estos resultados obtenidos permiten deducir que el proceso de madurez dio lugar a un aumento de pectina soluble en las disoluciones del agente secuestrante de los iones calcio, hexametafosfato de sodio, debido a la variación en el grado de metoxilación, es decir, la pectina degradada de forma natural por efecto de la madurez presenta una proporción pequeña de grupos carboxilo esterificados formando sales insolubles con los iones calcio existentes, de modo que, en presencia de secuestradores de calcio son solubles. El contenido de humedad y cenizas se reportan en el cuadro 2. Se observa que la pectina extraída del estado de coloración V.B. tiene el más alto contenido de agua que el resto de los estados de coloración estudiados. Estos resultados revelan que a medida que avanza el estado de desarrollo del fruto se incrementa la cantidad de agua. Sin embargo, en el período de maduración, el contenido de humedad va disminuyendo particularmente en la corteza. En cuanto a las cenizas, se aprecia que los valores más altos se encontraron con hexametafosfato de sodio, siendo el más elevado el obtenido en el estado de madurez amarillo. Estas altas cantidades de cenizas obtenidas por el uso de hexametafosfato de sodio, se deben probablemente al sodio aportado por la misma sal y a la acción quelante del compuesto salino sobre el calcio que está unido a los grupos carboxilos del ácido urónico de la pectina acentuándose en el estado de coloración amarillo.


En el cuadro 3 se muestran los parámetros determinantes de calidad de las preparaciones de pectina. Se observa que la porción de pectina en el estado de coloración V.B. presentó el contenido de metoxilo más elevado al ensayarse con el HCl, decreciendo hasta el último estado de madurez estudiado. Estos valores permiten señalar que el porcentaje de metoxilo disminuye tanto con la maduración de la fruta como por el efecto del extractante, debido a la ruptura de los ésteres metílicos. En relación al grado de esterificación, se aprecia que al disolverse las fracciones de pectina con HCl durante el transcurso de la madurez, se obtuvieron los valores más altos. Todas estas pectinas extraídas con el agente químico HCl presentaron un grado de esterificación muy parecido entre ellas, lo cual indica que no hay un deterioro importante en la pectina, ya que es leve la pérdida de los metoxilos que tenía esterificados anteriormente. En cuanto al contenido de ácido anhidrourónico, el mayor porcentaje se observa en el estado de coloración V.B.


con el agente de extracción HCl. En base a estos resultados, se puede inferir que el agente extractor HCl ejerce un efecto favorable sobre la pectina, por cuanto la acción despolimerizante de este ácido mineral en la pectina es menos drástica. En el cuadro 4 se observan los resultados de las determinaciones de peso equivalente, tiempo de gelificación y viscosidad relativa comparándolo con los valores reportados para parchita y mango por otros autores. El poder formador de jalea de la pectina en estudio y su viscosidad permite señalar que la pectina extraída de la corteza, es un subproducto con características ideales para ser destinada a la industria alimenticia, ya que presentó una gelación rápida y una fuerza de gel deseable.

Análisis de calcio, magnesio y sodio En el cuadro 5 se presentan las concentraciones de los iones calcio, magnesio y sodio contenidos en las fracciones de pectina extraídas con ácido. Los valores promedios de calcio en los diferentes estados de coloración estudiados muestran las concentraciones más elevadas comparadas con los demás iones, además se advierte la tendencia de incremento en la cantidad de estos iones a medida que avanza la maduración. Estos altos porcentajes de calcio comparados con los otros minerales, se deben probablemente al rol netamente estructural que tiene este ion metálico, por cuanto mantiene la integridad de las membranas de la lámina media y paredes celulares ligándose a los grupos carboxilo libres del ácido urónico de la pectina bajo la forma de pectatos.


Conclusiones El contenido y calidad de pectina en la corteza de parchita, difieren según el estado de coloración o madurez de la fruta y del agente de extracción. La corteza de la parchita maracuya en el estado de coloración amarillo (A.) presentó el mayor contenido de pectina (18,45%), pero el estado más temprano de madurez estudiado, verde blanco (V.B.), mostró la pectina de mejor calidad, indicándolo el contenido de metoxilo (9,90%) y el grado de esterificación (72,05%), este estado de coloración demostró ser el óptimo para el procesamiento industrial, dada la rápida gelación y la fuerza del gel producido. Entre los agentes químicos usados en la extracción, el hexamentafosfato de sodio favoreció el mayor rendimiento de pectina, mientras que el ácido clorhídrico resultó más conveniente para la calidad de la misma. Las comparaciones realizadas entre la pectina comercial (Merk) y la pectina extraída de la corteza de parchita maracuyá, especialmente la de coloración verde-blanco, señalan que esta última se encuentra en un rango de calidad aceptable en función del contenido de metoxilo y de ácido anhidrourónico. La pectina extraída de la corteza de parchita es un subproducto con características ideales para ser destinada a la industria alimenticia, ya que presentó una gelación rápida y una fuerza de gel deseable.


CAPITULO TRES

APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA.

PARTE II

LECCIÓN ONCE. Subproductos y residuos industriales II.


ENOLÓGICA Y CERVECERA.

Industria Enológica

La industria enológica genera subproductos y/o residuos, de los que se pueden recuperar u obtener productos significativos como etanol, ácido cítrico, tartratos, antocianinas y aceite, entre otros. El subproducto de mayor importancia en la parte enológica, es el orujo, formado por restos de raspón, cáscara y semillas. Este subproducto se aprovecha básicamente para la obtención de alcohol vínico. Una ruta alterna de explotación industrial del mismo consiste en la extracción del aceite contenido en las semillas.

El segundo subproducto en importancia de la industria enológica y que se produce en cantidades importantes es el llamado lías o heces del vino. Este subproducto se obtiene en el trasiego del mosto, operación que se realiza una vez terminada la fermentación. Las heces del vino están compuestas básicamente, por levaduras muertas, tartratos y materiales de alto peso molecular, que se encuentran en un primer momento en el mosto y que posteriormente se precipitan al incrementar la cantidad de alcohol en el mismo.

Actualmente, el empleo de este subproducto es la destilación para la producción de alcohol vínico. Sin embargo, a pesar del significativo aporte en tartratos y proteínas, se podría obtener un aprovechamiento mayor que en estos momentos no es explotado.

En diagrama que se muestra a continuación se sintetizan todas las operaciones enotécnicas que se realizan en un proceso de elaboración de un vino, hasta el momento del envasado, además se representan los subproductos generados y el destino que éstos tienen para su aprovechamiento posterior:

Diagrama 9. Proceso De Elaboración De vino Y Sus Subproductos


FUENTE: Prodanov, M. y Cobo, R. (2004). Impacto ambiental de la industria vinícola (I). Alimentación, Equipos y Tecnología.

Descripción del proceso de elaboración del vino y sus subproductos.

La operación inicial es la recepción de la materia prima, para posterior descarga en las tolvas, luego se realiza un lavado al vehículo transportador, produciéndose aguas reciclables que presentan residuos de mosto, trozos de la uva, tierra, hasta se pueden evidenciar pequeñas cantidades de grasa y aceites del vehículo (toda


esta contaminación se genera en la vendimia), luego la materia prima pasa al estrujado y despalillado. En el proceso de la vinificación en blanco, el trasiego del mosto se hace luego del estrujado por medio de un prensado, produciéndose mosto y orujo dulce, mientras que en el proceso de vino tinto, el mosto se fermenta incluyendo las fracciones sólidas de la uva por varios días. Posteriormente el mosto fermentado, es pasado a un prensado, con el fin de separarlo del orujo, el cual es aprovechado (tanto el orujo dulce, como el alcohólico) por las alcoholeras en un proceso de destilación. Durante todos los procedimientos aquí nombrados se generan cantidades considerables de aguas de lavado (equipos de escurrido, prensado y transportes), las cuales contienen trozos de uva, semillas, cascaras e inclusive fragmentos de raspón, además también se encuentran cantidades de otras sustancias como alcohol, jabón y/o desinfectantes. Luego de finalizar la fermentación, se produce las llamadas Lías (que son partículas en suspensión, más que todo restos de levadura), las cuales son separadas por la operación del trasiego; estas lías son aprovechadas en procesos de destilación. Siguiendo con el proceso luego del trasiego prosigue la corrección, clarificación y filtración antes del envasado, operaciones todas que generan aguas residuales que poseen sobrantes de vino, clarificantes, lías, tartratos y productos de limpieza. En los procesos del vino se obtienen una serie de subproductos y residuos que se deben manejar para conseguir un buen beneficio; entre estos se encuentra uno generado en el momento de la estabilización tartárica, que es un precipitado bastante valioso en sales tartáricas, que sirve de materia prima para la producción de ácido tartárico, empleado en la corrección de la acidez presente en los mostos. En la clarificación de los vinos se emplean clarificantes proteicos o tánicos, también una separación natural o artificial (centrifugación), en donde al final del proceso se producen fracciones adicionales de lías que servirán para ser destiladas. Cuando se emplea la filtración por medio de tierras de diatomeas, los residuos obtenidos, no se emplean en la actualidad en otro proceso.

LECCIÓN DOCE. Subproductos y residuos industriales II. Continuación

Industria cervecera

Los subproductos que sobresalen de la producción cervecera son: la cebada de clasificación, las raicillas de cebada, y la malta húmeda la levadura de cerveza (tradicional o deshidratada)8.

8 J.S. Hough. (2004). Biotecnología de la cerveza y la malta.


Cebada de clasificación: Hace referencia a todos aquellos granos que fueron

rechazados en el proceso por no contar con las exigencias requeridas en la línea de producción. Básicamente es una cebada de tamaño inferior a 2,2 mm separada durante la clasificación de la cebada cervecera.

Raicillas de cebada: conocidos también como brotes de malta, que son el

incipiente sistema radicular propagado en la germinación de la cebada cervecera, durante el paso de cebada a malta. Las raicillas que han crecido, se retiran del grano de malta; para ser utilizadas como ingredientes en productos de alimentación animal.

Malta húmeda9: Es el bagazo remanente de la elaboración de la cerveza. Sus ingredientes principales son malta (cebada malteada), sémola de maíz y/o arroz quebrado. Estos son sometidos a distintas temperaturas en salas de cocimiento y luego filtrados para la obtención de los líquidos para la elaboración de la cerveza. Los sólidos resultantes constituyen la malta húmeda.

Se caracteriza por poseer altos contenidos de proteínas, un interesante valor energético y contenido de agua cercano al 70 %. Estas propiedades hacen que el producto sea muy fácil de fermentar si se le dan las condiciones aeróbicas necesarias para ello, por lo que si no se va a utilizar en un breve período, no mayor de cinco días, es necesario ensilarla para prevenir el deterioro.

La malta húmeda es bien aceptada por los animales luego de un corto período de acostumbramiento. Al poseer altos contenidos de proteínas, le confiere atributos para ser utilizada en rumiantes de altos requerimientos (como los terneros destetados precozmente y las vacas lecheras de alta producción).

Es imprescindible recurrir a algún sistema de conservación anaeróbico, sellando herméticamente el producto para impedir la entrada de aire. Este procedimiento permite que el alimento se conserve por varios meses con mínimas alteraciones.

La conservación del material, que es muy sencilla, puede realizarse mediante silos construidos en lugar alto directamente sobre el suelo, tapando con una manta plástica de 200 micrones resistente a agentes climáticos. Posteriormente se sellan todos los bordes con tierra de forma que no permita la entrada de aire.

Si se observa que el plástico tiene movimiento por acción del viento es señal de que el sellado no fue eficiente y, en este caso, es imprescindible corregir el defecto a la mayor brevedad. Si el tapado no es adecuado se producen fermentaciones aeróbicas que conducen a pérdidas en su valor nutritivo e, incluso, a la putrefacción del producto.

9 Garciarena Alberto Daniel. (2007). INTA EEA Concepción del Uruguay. Expuesto en la VI

Jornada Ganadera. INTA - AIANER


Levadura de cerveza deshidratada10. La deshidratación de la levadura de cerveza (Saccharomices carlsbergensis o S. uvarum), subproducto que originariamente contiene un 87 % de agua, se efectúa mediante un doble proceso: precondensación al vacío y secado por atomización; de esta forma se obtiene un producto con aproximadamente 5-6 % de agua.

Este material es higroscópico, es de color blanquecino a amarillo pardo y presenta una fácil y rápida dispersión en agua.

El secado a altas temperaturas por corto tiempo le confiere a las proteínas características especiales para su uso en rumiantes de altos requerimientos. Las proteínas afectadas por este proceso, al ser alterada su estructura, se tornan menos disponibles para los microorganismos ruminales y alcanzan el intestino delgado sin ser degradadas.

La levadura de cerveza, para ser deshidratada, es sometida a procesos de calentamiento durante pocos minutos que, además de reducir la degradabilidad, impiden que se produzcan efectos que alteren la digestibilidad de la proteína.

El perfil de aminoácidos en la proteína de la levadura de cerveza muestra un patrón similar al de la leche vacuna, resultando de esta manera una proteína de alta calidad, ideal para la alimentación de rumiantes, prerumiantes y monogástricos.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE LA INDUSTRIA AZUCARERA

En el proceso de obtención del azúcar, se acondiciona la caña, se le extraen las fibras internas, que serán trituradas y exprimidas por medio de molinos (por compresión) para obtener un extracto dulce, el cual se alcaliniza, se somete al calor para posteriormente ser evaporado al vacío, hasta que el azúcar se precipita en forma de cristales, los que son separados del líquido por centrifugación.

Los primeros subproductos de la caña de azúcar procesada son hojas, puntas, bagazo, cachaza (Lodos filtrados procedentes de la alcalinización), melaza (mieles finales), jugo de la caña, meladura y licor fino.

Sin embargo el subproducto generado por la industria azucarera considerado como principal, es el bagazo y sus usos más generalizados son: como combustible, generador de energía, tableros conglomerados (productos Laminados), papel y cartón sin embargo de este subproducto, se pueden obtener otros beneficios.

10

Garciarena Alberto Daniel. (2007). INTA EEA Concepción del Uruguay. Expuesto en la VI

Jornada Ganadera. INTA - AIANER


A continuación se mostrará un diagrama en donde se evidencian los productos que del bagazo se pueden obtener después de ser desmedulado; alcanzándose resultados como lignina, celulosa y xilanos, entre otros. Ver figura 4.

Descripción de los productos obtenidos a partir del bagazo.

Carboximetil Celulosa CMC. Obtenido de la celulosa. Producto ampliamente empleado en la industria procesadora de alimentos (mermeladas, bocadillos, productos a base de tomate, etc.) y en la producción de geles para ser usados en biotecnología.

Celulosa. Es un polisacárido constituido por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos. Considerado como el mayor compuesto orgánico presente en la naturaleza; por ser el constituyente principal de las paredes de las celulas vegetales en las que también están compuestos como: hemicelulosa, pectina, extensina y lignina.

Este polisacárido es la materia prima básica en la elaboración de papeles y cartones; de igual forma hace parte aunque en menor cantidad, en productos como el rayón, películas fotográficas, celofanes, explosivos, entre otros.

Celulosa Microcristalina MCC. Producto venido de la celulosa utilizado

ampliamente como cuerpo para medicamentos en tabletas o jarabes.

Tableros conglomerados. Al combinar lignina con celulosa se genera un compuesto con propiedades moldeables y muy parecidas a la madera. Para lograr lo anterior se deben mezclar fibras de celulosa natural y lignina, con el ánimo de armar gránulos que serán moldeados mediante inyección a alta temperatura y presión.

Lignina. Sustancia que impregna los tejidos del bagazo dándole consistencia. A

nivel industrial se emplea en el sector veterinario como antidiarreico, también es usado en cremas destinadas a enfermedades cutáneas.

Xilosa. Es un monosacárido compuesto por 5 átomos que incluye un grupo que tiene un isómero funcional conocido como xilulosa.

Su función es principalmente nutricional, pero también se utiliza para hacer pruebas de la absorción intestinal. Es catalogado como uno de los ocho azúcares esenciales para la nutrición del hombre.

Xilitol. Este se obtiene por la reducción de la xilosa y es un alcohol de azúcar (pentinol). Energéticamente hablando cuenta con el mismo valor que la sacarosa, sin embargo no es considerado cariogénico, además es utilizado como un sustituto de esta azúcar en los alimentos especiales para diabéticos debido a que no se requiere de insulina para su metabolismo.


Figura 4. Utilización Del Bagazo

Méd

ula

Fib

ra

Compost

Alimento

animal

Fibra

dietética

CMC, MCC,

Papel, cartón

Geles,

Polvos

Celulosa

Xilanos

Lignina

Xilosa, xilitol,

furfural,

Productos

químicos

Medicinas,

Resinas,

Dispensantes,

Mejoradores

del suelo,

Productos

químicos

B a g

a z o

Desm

ed

ula

do

Energía

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya. (2008)


Sin embargo se debe tener en cuenta que el consumo en altas dosis, es decir superiores a 30-40 g en una sola toma o 50-100 g/día pueden provocar diarreas temporales debido al efecto osmótico del poliol. En individuos que ingieren dosis del orden de los 75 g/día la flora intestinal no sufre modificaciones.

Las especificaciones del producto para su empleo en la alimentación humana fueron establecidas por la Comunidad Europea así como por organismos de control Norteamericanos11.

Furfural. Este aldehído industrial aromático, cuenta con una estructura en anillo; que proviene de diferentes subproductos agrícolas. En estado puro, es un líquido aceitoso incoloro con aroma almendrado, pero inmediatamente al entrar en contacto con el aire cambia de coloración para tornarse amarillo.

El furfural causa efectos tóxicos en el hombre si es inhalado o ingerido, a temperatura de 25 °C, presenta un riesgo limitado de toxicidad. El contacto directo con esta sustancia puede causar quemaduras graves a la piel y ojos.

LECCIÓN TRECRE. Subproductos y residuos industriales II. Continuación

Obtención biotecnológica de xilitol a partir del bagazo de la caña de azúcar

Básicamente los métodos empleados para la producción del xilitol son12:

1. Ingeniería metabólica. (Obtención biotecnológica). Mediante levaduras con capacidad de metabolizar la xilosa convirtiéndola en xilitol, el cual es

11 Commission of the European Commnities, Counsil directive 94/35/EC on Sweetners for Use in

Foodstuffs. GRAS: Status of Human Food Ingredients. Fed Reg, 38 (1973) n° 143

12 Larosa Rodolfo. (2003). Alcoholes azúcares: xilitol. ZOE TECNO CAMPO. Argentina

Japón encabeza las investigaciones en cuanto a medicamentos y productos farmacéuticos obtenidos del bagazo, seguido de Cuba.


acumulado en el medio de cultivo del que más adelante es recuperado. Siendo este el método más económico y viable.

2. Transformación del ácido glucónico. El procedimiento consiste en la conversión de dicho ácido en arabinosa, hidrogenación de la misma formándose arabitol, isomerización de este último a una mezcla de pentitoles y posterior separación.

3. Empleando como materia prima los licores al sulfito provenientes de la elaboración de pulpa de celulosa. Dichos licores contienen xilosa y ácido xilónico los cuales se separan del material original para ser refinados y mediante posterior hidrogenación se obtiene el xilitol. Patente de Invención de Xyrofin Oy - Finlandia.

Para la obtención del xilitol a parte del bagazo de la caña de azucarera, también se pueden emplear materias primas como, marlo del maíz, cortezas de nueces, almendras, avellanas, paja, cáscara de arroz y de avena, lechuga, coliflor, espinacas, fresas, ciruelas amarillas, berenjenas o cualquier otro material vegetal que contenga pentosanos.

Diagrama 10. Proceso De Obtención Biotecnológica De Xilitol A Partir Del Bagazo De La Caña De Azúcar

Descripción del proceso de obtención biotecnológica de xilitol a partir del bagazo de la caña de azúcar

La producción biotecnológica del xilitol se realiza a partir de la xilosa presente en hidrolizados hemicelulósicos del bagazo de caña de azúcar, empleando la levadura Candida guilliermandii.

RMP. Se reciben las cañas provenientes de la industria azucarera y se pesan.

Preparación de los hidrolizados hemicelulósicos. Se hace mediante hidrólisis ácida del bagazo. Este hidrolizado es concentrado por medio de vacío a 65 oC, hasta conseguir una concentración de 100 g/L de xilosa aproximadamente.

Preparación Hidrolizado Hemicelulósico

Hemi

RMP

Preparación del Medio de Cultivo Acondicionamiento

Inoculación

Fermentación Recuperación del Xilitol

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya. (2008)


Acondicionamiento. Los hidrolizados son tratados con CaO y H3PO4, posteriormente clarificados con ayuda de carbón activado al 2.5% a 30 oC por 1 hora para eliminar compuestos tóxicos formados durante la hidrólisis ácida13. Este tratamiento se realiza para disminuir los compuestos inhibidores del incremento de microorganismos. Los precipitados que se forman son retirados por filtración. Luego los hidrolizados son sometidos a 100 oC por 15 minutos.

Preparación del medio. Para la preparación del medio, se necesita: 30 g/L de xilosa, 3 g/L de sulfato de amonio (NH4)2SO4), 0.1g/l de cloruro de calcio (CaCl2) y 20 g/L de extracto de salvado de arroz, estos últimos se emplean como suplemento del medio.

Inoculación. Se selecciona la cepa de Candida guillermandii y pasa al medio que debe contar con un pH de 5. La inoculación se realiza bajo agitación (200 rpm, aproximadamente) a 30 oC por 24 horas.

Fermentación. Para realizar esta operación es necesaria una agitación de 300 rpm, un tiempo de 3 - 4 días y una temperatura de 30 oC.

Recuperación. En esta operación el xilitol es retirado del medio en el que esta inmerso.

El proceso biotecnológico de fabricación del xilitol a base de la xilosa, también se puede realizar empleando materias primas no convencionales distintas a la caña de azúcar, como: la paja de arroz, la paja de trigo, el eucalipto, entre otros, en el siguiente diagrama se evidencia la producción de xilitol en diferentes materias primas.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS VEGETALES EN LA OBTENCIÓN DE

BIOCOMBUSTIBLES

Los biocombustibles son calificados como cualquier carburante sólido, líquido o gaseoso venido de materia orgánica. Se obtienen por vía directa (con vegetales) o indirecta (con desechos industriales, comerciales, domésticos o agrícolas).

Para la obtención de los biocombustibles se emplean dos técnicas:

Sometiendo los desechos orgánicos secos (como basuras domésticas, desechos industriales y agrícolas, pajas, madera, etc.); a altas temperaturas.

13 Alves L.A., Felipe M.G.A., Almeida e Silva J.B. Silva S.S., Prata A.M.R. Pretreament of sugar cane

bagasse hemicellulose hydrolysate for xylitol production by Candida guilliermandii. Applied

Biochemistry and Biotechnology. 1998.


Figura 5. Consumo De Xilosa Y Producción De Xilitol En Hidrolizados De

Diferentes Materias Primas

FUENTE. Martinez E.A., Silva S.S., Felipe M.G.A. (2000). Effect of the oxygen transfer coefficient on xilitol production from sugarcane bagasse hydrolysate by continuous stirred-tank reactor fermentation. Applied Biochemistry and Biotechnology.

Mediante fermentación; aquí se presentan dos vías; una en donde se

trabajan desechos húmedos, como excrementos de animales para generar biogás y otra en donde se emplean materiales secos como, caña de azúcar o cereales para producir alcohol y ésteres.


Los principales biocombustibles pueden ser:

Figura 6. Principales Biocombustibles

En seguida trataremos el bioetanol y el biodiesel, como biocombustibles de primera generación:

Bioetanol. Es un alcohol producido a base de materias o restos orgánicos. Este producto se obtiene a partir de la destilación del vino, al igual que de la hidrólisis y fermentación de los productos azucarados típicos de la caña y remolacha azucarera, del almidón de papa y de cereales como, trigo, cebada y maíz. El alcohol es empleado en casi todas las industrias y se podría afirmar que solamente el H2O lo supera como disolvente Esta sustancia se encuentra entre la formulación de cientos productos químicos, como acetaldehído, acetato de etilo, ácido acético, dibromuro de etilo, los glicoles, el cloruro de etilo y todos los éteres etílicos, también es usado en otras áreas como en calefacción, iluminación y en motores a explosión. El bioetanol por ser un alcohol tiene diferentes usos tanto a nivel industrial, como a nivel casero.

Biocombustibles

Bioetanol: Etanol obtenido de la biomasa o de la parte

biodegradable de los residuos

Biodiesel: Éster metílico obtenido de aceite vegetal o

animal. De características similares al gasóleo

Biogás: Combustible gaseoso creado de la biomasa o

de la parte biodegradable de los residuos

Biometanol: Metanol generado de la biomasa

Biocarburantes sintéticos: Hidrocarburos sintéticos o

sus combinaciones venidas de la biomasa

BioETBE (etil ter-butil éter): Obtenido del bioetanol.

BioMTBE (etil ter-butil éter): Obtenido del biometanol.



LECCIÓN CATORCE. BIOCOMBUSTIBLES Obtención de bioetanol a partir de materiales vegetales La obtención de bioetanol por fermentación alcohólica, ha cobrado interés debido a la posibilidad de utilizar alcohol como combustible. La fermentación alcohólica se lleva a cabo por numerosos microorganismos anaerobios o aerobios facultativos a partir de azúcares presentes en las distintas formas de biomasa. Estos azúcares se pueden encontrar en forma de polímeros: almidón y celulosa14. Diagrama 11. Proceso De Obtención De Bioetanol

Descripción del proceso de obtención de bioetanol

RMP. El material vegetal es recibido, pesado y pasado a tolvas de donde se llevará por medio de transportes de cadena a los silos de almacenamiento.

Limpieza. La materia prima es sometida a un proceso de limpieza, para retirar de ella las partículas extrañas.

Molienda. El vegetal ya limpio pasa a molienda; aquí por lo general se usan molinos de martillos, donde se obtiene una harina que va a ser empleada en las siguientes etapas.

14 Jiménez L., Chica A., Cabello de los Cobos R. (1989). Procesos de conversión de biomasa

residual en energía. II. Procesos de obtención de bioalchol en energía.

Molienda

Sacarificación del almidón

Limpieza RMP

Conversión del almidón

Licuefacción

Inoculación

ón

Fermentación Destilación

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya. (2008).

Deshidratación Enfriamiento Distribución


El proceso recomendado es el de molienda seca; ya se presenta un mayor rendimiento que en la húmeda. El grano debe molerse de tal forma que sólo el 10% de las partículas sea superior a 1 mm.

Licuefacción. El producto molido es sometido a agua caliente para posteriormente ser licuado.

Conversión del almidón. El producto de la licuefacción es sometido a 75 oC (aquí la To debe ser menor a la gelatinización del material), luego son adicionadas las enzimas que hidrolizan (amilasas), encargadas de separar los enlaces de almidón. Esta operación tiene una duración de 2 hrs.

Sacarificación del almidón. Luego de la conversión del almidón se disminuye la temperatura hasta 60 oC y se incorporan enzimas amiloglucosidasas; pasadas 8 horas la mezcla formada es enfriada a 32 oC.

Inoculación. Aquí son adicionadas las levaduras específicas para el proceso y elementos nutritivos, básicamente de origen proteico. Principalmente se trabaja con cepas de Saccharomyces Cereviciae tolerantes al etanol.

Fermentación. El proceso se efectúa en tanques de acero inoxidable, con agitación, a 32 oC, por un periodo de 40 horas hasta que las levaduras hayan transformado el azúcar en alcohol, en este momento se espera un contenido alcohólico del 10 – 12 %.

El riesgo de contaminación en la fermentación se presenta por bacterias acidolácticas, ya que la técnica industrial de fermentación no es totalmente aséptica, para de alguna manera contrarrestar esto se aconseja mantener un pH entre 4 y 6; asimismo adecuados niveles de oxígeno, para generar un rápido crecimiento de levaduras. El CO2 producido durante esta operación puede ser recolectado y comercializado, mediante proceso adecuado.

Destilación. En esta operación se recomienda para la separación de agua etanol 60 platos con una separación de 550 mm. La destilación se realiza en dos etapas:

Etapa 1. Se realiza en dos columnas, una de destilación y otra destrozadora que origina vapores de alcohol entre el 44 - 46% y el bagazo más las vinazas se destinaran a la obtención de forraje. Los flujos de salida de cada una de estas columna presentara las siguientes características:

Tabla 4. Características de los flujos de salida de las columnas de destilación en la etapa 1

Columna de Destilación Columna Destrozadora

22 platos separados a 550 mm 16 platos separados a 500 mm

Salida con grado alcohólico de 25% Salida con grado alcohólico de 45%


Parte del condensado de la parte baja de la torre pasará a través de un hervidor que lo convertirá en gas por medio de un aporte de vapor de agua.

Parte del condensado de la parte baja de la torre pasará a través de un hervidor que lo convertirá en gas por medio de un aporte de vapor de agua.

Las Vinazas irán al proceso de secado y evaporación

Las Vinazas irán al proceso de secado y evaporación

FUENTE. Recopilación de: T. Benitez y J. Jiménez. Optimización de la

conversión de biomasa en alcohol y Luís Ángel Agejas Domínguez. Utilización de

los aceites vegetales como energía renovable.

Etapa 2. En esta el grado de la solución alcohólica se incrementa hasta el 95%, con ayuda de una columna rectificadora, dispuesta de 22 platos, con una separación entre cada uno de ellos de 550 mm. Dicha columna cuenta con un rehervidor en su base y la recirculación del alcohol húmedo esta en la parte superior.

Los vapores entre un 95 ó 96% de alcohol, son calentados nuevamente e introducidos en un tamiz molecular, luego en un lecho de zeolitas con grandes propiedades esponjosas aptas para absorber, a T0 y presión trabajadas, el agua generada de los vapores alcohólicos, aumentando la concentración alrededor del 99,8%.

Deshidratación. En esta operación cada columna trabaja en funciones diferentes; una en deshidratación en tanto la otra regenera, dicha regeneración del lecho se realiza por inmersión en alcohol deshidratado, produciéndose una solución alcohólica que luego pasa a columna rectificadora.

Enfriamiento. El alcohol venido de la deshidratación, se enfría y se traslada a los

tanques del almacenamiento de alcohol para su posterior distribución.

Biodiesel. Este combustible puede ser tanto de fuente vegetal, como de animal y se obtiene de aceite de los granos de oleaginosas, de aceite de frituras y de las grasas animales, por transesterificación de las mismas mediante su reacción con el alcohol metílico o metanol.

El bioetanol es relativamente sencillo de obtener, pero la fabricación del

combustible calificado, es un poco más complicado. Para el uso como combustible (para motor) un alcohol necesita ser 95% etanol.


El balance energético del biodiesel, considerando la diferencia entre la energía que produce 1 Kg. de biodiesel y la energía necesaria para la producción del mismo, desde la fase agrícola, hasta la fase industrial es positivo15. Por consiguiente; energéticamente hablando no extingue los recursos de la naturaleza, al contrario tiene un resultado benéfico sobre el ciclo del carbono, si es generado desde materias primas vegetales renovables, mientras que los derivados del petróleo, dependen de depósitos fósiles no renovables.

Biodiesel. Subproductos con aceites vegetales: fabricación de jabones, detergentes, ácidos grasos, pinturas, barnices, resinas, plásticos y lubricantes. El aceite de jojoba obtenido por prensado en frío presenta características químicas muy particulares que lo hacen apto para elaboración de lubricantes, cosméticos y productos de farmacia16.

Diagrama 12. Proceso De Obtención De Biodiesel

Fuente. Larosa Rodolfo José. (2001). Proceso para la producción de BIODIESEL Descripción, materias primas y servicios necesarios. Refinación de la glicerina obtenida como subproducto de la producción del Biodiesel.

15 Revista digital del portal de educación. (2009). Junta de Castilla y León.

16 González Alberto. Centro Educativo Agrícola 11. Ancalo - Zona Rural Florentino Ameghino

6064-Pcia. De Buenos Aires- Argentina


LECCIÓN QUINCE. Compostaje

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS VEGETALES EN LA ELABORACIÓN DE

COMPOSTAJE17

Los residuos orgánicos ocupan en el mundo un lugar prioritario desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo. Constituyen entre el 30 y el 65 % de los residuos domiciliarios, según lugar y clima, más del 85% de los residuos considerados agrícolas y un porcentaje no despreciable de residuos industriales, fundamentalmente vinculados a las agroindustrias. Dar una respuesta a los residuos agrícolas, significa reducir sustancialmente el volumen de lo que consideramos residuos, la fracción orgánica de los mismos será materia prima de los procesos de compostaje. El compost es un material al que se llega por biotecnologías de bajo costo, que permite mantener la materia orgánica dentro del ciclo natural, no incinerándola ni "ensilándola", con difícil y cara recuperación, como sería el caso de los rellenos sanitarios. Es un mejorador de suelos, sumamente útil en el combate a la erosión, en la mejora de los cultivos en cuanto a cantidad y calidad de los mismos. Se puede partir de residuos mezclados, haciendo su clasificación en una planta de producción o hacer su separación en la fuente de generación. No hay formulaciones universales, cada uno debe hacer sus estudios de

17 Sztern Daniel, Pravia Miguel A. Manual Para La Elaboración De Compost Bases Conceptuales Y

Procedimientos. Organización Panamericana De La Salud, Organizacion Mundial De La Salud.

(1999).

Tanto la producción, como el empleo del biodiesel disminuye en un 80 % las emisiones de anhídrido carbónico y un 99 % de dióxido de azufre aprox. Valores

significativos, más aún cuando se sabe que este último es el agente causante de la lluvia acida, además sirve para disminuir la emisión de partículas y de monóxido de

carbono, con relación al diesel de petróleo.


posibilidades, factibilidad técnica, económica y ambiental para tomar sus decisiones. Fuentes De Residuos Orgánicos

Actividad agropecuaria. En esta actividad, se generan una gran variedad de residuos de origen vegetal y animal.

Los residuos vegetales están integrados por restos de cosechas y cultivos (tallos, fibras, cutículas, cáscaras, bagazos, rastrojos, restos de podas, frutas, etc., procedentes de diversas especies cultivadas. El contenido de humedad de este tipo de residuos es relativo dependiendo de varios factores. Características de las especies cultivadas, ciclo del cultivo, tiempo de exposición a los factores climáticos, manejo, condiciones de la disposición, etc. Entre los residuos animales, se incluyen excrementos sólidos y semisólidos (estiércoles) y líquidos purines. Desechos de faena, cadáveres, sobrantes de suero y leche, etc.

Actividad agroindustrial. Existe una gran diversidad de residuos generados en la actividad agroindustrial. Las características cuantitativas y cualitativas de los mismos dependen de numerosos factores, entre otros: características de las materias prima, procesos de industrialización, intensidad de la producción, características de los productos obtenidos

Industria cerealera. Arroz, trigo, maíz, sorgo, cebada, avena, leguminosas en

grano son los principales cultivos industrializados. En cultivos e industrialización de cereales la generación de desechos: pajas, rastrojo y cáscaras (caso del arroz), igualan en cantidad a la producción de granos.

Muchos de estos residuos reúnen los requisitos para la producción de alimentos con destino al consumo humano o forrajes y piensos para animales. No obstante, para residuos del cultivo e industrialización del arroz, no se han desarrollado tecnologías sostenibles para resolver la problemática de los grandes volúmenes de emisión.

Industria Aceitera y Granos Oleaginosos. Se procesan granos de girasol, soja, colza y lino. Los residuos generados son diversos: cáscara, fibras, efluentes líquidos, etc.

En general son residuos que contienen 30 a 50% de proteína, 15 a 30% de celulosa y bajo contenido en agua. El residuo más conocido en esta industria es la “torta”, generado por la extracción de aceite a la que se someten los granos en la prensa hidráulica. Las tortas y harinas de extracción, así como otros derivados de la industria aceitera, contienen un importante valor proteico y energético.

Industria forestal. Es una agroindustria en franco desarrollo, que genera volúmenes muy importantes de residuos (corteza, costaneros, serrines, etc.).


Los residuos representan aproximadamente un 40 a 50% de la materia bruta. Las alternativas de aprovechamiento que se han implantado hasta el momento están enfocadas a la recuperación energética de estos residuos.

Residuos sólidos urbanos (R.S.U). La denominación Residuos Sólidos

Urbanos hace referencia, en términos generales, a los residuos generados por cualquier actividad en los centros urbanos y en sus zonas de influencia.

Las alternativas que se han manejado con mayor o menor resultado para la reutilización y/o reconversión han sido: ¤ Los residuos como fuente de alimento animal ¤ Los residuos como fuente energética ¤ Los residuos orgánicos como fuente abonos

Lectura Complementaria I

Energía de la biomasa. Biodiesel, combustible extraído de residuos agrícolas.

http://gtiuruguay.com/ .

Apartes La generación de energía mediante el aprovechamiento de productos naturales o de residuos (biomasa) es una de las industrias del futuro. De momento, es el sector oleícola el que está en mejores condiciones de emplear esta posibilidad de generar energía limpia. Los desechos del sector oleícola son la principal fuente para fabricar biomasa.

El biodiesel es todo aquel combustible líquido obtenido a partir de productos agrícolas, en este caso, como el del girasol, productos con gran contenido en aceite, que son utilizados como sustitutos del gasóleo. Con las actuales tecnologías, para la producción de 1.005 kilos de biodiesel, son necesarios 110 kilos de metanol, 15 de catalizador y mil de aceite, además de 4,29 metros cúbicos de agua. Este procedimiento permite además la obtención de cien kilos de glicerina como subproducto. Estos datos indican que el balance energético de este procedimiento es positivo.

Ésta es una fuente de energía renovable y limpia que además contribuye a la conservación del medio ambiente gracias al reciclado de productos de desecho como los que origina la industria oleícola.

En cuanto al uso final de la energía, el 81% se destina a usos térmicos, sobre todo calefacción en el sector doméstico, calderas y secaderos de la industria agroalimentaria o del subsector de productos minerales no metálicos.

http://gtiuruguay.com/


Biocombustibles. Los biocombustibles líquidos, se denominan también biocarburantes, son productos que se están usando como sustitutivos de la gasolina y del gasóleo de vehículos y que son obtenidos a partir de materias primas de origen agrícola. Existen dos tipos de biocarburantes.

Bioetanol (o bioalcohol), Alcohol producido por fermentación de productos azucarados (remolacha y la caña de azúcar). También puede obtenerse de los granos de cereales (trigo, la cebada y el maíz), previa hidrólisis o transformación en azúcares fermentables del almidón contenido en ellos. Pueden utilizarse en su obtención otras materias primas menos conocidas como el sorgo

Biodiesel, también denominado biogasóleo o diester, constituye un grupo de biocarburantes que se obtienen a partir de aceites vegetales como soja , colza y girasol. Los biodiesel son metilesteres de los aceites vegetales obtenidos por reacción de los mismos con metanol, mediante reacción de transesterificación, que produce glicerina como producto secundario. Los metilesteres de los aceites vegetales poseen muchas características físicas y físico-químicas muy parecidas al gasoleo con el que pueden mezclarse en cualquier proporción y utilizarse en los vehículos diesel convencionales sin necesidad de introducir modificaciones en el diseño básico del motor.

Sin embargo, cuando se emplean mezclas de biodiesel en proporciones superiores al 5% es preciso reemplazar los conductos de goma del circuito del combustible por otros de materiales como el vitón, debido a que el biodiesel ataca a los primeros. A diferencia del etanol, las mezclas con biodiesel no modifican muy significativamente gran parte de las propiedades físicas y fisicoquímicas del gasóleo, tales como su poder calorífico o el índice de cetano.

Ventajas. Disminuir de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el mónoxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel.

La producción de biocarburantes supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.

Supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte. El consumo mundial de biocarburantes se cifra en torno a 17 millones de toneladas anuales, correspondiendo la práctica totalidad de la producción y consumo al bioetanol. Brasil, con alrededor de 90 millones de toneladas anuales y Estados Unidos, con una producción estimada para este año de casi 50 millones de toneladas, son los países mas importantes en la producción y uso de biocarburantes. En Brasil el bioetanol se obtiene de la caña de azúcar y su


utilización se realiza principalmente en mezclas al 20% con la gasolina. En Estados Unidos el bioetanol se produce a partir del maíz y se emplea en mezclas con gasolina, generalmente al 10%. En la actualidad, este último país ha sustituido casi el 2% de su gasolina por bioetanol. En lo que se refiere a ingresos, como subproductos de la fabricación se puede obtener glicerina y jabón. La glicerina es muy valorada y puede venderse muy bien a empresas del sector. El jabón puede venderse también, pero su precio de venta no sería muy alto.

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Nombre de la Unidad

Subproductos y residuos de origen pecuario

Introducción

La gran porción de subproductos generados de la parte pecuaria hacen pensar en una gran cantidad de posibilidades de aprovechamiento bien sea mediante la transformación o mediante una mínima manipulación. En la unidad dos se cuentan con tres capítulos (fundamentación del aprovechamiento de subproductos pecuarios, aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria animal. Parte 1 y aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria animal. Parte 2) y cada uno a su vez se divide en 5 lecciones.

En esta unidad el estudiante podrá profundizar y adquirir conocimientos en la elaboración de productos a partir de subproductos y residuos generados en la producción pecuaria y en la industria de alimentos de origen animal, extendiendo las posibilidades de acción como Ingeniero de alimentos, abriendo las perspectivas en un campo investigativo e innovador, proporcionando además de alguna manera una contribución a la disminución de la contaminación ambiental que se ha generado por el mal uso de los desechos industriales y pecuarios.

A lo largo de unidad se encontraran una serie de lecturas complementarias, que ayudaran a fortalecer y reforzar los conocimientos en el área concerniente a esta temática como son: Efecto De La Cáscara De Huevo En La Producción De Cápsulas De La Lombriz Roja (Eisenia andrei), El Azúcar Y Otros Edulcorantes En Los Estados Unidos: ¿Contienen Productos Animales?, Las Plumas Como Residuo Agroindustrial: Su Utilización Biotecnológica Para Producir Insumos De Interés Industrial.

Justificación

Dentro de la manipulación o procesamiento de productos pecuarios (en la industria cárnica, láctea, de huevos), los altos volúmenes de desechos que diariamente se generan han estimulado el interés de productores, industriales, tecnólogos, y profesionales del área para su explotación, de igual forma se ha fundado un amplio espacio a nivel de investigación para la creación e innovación de productos originando nuevas alternativas de consumo.

Por lo anterior, se hace necesario que el estudiante del programa de Ingeniería de Alimentos sea competente en el aprovechamiento de subproductos pecuarios y lo que esto implica, para de alguna manera poder contribuir a la disminución de esta problemática, que hoy aqueja y poder obtener además un beneficio económico.

Es entonces cuando el estudio del Aprovechamiento de subproductos


pecuarios, de algún modo se convierte en una alternativa de mejoramiento, para la manipulación de materias primas de este tipo, en las que Colombia es un país altamente privilegiado.

Este curso electivo, es de gran importancia por que trata las alternativas de aprovechamiento, operaciones adecuadas de manejo que se deben tener en cuenta en la elaboración de subproductos y así ofertar calidad a los consumidores que gustan de estos y que cada vez cuenta más adeptos por sus características tanto nutritivas, como sensoriales e incluso medicinales.

El seguimiento evaluativo del curso se desarrollará mediante el esquema de: trabajo individual y labor en grupo colaborativo.

Trabajo individual; en este se registra una activación cognitiva, una conceptualización y una autoevaluación.

Actividades desarrolladas en grupo; en estas se presentan socializaciones, conversatorios virtuales y preguntas intercaladas, de igual forma visitas técnicas y socialización de proyectos.

Si es llevado de esta manera el proceso evaluativo, se considera como una actividad en esencia estratégica y autorregulada.

Intencionalidades Formativas

PROPÓSITOS Orientar a los estudiantes en la construcción de sus propios

conocimientos acerca del Aprovechamiento de subproductos pecuario, a través del desarrollo de la parte teórica, como de la parte práctica.

Contribuir al desarrollo de competencias a partir del estudio de conceptos, procesos y operaciones que intervienen en los diferentes procesos de transformación de materias primas no convencionales de naturaleza animal.

Preparar personas en el aprovechamiento de subproductos y residuos de origen pecuario, que contribuyan tanto a la explotación como al mejoramiento de la situación actual.

OBJETIVOS Que el estudiante comprenda la fundamentación del aprovechamiento

de subproductos y residuos de la industria pecuaria, interpretando las operaciones allí implicadas.

Que el aprendiente, mediante el estudio del aprovechamiento de los subproductos de origen animal, analice y se apropie de las actividades particulares de las materias primas no convencionales, como respuesta a los grandes volúmenes generados a partir de los desechos.

Que el estudiante conozca y aplique las diferentes operaciones involucradas en el manejo y explotación de subproductos animales.

COMPETENCIAS El estudiante comprende la importancia de la fundamentación del


aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria pecuaria, interpretando las operaciones allí implicadas.

Mediante el estudio del aprovechamiento de los subproductos de origen pecuario, el aprendiente analiza y se apropia de las actividades particulares de las materias primas no convencionales, como respuesta a los grandes volúmenes generados a partir de los desechos.

El estudiante conoce y aplica las diferentes operaciones involucradas en el manejo y explotación de subproductos.

METAS Al terminar la unidad dos, el estudiante: Describirá las diferentes operaciones a tener en cuenta para el

aprovechamiento se subproductos pecuarios, desde la figura de la fundamentación, teniendo en cuenta las propiedades de dichos subproductos, junto con los factores que inciden en la calidad.

Analizará e interpretará los fenómenos característicos de las materias primas de tipo no convencional.

Dominará y aplicará las operaciones que se manejan en subproductos de origen animal.

Presentará y sustentará las diferentes actividades metodológicas desarrolladas a lo largo del curso.

Denominación de capítulos

CAPITULO UNO. Fundamentación del aprovechamiento de subproductos pecuarios. CAPITULO DOS. Aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria animal. Parte 1. CAPITULO TRES. Aprovechamiento de subproductos y residuos de la industria animal. Parte 2.

AUTOEVALUACIÓN DOS

Activación de conocimientos previos

1. Establezca la diferencia entre un subproducto y un residuo pecuario

2. Qué porciones animales consideradas de desecho, supone que se pueden aprovechar, para elaborar productos no convencionales.

publicaciones que se ajustan al

estilo de su boletín.

A continuación, establezca el tiempo

y el dinero que puede invertir. Estos

factores le ayudarán a determinar la

frecuencia con la que publicará el

boletín y su extensión. Se

recomienda publicar un boletín al

menos trimestralmente, con el fin

de que se considere una fuente

constante de información. Sus

clientes o empleados esperarán su

publicación.

Fecha del boletín


3. Cree que se pueden obtener productos de buena calidad venidos de desechos de la industria cárnica. Si su respuesta es positiva cuáles serian esos productos, nombre 5 productos.

4. Explique como aprovechar un subproducto o residuo animal, puede contribuir al medio ambiente. Desde el punto de vista de un futuro Ingeniero de Alimentos.

5. Realice un cuadro sinóptico con la clasificación de los alimentos de origen animal.

6. Qué entiende por harina hidrolizada

7. Escriba al frente de cada producto de donde se puede obtener:

Jabón ________________________________

Gelatina ________________________________

Pancreatina _____________________________

Ácido láctico _____________________________

Extracto de insulina __________________________________________

8. Nombre los subproductos generados de la industria láctea, cárnica y de huevos.

CAPITULO UNO

FUNDAMENTACIÓN DEL APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS PECUARIOS

LECCIÓN UNO. Generalidades.

GENERALIDADES

Dentro de la manipulación o procesamiento de productos pecuarios principalmente en la industria de carnes (sangre, vísceras, huesos, cascos, cuernos, pelo,

Queridos Estudiantes

Luego del estudio de la unidad responda esta misma activación de conocimientos previos y compare sus

respuestas, esto le permitirá evaluar su propia construcción de conocimientos.


plumas, cueros y desechos ruminales, etc.), de lácteos (suero, ácido láctico, lactatos y caseína) y de huevos (membranas y cáscaras), al igual que en los productos agrícolas, se desechan grandes cantidades de residuos, que pueden convertirse en un problema de carácter ecológico al ser vertidos como basuras directamente al medio ambiente, sin un proceso o tratamiento adecuado.

Las cantidades significativas de desechos que diariamente se generan de dichas industrias, han dado pie para la creación de nuevos productos presentándose alternativas de consumo que anteriormente no se pensaban y que de cierta manera contribuyen a la disminución de sustancias contaminantes o nocivas para el ecosistema; además se puede conseguir un beneficio económico utilizando este tipo materias primas no convencionales que cuentan con una no despresiable composición química que no se debe dejar pasar.

Antes de pasar al estudio más profundo de aprovechamiento de este tipo de materias primas, es necesario tener claro la diferencia que existe entre subproductos y residuos de origen pecuario:

Subproductos de origen pecuario: Son productos secundarios obtenidos de

una industria en donde son manipuladas, procesadas o transformadas materias primas de origen pecuario.

Los subproductos de origen animal son explotados habitualmente para abonos,

alimentación humana, animal entre otros; por contar con buenas características

como es el caso de su composición química, su forma, y su tamaño

principalmente. Entre los principales subproductos pecuarios se encuentran:

sangre, recortes, cabezas, manos, patas, mollejas, pescuezos y vísceras en

general, suero, lactataos, caseína y ácido láctico principalmente.

Residuos de origen pecuario: Son las porciones, desechos o desperdicios que

quedan de un proceso industrial en donde se trabajan materias primas de naturaleza pecuaria.

Los residuos pueden ser aprovechados fundamentalmente para nutrición animal, para abono orgánico o para otro uso productivo como en artesanias. Entre ejemplos de residuos pecuarios se tienen: huesos, desecho ruminal, estiercol, cascaras y membranas de huevo, plumas, pelos, cascos, cuernos y cueros especialmente. Para el empleo de un subproducto de origen animal como materia prima se debe tener en cuenta al igual que los de origen vegetal los siguientes aspectos: Figura 7. Aspectos A Tener En Cuenta Para El Empleo De Subproductos De Origen Animal.


CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS DE ORIGEN PECUARIO

Las materias primas no convencionales venidas de animales, se obtienen de

diferentes sectores, a continuación se presenta un diagrama que da a conocer

dichos sectores:

Composición química tanto de del alimento de origen, como del subproducto o residuo

Si es aprovechable como se obtiene o si, es necesario alguna clase de proceso antes de su uso

Para que va a ser utilizado

El precio y su disponibilidad.

Exigencias de almacenamiento conservación y transporte

Que la MP no convencional modifique alguna de sus característicasss.

La digestibilidad, en caso de ser destinado a la alimentación tanto humana, como animal

La toxicidad


Figura 8. Sectores En Donde Se Pueden Obtener Subproductos o Residuos De Origen Animal


Los subproductos y residuos de los animales cuentan con una composición química que en algunos casos difiere a la del producto de origen, mientras que en otros es similar a la del producto principal, por esto es importante conocer la naturaleza de los diferentes grupos de alimentos de los que se pueden obtener subproductos y poder determinar de forma optima su aprovechamiento o explotación industrial.

LECCIÓN DOS. Materias primas pecuarias

1. Carne Bovinos. Son considerados bovinos todos los mamíferos rumiantes, que cuentan con unas características especiales como: estar dotados de cuernos, con un hocico vasto, además expuesto y con una cola larga con terminación en mechón. Por lo general son animales de gran tamaño. .


La clasificación taxonómica de los bovinos es la siguiente18

: Reino: Animal Subreino: Vertebrados Clase: Mamíferos Orden: Ungulados (con pezuña undida) Rama: Rumiantes Familia: Bóvidos Género: Bos De acuerdo al clima, la alimentación, el manejo y los fines a los cuales seran destinados, la configuración física variara. Los propósitos a los cuales los bovinos se designan según los sistemas de producción son:

Producción de leche Producción de carne Producción doble fin (carne y leche) Animales de tracción

Los subproductos y residuos obtenidos de los bovinos son: cabezas, patas, sangre, piel, cuernos, visceras, estiércol y recortes, principalmente.

Porcinos.

Son mamíferos artiodáctilos del grupo de los Suidos. Estos son animales omnívoros de sangre caliente, facilmente adaptables a diferentes ambientes. La producción porcícola esta destinada exclusivamente a la carne.

La clasificación taxonómica de los porcinos es la siguiente19

: Reino: Animal Tipo: Cordados Clase: Mamíferos Orden: Artiodáctilos (mamíferos de pezu ña en cantidad par) Familia: Suidos. Artiodáctilos ungulados, no rumiantes Género: Sus Dentro los sistemas de producción, los cerdos están exclusivamente destinados a la obtención de carne.

18

Manual Agropecuario. 2002. Tecnologías orgánicas de la granja autosuficiente. Biblioteca del

campo. 19 Cárdenas Robayo Eliseo. 1993. Módulo de producción porcina. Unisur.


Basicamente los subproductos y residuos son: Sangre, visceras, cabezas, pezuñas y estiércol (porquinasa). Ovinos. Son animales mamíferos rumiantes, que pueden adaptarse a ambientes tropicales y subtropicales, aún con poca vegetación y agua. Los ovinos se caracterizan por que tiene vellón que cubre parcial o totalmente su cuerpo; se considera al macho como el carnero y a la hembra como la oveja.

La clasificación taxonómica de los porcinos es la siguiente20:

Reino: Animal Tipo: Cordados Clase: Mamíferos rumiantes Orden: Artiodáctilos (mamíferos de pezu ña en cantidad par) Suborden: Ruminantia Familia: Bovidos Tribu: Caprini Género: Ovis Especie: Ovis aries Dentro de los sistemas de producción, los ovinos son destinados a:

Producción de lana y piel La producción de carne La producción de leche

Su potencial productivo también se ve representado en el aprovechamiento de: sebo, lanolina (empleados principalmente en la elaboración de jabones y cosméticos), patas, vísceras, sangre, cabezas, estiércol, entre otras. Caprinos.

Son mamíferos rumiantes, que se caracterizan por tener una contextura mediana, de pelo corto y áspero (exceptuando la raza angora), cabeza relativamente corta dotadas con cuernos encorvados hacia atrás, ojos grandes, con barba y cola corta. La clasificación taxonómica de los caprinos es la siguiente21: Reino: Animal Tipo: Cordados Clase: Mamíferos Orden: Ungulados (con pezuña undida)

20

Manual Agropecuario. 2002. Tecnologías orgánicas de la granja autosuficiente. Biblioteca del

campo. 21

Herrera Gutiérrez Javier. 1992. Caprinos. Unisur.


Familia: Cavicornios Subfamilia: Cápridos Género: Capra Los sistemas de producción de las cabras son:

Producción de piel y pelo (raza angora) Producción de carne Producción de leche Animales de trabajo (tracción y control de malezas)

Básicamente los subproductos y residuos son: Sangre, vísceras, cabezas, patas, pelo, piel y estiércol.

LECCIÓN TRES. Materias primas pecuarias 2. Aves. Son animales vertebrados con plumas, ovíparos, con características típicas como cabeza pequeña, pico córneo, con dos alas y dos patas. La avicultura abarca gallinas, pavos, patos, gansos, codornices y palomas. Es por su importancia económica la tercera rama ganadera en Colombia, después de la explotación de ganado de carne y leche22. Dentro de los sistemas de producción, las aves son destinadas a:

Producción de carne Producción de huevos

Los subproductos y residuos obtenidos a partir de las aves son: Cabezas, patas, pescuezos, visceras, huesos, estiércol (gallinasa, pollinasa), sangre, residuos del deshuesado tanto manual,como mecánico y plumas principalmente. Se puede decir que de 1000 pollos con un peso promedio de1,75 Kg, producen 480 Kg de subproductos de peso húmedo o 187 Kg de materias primas para piensos, representados de la siguiente forma: 80 Kg de harina de subproductos avícolas, 70 Kg de harina de plumas hidrolizadas, 27 Kg de grasa de ave y 10 Kg de harina de sangre. Conejo - Cuy.

El conejo al igual que el cuy es un mamífero, hervívoro, de pelo espeso de diferentes colores, con peculariedades tales como; patas traseras más largas que las delanteras, orejas bien desarrolladas, con o sin cola. La diferencia entre estos dos es el tamaño tanto de las orejas, como de la parte corporal.

22

Leal Quiroz Héctor Rodríguez. Zootecnia general. UNAD. Bogotá.


Estos animales son utilizados, en diversas actividades como:

Animal productor de carne. Animal productor de pelo y piel. Animal para trabajo (por su características de roedor). Animal para laboratorio (investigación).

Su potencial productivo también se ve representado en el aprovechamiento de: patas, huesos, estiércol, visceras, sangre (para el tratamiento de algunas clases de tumores o neoplasia, aprovechando como principio activo una enzima presente

en la sangre de este roedor, que la han denominado como alfa asparaginasa23

), entre otros. Peces y mariscos.

Los peces son animales vertebrados acuáticos de reproducción ovípara, con cuerpo en forma hidrodinámica (de cohete), en donde se evidencia, cabeza, tronco y cola, sus extremidades estan dispuestas en forma de aleta. Por lo general su piel esta recubierta de escamas; son muy raras las excepciones que no presentan esta característica. Los mariscos son animales invertebrados, acuáticos, dentro de estos se encuentran los crustáceos (camarón, langostinos, cangrejos, langostas) y los moluscos (ostras, mejillones, almejas). Su potencial productivo también se ve representado en el aprovechamiento especialmente de: piel, cabezas, huesos, agallas, aletas, colas y carcasas. Dentro los sistemas de producción, los peces y mariscos están exclusivamente destinados a la obtención de carne. En términos generales en cuanto a la disponibilidad nutricional de las diferentes clases de carnes venidas de los animales anteriormente nombrados, se puede decir que: Dentro de la composición química de la carne, se percibe que por ser un alimento constructor es fuente rica en proteínas con poco contenido en carbohidratos. En cuanto a las vitaminas y minerales se tiene que en las primeras es rica en complejo B en carnes magras y en carnes grasas se encuentran vitaminas liposolubles, en los segundos el más abundante es el potasio, seguido de fósforo, magnesio, sodio, calcio, hierro y cobre.

23

Castro Frías Mv Hernando. Departamento: Sanidad Animal. Facultad Medicina Veterinaria.

Universidad de Granma. Perucuy.


En lo que se refiere a la grasa, esta se encuentra bajo tres formas (subcutanea, intermuscular e intramuscular). De menor a mayor contenido graso en las carnes se tiene: bovinos, pollo, conejo, ovinos y cerdos.

2. Leche

Es el líquido natural obtenido de las glándulas mamarias de las hembras mamíferas. Nutricionalmente hablando la leche es rica en proteínas (caseína, globulina y albúmina), su contenido graso es bastante significativo (entre 4.0 y 2.8 aprox. Según el tipo de mamífero y su raza). La grasa es la encargada de impartir el aroma y el color este último con ayuda de la caseína. Contiene enzimas importantes como: fosfatasa, catalasa, xantinoxidasa, reductasa, peroxidasa y lipasa.

El sabor dulce de la leche proviene de la lactosa (azúcar compuesto por glucosa y galactosa). Las vitaminas representativas son A, D, B1, y B2; en cuanto a minerales se puede decir que los que se encuentran en mayor cantidad son calcio, sodio, potasio, fósforo, magnesio y hierro. Dentro de las sales minerales están presentes nitratos, sulfatos, carbonatos y fosfatos.

Sin embargo el componente que se encuentra en mayor cantidad en la leche, es el agua. Existen algunas variaciones de todos estos compuestos químicos dependiendo de la especie, la raza, la alimentación y las condiciones ambientales de las hembras.

Básicamente los subproductos y residuos de la leche son: caseína, suero, lactosa, ácido láctico y lactatos.

LECCIÓN CUATRO. Materias primas pecuarias 3.

3. Huevos

Son cuerpos redondeados producidos por aves, peces y reptiles es decir por, animales ovíparos, que en su interior albergan el germen del embrión y todas aquellas sustancias que lo alimentaran en su periodo de incubación.

Las partes por las cuales los huevos están constituidos son la clara o albúmina, la yema y la cáscara, esta última considerada como materia prima no convencional.

En cuanto a la composición química la clara contiene albúmina, que es proteína de gran valor, conformada por aminoácidos como lisina, triptófano y metionina; en la clara también se encuentra agua, vitaminas como niacina y riboflavina y minerales como magnesio y potasio principalmente. La yema básicamente contiene lípidos como lecitina y colesterol, sin embargo también sobresalen la vitamina A y el hierro y algo de proteína. En la cáscara se evidencia la presencia de carbonatos de calcio y magnesio y fosfato de calcio aunque en menor proporción.


Los subproductos y residuos obtenidos a partir de los huevos son esencialmente: cáscaras y membranas.

Luego de haber estudiado las características de las materias primas de origen animal; a manera de resumen se presentaran algunos productos obtenidos a partir de subproductos y residuos pecuarios. (Ver figura 9).


Figura 9. Algunos Productos Obtenidos A Partir De Subproductos y Residuos Pecuarios

Continua,

Industria Cárnica

Sangre

Cabezas

Conservas

Vísceras

Colas

Aletas

Agallas

Piel

Pelo

Lana

Plumas

Carcasa

Pinzas

Conchas

Estiércol Patas

Cuernos Conservas

Concentrado

alimenticios Productos

de

belleza

Extracción

de

minerales

Obtención

de gas

Gelatinas

Conserva

s

Abonos

Orgánic

os

Conserv

as

Artesanía

s

Conserva

s

Aceites

Conserv

as

Queso Harina

Conserv

as

Embutidos

Conservas

Agentes

de relleno

Conservas

Sustrato

Sustrato

Alimento

Animal

Harina

Conserv

as

Harina

Conserv

as

Harina

Conserv

as

Marroqui

nería

Conservas

Artesanías

Conservas

Agente

medicinal

Conservas

Sustrato

Sustrato

Jabones

Alimento

Humano

Sustrato

Alimento

Animal

Artesanías

Conservas

Sustrato

Textilería

Concentrado

alimenticio


Diseñado por: Luz Helena H/dez A. 2008

Manejo de Huevos

Compostaje

Cáscaras

Conservas

Membranas

Fertilizantes

Obtención de carbonatos y fosfatos de Ca, Mg

Industria Láctea

Suero

Caseína

Conservas

Lactosa

Lactatos

Ácido

láctico

Industria

Alimentaria

Industria

Química

Conservas

Harina

Conserv

as

Sustrato

Alimento

Animal

Conservas

Alimento

Humano

Sustrato

Cosmetología

Industria

Alimentaria

Industria

Farmacéutica

Industria

Farmacéutica


LECCIÓN CINCO. Producción de cápsulas de lombriz roja


Efecto De La Cáscara De Huevo En La Producción De Cápsulas De La Lombriz Roja (Eisenia andrei)

Alexander Rafael Castro1; Luis José Cova2,

Danny Eugenio García3 y María Gabriela Medina4

1 Instituto Nacional de Tierras, Trujillo, Venezuela 2 Instituto de Investigaciones Experimentales “José Witremundo Torrealba”, Universidad de Los Andes, Trujillo, Venezuela 3 Estación Experimental y de Producción Agrícola "Rafael Rangel", Universidad de Los Andes, Trujillo, Venezuela. 4. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, Estación Experimental Pampanito, Trujillo, Venezuela

Apartes RESUMEN Con el objetivo de conocer la influencia de la adición de cáscara de huevo de gallina en la reproducción de la lombriz roja (Eisenia andrei Bouché) en un sustrato compuesto por estiércol bovino, se realizó un experimento en el estado Trujillo, Venezuela, mediante un diseño completamente al azar con medidas repetidas en el tiempo y veinte réplicas. Teniendo en cuenta la importancia que reviste determinar la influencia de fuentes de calcio en las características reproductivas de este anélido en condiciones tropicales, el objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de cuatro proporciones de cáscara de huevo de gallina en la producción de cápsulas de la lombriz roja (E. andrei) en un sustrato de estiércol bovino. Los sustratos con las diferentes proporciones de cáscara constituyeron los tratamientos (C0=0, C1=1, C2=2 y C3= 3%). En la etapa inicial se formaron cuatro grupos de ochenta lombrices nacidas al mismo tiempo, las cuales fueron alimentadas durante el crecimiento bajo las proporciones determinadas de cáscara en su dieta. A los tres meses de edad, los individuos de cada tratamiento se dividieron en 20 frascos. Cada 10 días y durante un mes se cambiaron a frascos nuevos manteniendo la composición del sustrato inicial respectivo. En cada periodo se contaron las cápsulas depositadas. Se observó un efecto significativo de la inclusión de 2 y 3 % de cáscara en la producción de cápsulas a los 20 y 30 días de medición (110 y 120 días de vida). Las ecuaciones que presentaron los


mayores ajustes en cuanto a la producción de cápsulas en el tiempo fueron las cuadráticas. Se concluye que la inclusión de 2 y 3% de cáscara de huevo de gallina en un sustrato de estiércol bovino favorece la deposición de cápsulas de E. andrei a los 20 y 30 días. Sustrato y componentes El sustrato base (estiércol vacuno) Posteriormente a la colecta del estiércol (50 kg), el material fue sometido a un proceso de compostaje en piso de cemento al aire libre con abundante agua durante tres meses. Semanalmente se removió con una pala para acelerar el proceso de fermentación que dio como resultado una estabilización del material en cuanto a temperatura (27,2ºC) y pH (6,9). La cáscara de huevo de gallina (3 kg) se colectó a partir de desecho industrial de repostería. El material fue previamente lavado con suficiente agua y presecado en una estufa con ventilación forzada a 65 0C durante una semana. Posteriormente fue triturado con un molino de mano (tipo Corona) hasta su reducción a polvo. Este proceso se realizó tres veces para obtener un completo triturado (0,5 mm). Determinación de calidad Tanto el estiércol bovino (500 g) como la cáscara de huevo de gallina en polvo (345 g) fueron analizados, en donde se determinaron los contenidos de materia seca (MS) por secado en estufa a 105 ºC, la concentración de nitrógeno (N) mediante el método Kjeldahl y los niveles de fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na) utilizando absorción atómica mediante extracción previa de los metales con ácido nítrico concentrado después de la incineración de la muestra. La ceniza (Cz) se determinó mediante calcinación del material en la mufla a 540ºC por 24 horas. Procedimiento experimental En el Laboratorio, se colocaron 440 lombrices adultas en cuatro recipientes cúbicos de 12L (110/unidad) con 8 kg del sustrato base. Después de nueve días se retiraron las lombrices, dejando allí las cápsulas depositadas por ellas durante ése tiempo. A los tres meses después de iniciada la experiencia, se tomaron 80 lombrices (0,11 ±0,02 g/lombriz) de cada grupo y se llevaron a los frascos experimentales, en ese momento fue considerado el tiempo cero (T0) o inicio del ensayo. Se formaron cuatro grupos de 20 frascos de vidrio de 10 x 10 cm con 100 g de sustrato alimenticio cada uno, ya mezclado con sus diferentes dosis de cáscara molida, para sostener cuatro lombrices en cada frasco durante 10 días. Cada recipiente recibió una cantidad de cáscaras tal, que permitiera establecer las siguientes proporciones en cada tratamiento: C0 = tratamiento control (sin cáscara), C1 = 1%, C2 = 2% y C3 = 3%. Las lombrices destinadas al ensayo, y distribuidas inicialmente en cada tratamiento, siempre fueron alimentadas con las


mismas proporciones respectivas.Todos los frascos fueron tapados con tela de liencillo y ligas de goma para evitar la fuga de lombrices o la entrada de cualquier agente externo que pudiera afectar el experimento. Diariamente se adicionó a cada frasco 1 ml de agua para mantener la humedad constante en el nicho formulado. A partir de T0 se transfirieron las lombrices cada 10 días a frascos nuevos en tres ocasiones, conformado cada tratamiento por 80 lombrices, las cápsulas fueron contadas a medida que procedía el ensayo de manera que el conteo se realizó antes que las mismas eclosionaran. Siempre fueron utilizadas las mismas lombrices para cada tratamiento RESULTADOS Los análisis de laboratorio sobre la composición química de la cáscara de huevo de gallina dieron como resultado una elevada proporción de Ca, considerables niveles de MS y macroelementos y muy baja cantidad de MO. Asimismo, el estiércol vacuno presentó una concentración muy inferior del mineral, pero un valor de MO y N superior al de la cáscara. Por otra parte, en el conteo de cápsulas con las cuatro proporciones ensayadas y en los 30 días de medición. En la primera medición se observaron diferencias significativas en la producción de cápsulas a favor del tratamiento control. Sin embargo, la mayor colocación de cápsulas se obtuvo con C2 y C3 a los 20 y 30 días. En ese mismo periodo las lombrices alimentadas con C0 y C1 depositaron cantidades de cápsulas inferiores. Aunque se observaron diferencias apreciables entre la productividad de las lombrices alimentadas con los diferentes sustratos a los 10 días, con C2 y C3 se obtuvieron las menores producciones iníciales. Por otra parte, el comportamiento reproductivo de E. andrei en el tiempo y las ecuaciones matemáticas de mejores ajustes en cada sustrato. Las funciones describieron, respecto al tiempo, un incremento sustancial en la producción de cápsulas hasta aproximadamente los 20 días. A partir de ese momento las ecuaciones numéricamente expresaron una estabilización en la eficiencia reproductiva del anélido en todos los sustratos ensayados. CONCLUSIONES Es posible utilizar la cáscara de huevo de gallina como aditivo (1-3%) del estiércol vacuno para enriquecer el sustrato, en la crianza de la lombriz roja (E. andrei) sin causar efectos negativos en su reproducción y transformar las cáscaras en un producto útil a la agricultura. Las proporciones de cáscara de huevo estudiadas en esta investigación provocan un efecto significativo en la reproducción de E. andrei. Este anélido alimentado con estiércol bovino y proporciones de cáscara en la dieta de 2 y 3% se ve estimulado a producir considerables deposiciones de posturas (dos cápsulas por semana) a los veinte y treinta días de medición (110 y 120 días de vida).


CAPITULO DOS

APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE LA INDUSTRIA ANIMAL. PARTE I

LECCIÓN SEIS. Subproductos y residuos de la industria I. 1.


CÁRNICA.

I. Beneficio Animal Se estima que mundialmente la producción de carne es de 200 millones de toneladas, de las cuales se considera que entre el 25 y el 45 % son subproductos y residuos, es decir que aproximadamente se tendrían de 50 a 90 millones de toneladas de matrerías primas de tipo no convencional, obviamente se esta sujeto a la especie animal, raza, clase de alimentación, entre otros factores zootécnicos. Se habla que en términos generales los subproductos venidos del beneficio de animales, presentan una composición química cercana a 60% de agua, 20% de grasa y 20% entre proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales (es decir de sólidos no grasos). Cuando se manipulan subproductos o residuos de origen pecuario, se obliga a tener en cuenta aspectos importantes tales como: EETs (Encefalopatías Espongiformes transmisibles de los animales), EEB (Encefalopatías Espongiformes Bovinas) y MERs (Materiales Específicos de Riesgos). Se deben procesar materias primas no convencionales en buenas condiciones; es decir no manipular animales enfermos, ni en malas condiciones sanitarias, ni de dudosa procedencia. Para poder cumplir con lo anterior se debe mantener un permanente control y vigilancia tanto de las EETs, como de las MERs, encaminados a impedir la entrada de agentes patógenos en la cadena de alimentación animal. Cuando se encuentran en el beneficio de animales, especímenes enfermos tras la inspección veterinaria, estos necesariamente deben ser incinerados a temperaturas adecuadas para evitar la propagación de enfermedades, si esto es


cumplido a cabalidad, se evitaran infestaciones posteriores ya que estos materiales no estarán disponibles para el aprovechamiento de cualquier subproducto o residuo venido de allí. Sin embargo existen personas inescrupulosas o simplemente ciertas afecciones que sufre el animal no son detectables fácilmente a la luz de una inspección veterinaria; por tanto se convierte de vital importancia la asistencia periódica de un profesional a la explotación animal, más aún la concientización y capacitación de las personas a cargo del cuidado de los semovientes, las buenas prácticas pecuarias que se deben implantar y los nefastos resultados que se tendrían, sino se cumplen con los adecuados manejos. En seguida se estudiaran los principales subproductos y residuos del beneficio animal y los procesos de elaboración de los productos más representativos obtenidos de estos:

Sangre. En el beneficio de animales (tomado este como el sacrificio y el faenado), el primer subproducto obtenido es la sangre, que se encuentra entre un 3 a una 4% del peso del animal.

Este subproducto consta químicamente de agua y proteína, tanto en los glóbulos rojos, como en el plasma sanguíneo. Por su alto valor proteico, la sangre es utilizada en diferentes sectores a nivel industrial como: en el ámbito farmacéutico, alimenticio y veterinario. Proceso de elaboración de harina de sangre.

Para evitar contaminaciones a las fuentes de agua, que es adonde irían a parar los volúmenes de sangre generados en la faena, lo ideal sería procesar este subproducto en el lugar que se produce. Posteriormente se presenta el diagrama de proceso para la obtención de la harina de sangre (ver diagrama 13).

Descripción del proceso de elaboración de la harina de sangre

Luego de la sangría en el beneficio de animales, la sangre es recepcionada, lo más rápido posible para evitar contaminación microbiana y si esta no va ser procesada de forma pronta, se puede adicionar ácido fórmico o ácido sulfúrico de 0.7 – 09%, para conservarla. En seguida la sangre es coagulada bien sea por un método químico (adición de sustancia químicas, como la cal) o por método físico (como la cocción lenta), posteriormente pasa a una remoción de humedad, que puede ser por varias técnicas: secado natural, en hornos convencionales, en capas fluidificadas, por rociado a temperatura baja o en transportador poroso por corriente de aire caliente. Los dos primeros producen una harina menos soluble en agua que los demás. Entre menor sea la temperatura empleada en el secado, menor será la pérdida de proteínas.


Después de tener la sangre seca, se pasa al molino, para brindarle su condición de harina, en seguida es empacada según su comercialización. En el anexo 2 se presenta otra opción para la obtención de harina de sangre. Diagrama 13. Proceso De Elaboración De Harina De Sangre.

Rendimiento de la harina de sangre. Al procesar 100 Kg de sangre, se obtienen 15 Kg de harina de sangre y 5 Kg de plasma en polvo (40Kg de plasma fresco).

Huesos. Aquí se tienen en cuenta todas las piezas duras que conforman el esqueleto de los animales sacrificados.

Los huesos que se procesan, no solamente pueden ser tomados del beneficio de animales, sino también del sector hotelero y de restaurantes, entre otros. De esta materia prima no convencional se consigue una fuente importante tanto de calcio

Medio Químico Coagulación

RMP

Medio Físico

Secado

Centrifugación

Empacado

Molido


2008

Lo recomendable para la harina de sangre es que esta contenga entre un 10 a un

12% de humedad; ya que si el valor es inferior el color rojo se perderá, dando una

coloración negra y si por el contrario el valor es superior se puede presentar

fermentación durante el almacenamiento


(en mayor cantidad), como de fósforo (en menor cantidad) que fundamentalmente es empleada en nutrición animal.

Proceso de elaboración de harina de huesos y obtención de jabón.

Tanto la harina como el jabón son productos obtenidos a partir de los huesos. La harina de huesos puede ser24:

Harina de huesos frescos. Este material se fabrica desecando y moliendo huesos frescos. “No debe utilizarse en la alimentación de los animales”, ya que se presta a la propagación de enfermedades.

Harina de huesos crudos. Esta harina se prepara hirviendo huesos frescos en vasijas abiertas hasta que todo el material adherido se libera. Seguidamente, los huesos se desecan y muelen.

Harina de huesos tratada al vapor. Los huesos se hierven a presión del vapor para extraer la carne y grasa sobrantes. Cuando se cuecen a presión del vapor, los huesos se vuelven más quebradizos y se muelen más fácilmente para obtener harina. La harina de buena calidad no debe tener olor desagradable.

Harina de huesos especial tratada al vapor. Este producto se obtiene de los huesos extraídos del colágeno óseo, que es la sustancia madre de la gelatina y de la cola.

Harina de huesos calcinada (ceniza de huesos). Este producto se obtiene apilando los huesos en un marco de metal y quemándolos para esterilizarlos y privarlos de toda materia orgánica. Es el único método recomendable de utilizar los huesos del desierto. La ceniza de huesos, parecida al carbón, es desmenuzable y puede pulverizarse con facilidad.

El jabón se puede obtener luego de la cocción de los huesos triturados y posterior saponificación. A continuación se mostrara el diagrama de flujo, con el proceso de elaboración de tanto de la harina, como del jabón a partir de huesos.

Descripción del proceso de elaboración de la harina de huesos y obtención de jabón

Harina de huesos. Se recepcionan los huesos, realizando el respectivo pesaje, aquí la materia prima no debe contener residuos gástricos, heces, ni materiales extraños, para luego pasar a bien sea una calcinación que se realiza por medio de un incinerador o a un triturado, que se efectúa en una chancadora*, en este último se aumenta la cantidad de grasa extraída (incrementando significativamente el

24

www.fao.org

* Máquina trituradora

http://www.fao.org/


rendimiento de jabón). Cuando se trabaja por calcinación, después de esta se procede a un molido hasta obtener una harina con el tamaño deseado, para en seguida ser empacada; pero si por el contrario los huesos son pasados a la chancadora, se realiza después de esta operación una cocción a vapor seco a una temperatura de 120 oC, por aproximadamente dos horas, transcurrido este tiempo se pasa al secador en donde mediante un quemador, el aire es calentado considerablemente y mantenido uniformemente por acción de un soplador, (ver figura 10 ). Luego que el material es secado se pasa al molino e inmediatamente es empacado. Figura 10. Horno Rotatorio Para El Secado De Huesos

Fuente. Centro de promoción de tecnologías sostenibles. 2005. Cámara Nacional de Industrias. Bolivia. Jabón. Después de la cocción de los huesos, se realiza una separación en un tanque colector en donde se obtiene la grasa que será pasada al recipiente de saponificación, al que anteriormente se le ha incorporado una parte de lejía*; el

hidróxido de esta lejía saponifica parte de la grasa y el jabón que se produce hace que la saponificación se presente en una sola fase. En lo que se refiere a la lejía residual, esta es reciclada, sin embargo existen descartes directos los cuales irán al sistema de alcantarillado. Posteriormente se pasa al moldeado, el cual se realiza vaciando la mezcla venida del tanque de saponificación en moldes, realizando constante agitación para evitar la formación de burbujas en la barra de jabón. Es también recomendable la aplicación de lechadas de cal en la parte superficial para facilitar el desprendimiento del bloque de jabón, que finalmente será empacado y distribuido.

* Agua en la que se ha disuelto álcalis o sus carbonatos


Para la obtención del jabón en polvo, se pasa después del moldeado a una trituración, para posterior secado. Operación que se realiza para facilitar el molido que es en donde se busca el diámetro de partícula apropiado, para luego ser empacado y comercializado. Aquí también se incluyen los residuos de jabón en barra generados durante el proceso anterior. Diagrama 14. Proceso De Elaboración De Harina De Huesos y Obtención de Jabón

Huesos carbonizados.

Los huesos carbonizados, son un polvo o harina, con propiedades absorbentes. Para obtener esta harina, los huesos se carbonizan en ausencia de aire, a 815 oC,

Diseñado por: Luz Helena Hernández A. 2008

Distribución

Jabón en Polvo

Distribución

Triturado

Cocción

Secado

Calcinado

RMP

Distribución

Empacado

Molido

Harina de Hueso

Triturado

Secado

Molido

Empacado Jabón en Barra

Separación

Saponificación

Moldeado

Empacado


por un tiempo cercano a 8 horas, previamente desengrasados (por medio de solventes o por medio mecánico) y desprovistos de cartílagos. Posteriormente se realiza un enfriamiento, una molienda y por último un cribado. En algunos procesos de refinación de azúcar se utilizan los huesos carbonizados, más que todo como agente blanqueador, mediante un proceso de absorción. La harina de hueso carbonizado también es usada como fuente de carbón activo en algunos filtros de agua y por plantas a nivel municipal (en el tratamiento de aguas).

Plumas: Estas piezas de las cuales esta recubierto el cuerpo de las aves, constan de un cañón (tubo) inserto en la piel y de un astil provisto de barbillas.

Las plumas son residuos de la industria avícola que puede aprovecharse en vestidos, aislamientos, camas, cobijas, almohadas, decoración, equipos deportivos (pelotas especiales del bádminton y flechas), fabricación de moscas artificiales para la pesca, harinas de plumas y fertilizantes (Se descomponen lentamente y liberan gradualmente el nitrógeno). Las características de las plumas varían según la especie, edad, sexo y localización en el cuerpo de las aves. Con frecuencia se clasifican en los siguientes grupos (Hardy y Hardy, 1949):

1. Plumas duras: remeras y timoneras, de la punta de las alas y de la cola. 2. Plumas de la quilla: largas, estrechas, con cañones, de la quilla y parte posterior de los pollos. 3. De media pelusa: con cañones y pelusa, de la mitad inferior de la pechuga. 4. Con pelusa en sus tres cuartas partes: con cañones, cubren la mitad superior de la pechuga. 5. Pelusonas: con cañones duros, en todo el cuerpo. 6. Plúmulas: plumas pequeñas con cañones blandos. 7. Plumones: plumas muy ligeras sin cañones, con fibras de larga longitud. Son tridimensionales y no se pueden unir entre sí. Preparación de las plumas para su uso. Para el aprovechamiento de estas materias primas, deben ser retiradas después del sacrificio, entre mayor sea la edad del ave, se presentara más dificultad para retirarlas. El método adecuado para separar las plumas del cuerpo, es el escaldado y este dependerá del ave con que se este trabajando, por ejemplo: los pollos son sometidos a un escaldado entre 53 y 58 ºC aproximadamente, durante 90-120 segundos, en el caso de los pavos la temperatura es mayor 60 ºC y durante más tiempo, las aves acuáticas se escaldan a 60-63 ºC durante 2,5 minutos y si las plumas no se recuperan se meten en cera a 91 ºC y luego en agua. Cuando las plumas se recuperan hay que sumergirlas hasta 12 horas en una solución de cloruro sódico al 6 %.

Luego de retiradas, las plumas son lavadas para eliminar sangre, polvo, estiércol y suciedad en general. Para realizar esta operación se emplea agua y jabón industrial, pero si es necesario se pueden usar sustancias decolorantes como el cloro, el permanganato de potasio o el peróxido de hidrógeno; de igual forma se utiliza solvente de Stoddard (un tipo de gasolina ligera) para alejar olores


desagradables. Posteriormente con agua limpia las plumas son enjuagadas, para luego ser secadas por medio de aire y de esta manera lograr su esponjamiento; algunas plumas son pulverizadas con aceite mineral para reemplazar de alguna manera las grasas naturales que se han eliminado a lo largo del proceso. Finalmente de acuerdo al fin al que estén destinadas estas materias primas de tipo no convencional se clasifican generalmente por tamaño.

LECCIÓN SIETE. Subproductos y residuos de la industria I. 2. Proceso de elaboración de harina de plumas hidrolizada

Al igual que el recubrimiento de otros animales como pelo y lana, las plumas son fuente proteica, sin embargo la harina de plumas presenta una desventaja y es el hecho de presentar deficiencia en histidina, metionina, triptófano y lisina, no obstante muestra un contenido significativo en arginina, cistina y treonina. La harina hidrolizada de plumas en su composición química tiene además de los aminoácidos anteriormente nombrados, grasa alrededor del 6% y fósforo en un 0.5%. Su contenido de carbohidratos es bajo. Este producto no se debe emplear en la alimentación de animales de granja, destinados a la producción de alimentos, ya que es considerado de alto riesgo por que puede ser transmisor de la EEB (Encefalopatía Espongiforme Bovina), por lo que en la actualidad se esta empleando para alimentación en acuacultura. Diagrama 15. Proceso De Elaboración De Harina De Hidrolizada de plumas

Descripción del proceso de elaboración de la harina de plumas hidrolizada.


Enfriamiento

Detección de

metales

Fermentación

Cribado

Lavado RMP Cocción En Húmedo

Escurrido

Hidrólisis Secado

Secado

Fermentación Triturado

Fermentación

Empacado Distribución


Para que esta harina pueda ser digerible, es necesario realizar una degradación por hidrólisis, ya que las plumas contienen un aporte significativo de queratina (proteína que en estado natural es muy poco digerible, con un valor inferior al 5%, evidenciándose la presencia de bolas de pelo en el aparato digestivo de los animales que la consumen).

Después de recepcionadas y pesadas las plumas son lavadas con agua, para luego ser escurridas bien sea por presión o por secado, de aquí pasan a una cocción con vapor húmedo y agitación constante; posteriormente se realiza una hidrólisis bajo condiciones de elevada presión, es decir de 2.5 – 3.5 atmósferas por un espacio de 1 hora aproximadamente, a una temperatura de 146 oC, esta operación se efectúa para producir la ruptura de los enlaces químicos, que dan estructura a la queratina. Si dicha operación es excesiva se producirá una pérdida nutricional. Últimamente se ha propuesto el empleo de enzimas como la proteasa y queratinasa, como una técnica alternativa al calor.

En seguida las plumas pasan a un enfriamiento y luego a un secado para al momento efectuar una trituración; necesaria para tomar la textura de una harina. Esta pasa por un detector de metales, operación que se realiza por seguridad, después para eliminar las partículas grandes se procede al cribado

Para el control de calidad de la harina hidrolizada de plumas, se emplea la determinación del contenido de cenizas insolubles en HCl, este no debe ser mayor al 3.4%. Este análisis es indicativo de presencia de arena, como agente fraudulento. A continuación se presenta una tabla comparativa entre tres tipos diferentes de harinas: de plumas, de sangre y de otros subproductos venidos de aves. Tabla 5. Composición Química De Tres Tipos De Harinas: De Plumas, De Sangre Y De Otros Subproductos Venidos De Aves .

Componente Harina de

subproductos de aves

Harina de sangre Harina de plumas

Energía metabolizable (kcal/kg)

2.670 3.420 2.360

Proteína (N x 6,25) (%)

50 88,9 86,4

Grasa (%) 13 1 3,3

Humedad (%) 7 7 7

Calcio (%) 3 0,3 0,33


Fósforo (%) 1,7 0,25 0,55

Digestibilidad de la pepsina (%)

90 95,6

Vitaminas (mg/kg)

Riboflavina 11 1,3 2,1

Niacina 40 13 27

Ácido pantoténico 12,3 5 10

Vit. B12 0,31 41 0,08

Colina 5952 280 891

Aminoácidos

Arginina 4,0 3,8 5,4

Ácido glutámico 5,5 10,7

Histidina 1,5 5,2 0,3

Lisina 2,7 8,9 1,7

Leucina 3,7 13 6,7

Isoleucina 2,0 0,9 3,3

Metionina 1,0 1,5 0,4

Cistina 0,7 1,5 4,0

Fenillalanina 2,1 7,3 3,3

Treonina 2,0 4,9 3,4

Triptófano 0,5 1,1 0,5

Tirosina 0,5 3,0 6,3

Valina 2,6 9,1 5,6

Glicina 5,9 4,0 6,3

Fuente. Valores tomados de: National Research Council.1977.

Hasta ahora se ha hablado de harinas proteicas de origen animal, que son obtenidas, luego del secado, es decir a partir de un material sólido. Los principales beneficios que presentan estos subproductos son: la alta concentración de aminoácidos de buena calidad a bajo costo y un perfil balanceado de dichos aminoácidos. También estas harinas son consideradas una buena fuente de energía por sus niveles de grasa que se registran en su composición, de igual


forma se evidencia la presencia de micronutrientes como vitaminas y algunos minerales principalmente fósforo y calcio, entre otros manifestados en trazas. Razón por la cual su empleo es casi exclusivo en la alimentación animal y en fertilizantes. (Remítase a la sección de anexos para poder conocer un poco más la composición química de estas harinas proteicas. Ver anexo 3) A manera de resumen en seguida se presentara un esquema con diferentes clases de harinas de origen animal: figura 11.

Piel. Es el recubrimiento de la superficie de los animales, brindándoles protección contra la acción de agentes físicos, químicos y/o microbiológicos.

El cuero es la piel de los animales, que con una preparación química, brinda flexibilidad y resistencia a la putrefacción. En términos generales se podría afirmar que la producción mundial del cuero proviene de bovinos, caprinos y ovinos, principalmente; aunque en menor proporción también son explotadas pieles venidas de caballos, porcinos, canguros, focas, morsas y algunos tipos de reptiles.

La piel es una materia prima no convencional que por su gran versatilidad (pueden

ser ligeras y flexibles o duras y resistentes) es aprovechada en una gran variedad

de productos, como telas, marroquinería, correas de transmisión de máquinas,

arneses, suelas y empeines para zapatos, guantes, prendas de vestir, artesanías y

gelatina entre otros.

El proceso de producción a partir de las pieles ya curadas, descarnadas, sin pelo y desencaladas, se denomina curtido.

Proceso de elaboración de gelatina industrial

Para la elaboración de la gelatina industrial se puede partir de: recortes de pieles de ternera, tiras de piel de cerdo y de huesos; a continuación se trataran las operaciones involucradas en la obtención de la gelatina. Obtención de gelatina desde huesos. A partir de colágeno.

1. Adecuación de la materia prima: Aquí incluye: obtención de los huesos, molienda (trituración 40 – 50 mm) y detección de metales. 2. Desengrasado: Involucra las siguientes operaciones: calentamiento (80 OC), adición de agua, maceración (por aproximadamente 50 minutos), pulverización (de 5 – 10 mm; generalmente se emplea molino de martillos), tamización y secado. 3. Extracción 4. Filtrado 5. Concentración: de un 20 a un 30% materia seca 6. Esterilización: Se realiza a 140 OC, por un tiempo de 4 a 5 segundos.


Figura 11. Harinas de Origen Animal

Harina de Aves

E s e l p rodu ct o

f i n ame nt e mo l i do

de r i v ado de l a s ang re

c ru da de an i ma le s de

e ng orde , s i n pe l o ,

con t e n i do i n te st i n a l

n i o r i n a , con

e x cep c i ón de n i ve l e s

t r azas i nev i t ab l e s e n

cu a l q u i e r b u en

p roce s o de

manu fact u ra . L a

h ar i n a de s ang re es

más u n i f orme , q ue

l a s h ar i n as de carne

y h ue s o e n cu ant o a

s u con te n i do y

d i g es t i b i l i da d de

p rot e í n a .

E l mé t odo de se cado

e s e l f act or más

i mp ort ant e p ara

de t e rm i nar su

ca l i dad , y a q u e l a s

t e mp e rat u ras a l t a s y

con t i n u as afe ct an l a

d i s p on ib i l i dad de

l i s i n a . E l se cado p or

a s p e rs i ón s e

re conoce como e l

p roce s o p ara

cons e gu i r l o s

me jores n i v e l es de

l i s i n a d i s p on ib l e .

Se producen a

part i r de l

mater i a l só l ido

que queda

después de l a

desh idratac ión

y l a remoc ión de

grasa de l as

asaduras de l os

rastros y

empacadoras .

Aqu í se i nc l uyen

todos l os huesos

y recortes

sobrantes de l

proceso de

man ipu l ac ión .

Es de co l or

dorado a

tostado , con

o l or a carne

fresca y está

d i spon ib le a l o

l argo de l año .

Cons is te en un

producto

obten ido a part i r

de l as partes

mo l idas , no

ut i l i zadas para

a l imentac ión

humana , t a l es

como cabezas ,

patas , desechos

de i ncubadora e

i ntest inos ;

S in i nc l u i r

p l umas , excepto

por aque l l os

n i ve les traza

i nev i t ab les en un

buen proceso de

manufactura .

Ob t e n i da de l a

cocc i ón a p re s i ón de

p l u ma l i mp i a , n o

de s comp ue st a , de l

s acr i f i c i o a v í co l a .

L o i mp ort an te es e l

g r ado de h i dró l i s i s ,

s i l a d i ge st ib i l i dad

e s mu y a l t a ( 9 2%) , es

u na h ar i n a qu e h a

s i do s ob re

p roce s ada ; s i l a

d i g es t i b i l i dad e s

b a j a ( 65 %) q ue es t á

c ru da o con f a l t a de

p roce s am ie nt o .

Su s caract e r í s t i cas

de p e nde rán de l a

ca l i dad de l a s p l u mas

u s adas ; p l u mas

b l ancas - h ar i n a

dorada , p l u mas

ob s cu ras - h ar i n a

café , s i se ag re g a

s ang re es más

ob s cu ra , p e ro me jora

s u con te n i do

n u t r i c i ona l . De be de

t e ne r u n a roma

f re s co .

Son mezc l as de

har inas de

carne , hueso ,

sangre y p l uma

en d i versos

porcentajes ,

que se d i señan

para ajustarse

a l os

requer imientos

de prote ína ,

(aminoác idos ) y

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ex ig idas por

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Harina de Sangre Harina de Huesos

Harina de Huesos y

Carne

Harina de Plumas

Hidrolizada

Mezclas Proteicas

Especializadas



Obtención de gelatina Industrial comestible a partir de cueros

Diagrama 16. Proceso De Elaboración De Gelatina Industrial A Partir De

Cueros

Distribución

Diseñado por: Luz Helena Hernández A. 2008

Cueros de Cerdo

Gelatina Tipo A

Cueros de Vacuno

Gelatina Tipo B

Tratamiento Ácido

Neutralización

Tratamiento Alcalino

Filtración

Prelavado

Extracción

Lavado

RMP

Cortado

Deshidratación

Evaporación

Esterilización

Empacado

Molienda

De ácido

De cal


Descripción del proceso de obtención de gelatina Industrial comestible a partir de cueros

Se recepcionan las pieles ya describadas (escaldado seco o húmedo), se cortan según sea el tamaño de operación y pasan a un prelavado, eliminando las sustancias extrañas, para posteriormente realizar la etapa de hinchamiento de fibras de colágeno, por medio del tratamiento ácido, conocido como tipo A en el caso de los cueros de cerdos o por tratamiento alcalino llamado tipo B como en el caso de los cueros de vacunos, con el fin de producir la desintegración total de los enlaces. En el tratamiento ácido (Tipo A), se puede trabajar con HCl, H2SO3 o H3PO4 básicamente, con una concentración del 1 – 5 %, por un espacio de 10 a 30 horas. En el tratamiento alcalino (Tipo B), se emplea cal del 5 – 15 %, por un período de tiempo de 5 a 12 semanas, para este proceso también se pude usar soda.

La neutralización en el procesamiento de los cueros de vacuno se efectúa con el propósito de ajustar pH por un tiempo de 15 a 30 horas, mientras que en los cueros de cerdo se realiza un lavado para eliminar los excesos de ácido, después se pasa a una extracción que en un caso será la separación de ácido y en el otro la separación de cal, luego se realiza una filtración a presión, también se puede practicar una desmineralización, que consiste en hacer pasar la gelatina por un lecho de resina de intercambio iónico, en seguida se hace una evaporación al vacío, con una concentración del 12 al 25%, una esterilización que se efectúa por medio de un chorro de vapor directo a presión y posterior flameado, una deshidratación con aire de 40 – 55 oC, una molienda que puede ser: realizando presión para formar escamas de gelatina o pulverizando y en seguida cribando para obtener gránulos de gelatina. A continuación se procede al empacado y distribución del producto.

LECCIÓN OCHO. Subproductos y residuos de la industria I. 3.

Elaboración de adhesivos a base de pieles y curtidos.

Los adhesivos también conocidos como colas, son elaborados a partir de las pieles. Estas son lavadas y curadas para convertir el colágeno en cola mediante una extracción con agua, para luego ser lavadas nuevamente, pero esta vez con un álcali como la cal, después es retirado el exceso de este, con ayuda de agua. En seguida y con agitación constante se sumerge en una solución ácida con pH de 6 – 6.5 (ácido mineral, como el sulfuroso). Después de 3 horas de cocción el líquido se separa, obteniéndose la cola. Dicha cocción se sigue realizando con el líquido separado, para conseguir un segundo líquido de menor concentración y por su puesto una cola de menos calidad, este procedimiento se puede repetir alrededor de 8 - 10 veces.

La desventaja de las últimas separaciones es su apariencia, sin embargo por medio de agua oxigenada, dióxido de azufre o bisulfito sódico pueden ser


blanqueadas. Durante la cocción sobrenada la grasa propia de la materia prima, esta debe ser retirada con ayuda de espumaderas.

Finalmente para obtener la cola gelificada, se dispone la solución anterior sobre un sinfín de caucho que pasa por una cámara refrigeradora, luego esta es transferida a las rejillas o mallas de alambre para ser sometidas a corrientes de aire, hasta que las láminas de colas quedan secas.

Curado, curtido y acabado de pieles.

Las materias primas empleadas por la industria del cuero son residuos venidos de la industria cárnica. Después del sacrificio y despelleje del animal, pero antes de iniciarse el proceso de curtido, las pieles en bruto se curan salándolas o secándolas. Cada tipo de piel se puede tratar con distintos procedimientos de curtido, que son seleccionados según el uso al que esté destinado el cuero. Tabla 6. Curado, Curtido Y Acabado De Pieles.

Proceso Propósito/

antecedentes Procedimiento/compuestos

químicos Residuos y

efectos

CURADO DEL CUERO

Curado

El curado preserva las

pieles y previene la

descomposición

Las pieles se salan o enfrían ligeramente. El salado en seco se emplea en áreas menos desarrolladas. Los plaguicidas (tales como pyrethrum, permetrin, p-dicloro- benceno, silicofluoruro de sodio y bórax) pueden prevenir el ataque de insectos durante el transporte.

Las pieles tratadas con plaguicidas generan aguas de lavado que no siempre cumplen las normas de calidad del efluente.

OPERACIONES DE PRECURTIDO

Remojo

El remojo rehidrata la piel, invierte el curado y remueve la suciedad, sangre o excremento de la piel.

En este proceso se emplea hidróxido de sodio, sulfuro, hipoclorito, agentes de remojo, emulsificantes, surfactantes y enzimas.

Se generan residuos sólidos y efluentes putrescibles que contienen un alto grado de DQO y de sólidos suspendidos/ disueltos.


Encalado y apelambrado

El encalado desprende o disuelve el pelambre que se adhiere a la piel.

A la piel se le aplica cal mezclada con sulfuro de sodio. Los compuestos químicos alternativos empleados en este proceso incluyen sulfhidrato de sodio, soda cáustica, sulfato de dimetilamina y compuestos enzimáticos.

Por lo general, el encalado, apelambrado, descarnado y desencalado originan alta DBO en el efluente. Otros constituyentes del efluente de estos procesos pueden incluir sólidos suspendidos y disueltos, alcalinos y sulfuros. Los residuos sólidos pueden incluir pelambre, lodo con cal y materia orgánica putrescible. También pueden descargarse emisiones de derivados del sulfuro de hidrógeno o dióxido de sulfuro durante estas actividades.

El sulfato de dimetilamina es excesivamente tóxico y no debería ser usado durante el encalado y apelambrado.

Descarnado

El descarnado remueve el tejido adiposo del lado carnoso de la piel.

El descarnado puede ocurrir antes o después del encalado o descarnado o apelambrado, en cuyo caso se le conoce como descarnado verde. Este proceso genera efluentes que contienen un alto grado de DBO, de sólidos suspendidos y disueltos.

Desencalado

El desencalado remueve la cal de las pieles y previene la interferencia con operaciones de curtido subsecuentes.

Durante el desencalado, las pieles se lavan con agua y neutralizantes (ácido sulfúrico, hidroclórico, láctico, fórmico, bórico o mezclas de ácidos o sales acídicas). Cuando los ácidos derivados del sulfuro se emplean en el desencalado, es necesario el pretratamiento con peróxido de hidrógeno o bisulfato de sodio para oxidar el sulfuro en el ácido y prevenir la formación de sulfato de hidrógeno. El cloruro de amonio, sulfato de amonio y dióxido de carbono también pueden emplearse en el desencalado.

Macerado

El macerado se emplea para relevar la textura del

Por lo general el material del macerado está compuesto de harina de madera, un agente de desencalado (cloruro de

Los efluentes contienen altos niveles de DBO y de sólidos


cuero. amonio) y una enzima pancreática.

disueltos. Los contaminantes del aire pueden contener gases amónicos (NH3).

Piclaje

El piclaje adapta el pH de las pieles. Esto esteriliza la piel, concluye la acción del macerado y mejora la permeabilidad de la piel para procesos subsecuentes del curtido.

Normalmente, se emplea el cloruro de sodio o sulfato de sodio junto con un ácido (sulfúrico, hidroclórico, acético, fórmico o mezclas). También pueden aplicarse fungicidas tales como tiobenzotiasol o paraclorometacresol.

Por lo general, los efluentes de este proceso son ácidos y contienen niveles elevados de sólidos disueltos.

Desengrasado

El desengrasado mejora la calidad de los cueros.

Los surfactantes y solventes tales como carbonato de sodio para pieles de cerdos y el aguarrás, queroseno, monoclorbenceno o percloroetileno para pieles de becerro, se emplean como desengrasadores.

Por lo general, los efluentes de los desengrasadores contienen altos niveles de DBO y de sólidos suspendidos y disueltos. Los desengrasadores solventes generan un residuo grasoso que requiere disposición, mientras que los surfactantes generan aguas residuales que contienen grasa disuelta que debe tratarse antes de su descarga.

OPERACIONES DE CURTIDO


Curtido con cromo

Los agentes del curtido con cromo se aplican a las pieles para obtener un cuero estable y durable.

Se emplea sal de cromo, sulfato de cromo básico trivalente y complejos hidratados. Durante este proceso se emplea el bicarbonato de sodio para ajustar el pH; como agentes enmascaradores se emplean formato de sodio, talato y sales o ácidos dicarboxílicos y, en casos en que las pieles deben almacenarse o transportarse en condiciones de wet blue, se emplean fungicidas

Los efluentes de estos procesos pueden contener excedentes, material de curtido agotado y/o lavado (incluido el cromo y otros metales). Los residuos sólidos (lodos) generados durante el proceso contienen taninos vegetales, cromo y otros metales y deben ser eliminados como residuos sólidos.

Los efluentes ácidos que contienen agentes químicos no usados serán generados durante el lavado subsecuente. Algunos efluentes serán tóxicos. El tratamiento producirá un lodo que requiere disposición.

Por lo general, los residuos sólidos generados no derivan directamente del curtido; sin embargo, los sólidos de

Curtido con tintes

vegetales

Este proceso, aunque se emplea menos que el curtido con cromo, aún se usa para curtir cueros para suelas, monturas y otros usos especiales.

A menudo se emplea como agente de curtido la corteza de árboles o madera que se extrae de manera acuosa y se le agrega sulfuro.

Curtido sintético

El curtido sintético (sintanos) se emplea solo o con taninos que emplean cromo o tintes vegetales como recurtidores o curtidores primarios de cueros especiales.

Por lo general, los sintanos son productos sulfonados del fenol, cresol y naftaleno, o resinas derivadas de ácidos poliacrílicos.


procesos previos pueden contaminarse con agentes de curtido tóxicos durante este proceso.

Curtido alternativo

Los agentes del curtido alternativo se emplean como agentes primarios de curtido o para complementar los curtidores convencionales ya mencionados.

Los curtidores alternativos son las sales de aluminio, sales de titanio, formaldehídos, sales de circonio, aceite de bacalao (para gamuza) y glutaraldehídos.

Debido a su alto grado de toxicidad, el uso de formaldehídos (para gamuza) se está eliminando.

OPERACIONES DE POSTCURTIDO

Alteración mecánica

Para nivelar la superficie del material.

Una serie de alteraciones mecánicas incluyen el prensado para remover el exceso de humedad, la división y raspado para nivelar el material y el recorte.

Los efluentes generados contienen agentes de curtido no fijados tales como taninos vegetales, cromo u otros metales. Los recortes y raspaduras del cuero se eliminan como residuos sólidos.

Operaciones de curtido en

húmedo

Este proceso estabiliza el cuero

El curado puede incluir: neutralización (con un álcali o sintano suave), recurtido (con combinaciones de cromo, tintes vegetales, glutaraldehído o agentes sintanos); acondicionamiento y ablandamiento (con aceites sulfonados de pescado,

Los efluentes generados pueden contener aceites, tintes, blanqueadores y excedentes, materiales de curtido agotados y/o lavados


animales o vegetales, minerales o aceite sintético); y/o tinturado o blanqueado (con ácidos, o tintes especiales).

(incluidos taninos vegetales, cromo y otros metales).

Secado y acabado

Después de remover el exceso de humedad, la textura de la piel se trata mecánicamente y se aplican los acabados superficiales.

El material se seca y se le da un acabado mecánico con agentes superficiales aplicados por aspersión o prensado con rodillo. Los recubrimientos superficiales pueden ser tintes o pigmentos derivados o no de solventes dispersados en un aglutinante (por lo general caseína, acrílico o polímero de poliuretano). También pueden aplicarse revestimientos con laca nitrocelulosa o uretana.

Las emisiones de solventes son un grave problema ambiental. También son de interés los polvos generados por el recortado y raspado.

Fuente. CEPIS Publicaciones. Guía Para El Tratamiento, Almacenamiento Y

Disposición De Residuos De Curtiembres.

LECCIÓN NUEVE. Subproductos y residuos de la industria I. 4.

Páncreas. Es una glándula de los animales vertebrados que consta de una parte exocrina, la cual produce el jugo pancreático, que vierte en el intestino y contribuye a la digestión por medio de sus enzimas, y otra endocrina, que produce la hormona insulina.

El páncreas es un subproducto empleado ampliamente por el sector farmacéutico en la obtención del extracto de insulina concentrado y en la producción de pancreatina, a continuación se presentan los diagramas de elaboración de estos dos productos.

Proceso de obtención de extracto de insulina concentrado.

La insulina es la hormona que actúa sobre el metabolismo de los carbohidratos, proteínas y grasas, aumentando la tasa de utilización de la glucosa, de igual manera propicia la formación de proteínas y el almacenamiento de grasas. Principalmente regula la cantidad de glucosa existente en la sangre.


Diagrama 17. Proceso De Obtención de Extracto de Insulina Concentrado

Proceso de obtención de pancreatina.

La pancreatina es una enzima digestiva, es decir es una proteína compleja que participa en la digestión y que produce cambios químicos en otras sustancias. Para la obtención de esta enzima se utilizan páncreas bovinos y porcinos generalmente. En el diagrama 18 se presenta el proceso de obtención de la pancreatina.

Hormonas. Son sustancias que poseen tanto los vegetales como los animales, en cargadas de regular procesos del organismos tales como: crecimiento, metabolismo, reproducción y en general el funcionamiento de diferentes órganos. En los animales las glándulas endocrinas son las encargadas de segregar las hormonas.

Diseñado por: Luz Helena Hernández A

2008.

Separación de

Tejidos - proteína

ón

Sobrenadante

Concentración al vacío

Sobrenadante

Cristales de Insulina

Decantación

Grasa

Adición de (NH)4SO4

Ajuste

pH

Fermentación

Picado RMP Extracción con etanol


Diagrama 18. Proceso De Obtención de Pancreatina

Obtención de hormonas25.

Los métodos adoptados para la extracción de hormonas a partir de glándulas de animales corresponden a su estructura química. La epinefrina conocida también como adrenalina, se obtiene de la glándula adrenal mediante una extracción con agua acidulada. Las hormonas proteínicas o pépticas se alteran con el calor y se extraen con soluciones acuosas con un pH ajustado, con la adición de ácido acético glacial seguido de precipitación fraccionada con disolventes orgánicos como el etanol, acetona o éter. Las hormonas esteroides deben tratarse con disolventes orgánicos como alcohol, acetona y n-butanol.

El sistema para la preparación hormonal más utilizado es el siguiente: los lóbulos anteriores de la pituitaria obtenidos de bueyes, se trituran y se deshidratan con acetona a – 10 oC y se muelen. El polvo seco se deja por 24 horas con solución de hidróxido de calcio a pH 11.5 y luego se reduce el pH a 8.7 adicionando dióxido de carbono. La parte que sobrenada se recoge con sulfato amónico 2M. El precipitado formado se disolve en agua y se repite la precipitación con sulfato de amonio.

El precipitado final se dializa para libelarlo de sales y el producto insoluble se disuelve en agua acidulada a pH 4. La solución se trata con cloruro sódico 0.1M. Se separa el precipitado y al sobrenadante se le añade NaCl 0.5M y se dializa para libelarlo de sales.

La solución dializada se ajusta a pH 5.7 – 5.8, centrifugando el precipitado y lo que sobrenada se alcaliniza a un pH 8.8.El líquido claro se trata con sulfato amónico

25

Méndez Martínez Raúl. 1993. Aprovechamiento de subproductos agropecuarios. Unisur.


Sobrenadante

ón

Embalaje

Centrifugación Evaporación

Fermentación

Atomización Grasa

Distribución

Picado RMP Extracción con H2O y ClCH3


1.65M a pH 7. El ajuste del pH y el tratamiento con sulfato de amonio se repite 3 veces. Luego se dializa nuevamente el último precipitado con sulfato amónico ajustado el pH a 5.7 – 5.8 y después a 8.7 – 8.8 como antes. Finalmente se precipita la solución a pH 6.8 – 6.9 en ausencia de sulfato de amonio. El precipitado es la hormona que se puede cristalizar.

Patas. Extremidades de los animales, destinadas a la alimentación. De estas

se puede obtener gelatina comestible, harina y grasas para obtener aceite comestible.

Proceso de elaboración de gelatina de pata de res

Descripción del proceso de elaboración de gelatina de pata de res. Las patas previamente lavadas y escaldadas se recepcionan y se pesan, para luego pasar al pelado que se realiza en agua a 75 oC, por 30 minutos en donde son retirados los pelos y los cascos, si es necesario las patas son pasadas nuevamente por el agua caliente. La separación de la médula se efectúa por medio de una sierra eléctrica o manual abriendo el metacarpo y metatarso. La médula o grasa obtenida es refrigerada o congelada para posteriormente ser usada en otros procesos. La cocción se realiza en agua por aproximadamente 12 horas de ebullición, si por algún motivo las patas no fueron abiertas igualmente son sometidas a cocción. Después de la operación anterior la solución es sometida a una filtración con el fin de separar tanto los huesos como la grasa, del líquido de cocción por medio de un tamiz fino. Los huesos son destinados a la elaboración de harina y la grasa es refinada para obtener aceite de consumo humano.

El endulzado se realiza con panela del 45 al 50%, con adición directa, luego se concentra en ebullición hasta 68 – 70 oBrix, posteriormente el líquido concentrado se pasa por un tamiz fino para eliminar posibles materiales extraños venidos generalmente de la panela. En el caso de la gelatina morena el líquido es pasado a moldes y a un enfriamiento que generalmente se realiza a temperatura ambiente; en la gelatina blanca el líquido es sometido a un blanqueo por medio de batido hasta obtener el color y la consistencia deseada, después esta masa es moldeada en maizena para facilitar su posterior corte.

Finalmente tanto la gelatina morena, como la blanca son empacadas y distribuidas.

LECCIÓN DIEZ. Subproductos y residuos de la industria I. 5


Diagrama 19. Proceso De Elaboración De Gelatina De Pata De res

Distribución


Gelatina Morena Gelatina Blanca

Moldeado

Cocción

Filtración

Separación de la médula

Hueso - Grasa

Enfriamiento

RMP

Pelado

Blanqueo

Endulzado

Concentración

Empacado

Corte

Filtración

Moldeado


Intestinos. Son una porción del tracto digestivo situado entre el estómago y el ano, este se encuentra plegado en muchas vueltas en la mayoría de los vertebrados. A los intestinos de bovinos, porcinos, ovinos y caprinos se les conoce como tripas naturales empleadas en la elaboración de productos cárnicos embutidos.

Entonces las tripas naturales se pueden definir como el intestino delgado y grueso de las especies bovina, ovina, caprina, porcina y equina. Aquí también incluyen los esófagos y vejigas de bovinos y porcinos, que tras las manipulaciones necesarias sirven como materias primas en un proceso tecnológico de productos alimenticios. A continuación se muestran las formas de los intestinos empleados en la industria cárnica. (Ver figura 12).

Preparación y conservación de tripas naturales.

Preparación. Luego de la evisceración, se desenredan y estiran los intestinos. Se deben separar de las tripas las membranas que estas contienen, de igual forma se deben retirar las fracciones adiposas, después se vacía el contenido y se lava la parte interna con agua tibia con el propósito de desengrasarlas, luego se realiza un raspado tanto de la parte interna como de la externa, teniendo la precaución de no perforar y retirar totalmente la capa mucosa. Posteriormente las tripas se introducen en una solución de agua con vinagre al 10% por 24 horas. Transcurrido este tiempo las tripas ya se encuentran listas para su conservación o para su uso. Figura 12. Formas De Las Tripas Naturales Empleadas En La Industria Cárnica

Fuente. Administración Nacional De Educación Pública. Departamento de

tecnología educativa. Conservación de alimentos. Módulo 6. Ficha 44


Conservación. En la preservación de las tripas naturales se emplean tres técnicas, a saber: conservación con sal, secado natural y deshidratación con inyección de aire.

1. Conservación con sal. Las tripas ya preparadas se salan bien sea en seco o en húmedo: este salado evita el enranciamiento del material La salazón se realiza en capas alternas (sal – tripa) en donde la primera y la última capa deben ser de sal. Luego para garantizar un proceso homogéneo se aplica presión.

2. Secado natural. Luego de la preparación, los intestinos son colgados al medio ambiente, cuidado de no recibir sol de forma directa. Por lo general a las tripas tratadas por este método sufren una aplicación de compuestos químicos.

3. Deshidratación con inyección de aire. En esta técnica se inyecta aire al interior de la tripa. Con cierre en los extremos, los intestinos son colgadas con aplicación de ventilación bien sea natural o artificial. Posteriormente el aire es retirado y las tripas ya deshidratadas enrolladas.

Las tripas consideradas aptas para embutir deben ser: Sanas, limpias y transparentes. En el Anexo 4, encontrara las características y usos de las tripas naturales.

II. Proceso de Elaboración de Productos cárnicos

Cuando se habla de elaboración de productos cárnicos se hace referencia a: productos crudos, escaldados, cocidos, especialidades cárnicas y jamones, en carnes venidas de bovinos, porcinos, ovinos, caprinos y aves. Y en enlatados, congelados y productos empacados al vacío, venidos de pescados y mariscos Basicamente los subproductos y residuos generados en esta industria son huesos, liquidos de escaldado y cocción, cartílagos, pieles, aletas,caparazones, pinzas, agallas y grasa principalmente. De estas materias primas no convencionales se pueden obtener como ya se ha nombrado anteriormente, harinas basicamente para alimentación animal, pieles curtidas (que en procesos de elaboración de productos cárnicos es basicamente en pieles de pescados), sustancias presentes dentro de su composición química, concentrados para elaboración de caldos en cubos, polvo o granulados para alimentación humana y extracción de aceites entre otros. Extracción de proteina a partir de recortes de carne. En el proceso de separación mecánica de la carne se obtiene una gran cantidad de residuos del deshuesado basicamente mecánico de pescados y pollos. La composición de estos residuos es variable y depende del tipo de tejido deshuesado y del proceso realizado, pero tiene una composición media del 17 % de proteínas y el 13 % de grasa (Jackson, 1982).


La proteína presente en estos recortes de carnes es fundamentalmente colágeno, aunque hasta el 20 % de proteínas pueden ser de origen sarcoplásmico o miofibrilar. La extracción de dichas proteínas puede realizarse mediante solventes del tipo de las soluciones de cloruro sódico o por la técnica del tratamiento alcalino seguido de una precipitación ácida. Un procedimiento de extracción incluye el masajeado de los tejidos deshuesados a pH 10,5 a una temperatura de 23 ºC por un periodo de tiempo de 30 a 60 minutos. Después de este tratamiento el extracto líquido se puede separar del residuo sólido por centrifugación y el pH se puede ajustar a 5,5 con ácido clorhídrico 1 N para precipitar las proteínas solubles. Las proteínas coaguladas pueden separarse del líquido también por centrifugación o filtrado.


El Azúcar Y Otros Edulcorantes En Los Estados Unidos:

¿Contienen Productos Animales?

Este artículo apareció originalmente en el Vegetarian Journal. Reproducido con el permiso del Vegetarian Resource Group.

Apartes.

El Azúcar Refinado

Algunos vegetarianos evitan el azúcar refinado porque su procesamiento puede utilizar un filtro de huesos carbonizados. Un filtro de carbono activado, a veces fabricado con huesos, decolora el azúcar para hacerlo blanco mediante un proceso de absorción. Aunque los filtros de hueso son utilizados por algunas de las principales compañías azucareras, no son usados para producir todo el azúcar refinado.

Los dos tipos principales de azúcar refinado producidos en los Estados Unidos son el de remolacha y el de caña. El azúcar de caña se produce principalmente en Florida, California, Luisiana, Hawai y Texas. El azúcar de remolacha se produce en los estados situados en la parte central de los Estados Unidos. Gran parte de la caña de azúcar es realmente importada.

Según los productores de azúcar de remolacha, los azúcares de la remolacha y de la caña son nutricionalmente equivalentes y generalmente no se puede apreciar ninguna diferencia en su sabor. Ambos se componen de sacarosa. La producción y venta de cada tipo de azúcar son aproximadamente iguales.

Las refinerías de azúcar de remolacha nunca usan filtros de huesos en su proceso porque este tipo de azúcar no requiere un procedimiento extensivo de decoloración. El azúcar de remolacha puede ser refinado con un filtro principal de presión y un sistema de intercambio de iones. El azúcar de remolacha es popular

http://www.vrg.org/


en el Medio Oeste porque se produce en esta área. Generalmente se le conoce como azúcar granulado. El azúcar de remolacha se está haciendo más corriente en los Estados Unidos debido a que el Gobierno Federal subvenciona esta industria.

Casi todas las refinerías de azúcar de caña requieren el uso de un filtro específico para decolorar el azúcar y absorber los materiales inorgánicos. Este proceso de blanqueado sucede hacia el final del proceso de refinado del azúcar. El filtro puede ser de huesos calcinados, carbono granulado, o un sistema de intercambio de iones. El carbono granulado tiene una base de madera o carbón, y el intercambio de iones no necesita el empleo de ningún producto animal.

Los huesos de vaca son el único tipo utilizado para obtener huesos carbonizados. Según la Asociación Azucarera y varios grandes productores de azúcar, todas las vacas han muerto por causas naturales y no provienen de la industria cárnica. Los huesos carbonizados no pueden ser producidos o comprados en los Estados Unidos.

Los huesos carbonizados se obtienen de huesos de ganado procedente de Afganistán, Argentina, India y Pakistán. Los huesos blanqueados por el sol son comprados por comerciantes escoceses, brasileños y egipcios, que los venden a la industria azucarera de los Estados Unidos después de ser utilizados primero por la industria de la gelatina.

Los huesos se calientan hasta una temperatura extremadamente alta, lo que provoca un cambio físico en la composición de los huesos. Los huesos se convierten en carbono puro antes de ser usados en una refinería. El azúcar refinado no contiene ninguna partícula de hueso y por tanto están certificados como kosher (N. del T.: autorizado por la ley judía). Los huesos carbonizados simplemente quitan las impurezas del azúcar, pero no pasan a formar parte del mismo.

Cada filtro individual de huesos carbonizados, como los de carbón granulado, puede ser usado durante varios años. Deben ser limpiados continuamente para eliminar los depósitos de azúcar. Las empresas que utilizan huesos carbonizados afirman que es más económicamente viable y eficiente que otros tipos de filtros. Muchas refinerías de caña usan huesos carbonizados. Domino, el mayor productor de azúcar de los Estados Unidos, emplea huesos carbonizados en el proceso de filtrado. Las refinerías de caña de Savannah Foods, el segundo mayor productor de azúcar, también usa huesos carbonizados. California and Hawaian Sugar emplea filtros de huesos además de filtros de carbono granulado e intercambio de iones. Todas estas empresas utilizan los huesos carbonizados en el proceso de refinado del azúcar moreno, el azúcar en polvo (azúcar mezclado con almidón de maíz) y del azúcar blanco.

Algunas refinerías de caña no utilizan huesos. Refined Sugar, productores del Azúcar Jack Frost, afirman usar carbono granulado en lugar de huesos


carbonizados por razones económicas. El azúcar Florida Crystal es un azúcar de caña que no ha pasado a través de huesos. Aunque el azúcar Florida Crystal posee un color pajizo, las impurezas han sido eliminadas.

Algunas etiquetas de los envases de azúcar parecen indicar que el producto es azúcar puro, pero todo el azúcar comercial ha sido sometido a algún refinamiento. El azúcar puro genuino no puede ser comprado y vendido al consumidor general en los Estados Unidos según las regulaciones de la Food and Drug Administration, por no ser adecuado para el consumo humano.

El azúcar Turbinado es un producto obtenido separando los cristales en bruto de la caña de azúcar en una centrifugadora y lavándolos con vapor. Según Domino Sugar, el azúcar turbinado no se pasa a través de un filtro de huesos porque su color moreno es conveniente.

El refinado del azúcar conlleva una serie de fases, que incluyen la aclaración y un paso inicial en el que se añade jarabe de azúcar. Los agentes aclarantes son el hidróxido de calcio, el ácido fosfórico y la poliacrilomita. El azúcar empleado en el jarabe inicial es un azúcar bruto intermedio que todavía no ha pasado a través del filtro de huesos.

Si tu única razón para no consumir azúcar refinado es el uso de huesos carbonizados, deberías considerar comprar azúcar que no haya sido pasado por esos filtros. El azúcar refinado de remolacha, que nunca emplea huesos, a menudo viene etiquetado como azúcar granulado fino. C & H produce un azúcar que no ha sido pasado por filtro de huesos. Está etiquetado como azúcar puro lavado. El azúcar de caña, que a veces usa filtro de huesos, se indica como azúcar de caña en el envase.

Melazas

Uno de los subproductos del refinado de azúcar es la melaza. La melaza que consumen los seres humanos se deriva sólo del azúcar de caña. Algunas melazas se obtienen hirviendo directamente la caña de azúcar.

Muy diversas calidades de melaza corresponden con el sabor y el nivel de procesado de la melaza. La melaza negruzca es la melaza de calidad inferior de todas las existentes debido a sus cualidades de oscuro y amargo. Todas las melazas contenidas en alimentos graduados son no sulfuradas.

La melaza de azúcar de remolacha no es adecuada para el consumo humano por ser demasiado amarga. La melaza de remolacha se da a las vacas lecheras y otro ganado vacuno. El jarabe es añadido a su comida para hacerla más dulce. La melaza de remolacha se vende también a las industrias de la levadura.


El jarabe de melaza que consumen los humanos no ha sido pasado a través de filtros de huesos ni de carbono. Alrededor del 95 por ciento de la melaza se separa antes de que el azúcar se pase a través del filtro de huesos o carbono. Cualquier melaza que ha pasado a través del filtro se usa para alimentar animales o para fermentación. Las empresas de la melaza suelen comprar su producto inicial a las refinerías de azúcar y después refinan más el jarabe. No utilizan ningún tipo de filtro porque no desean eliminar el color moreno. El azúcar moreno es básicamente azúcar refinado con melaza añadida. El azúcar moreno producido por la industria de la remolacha utiliza melaza de caña, pero esta melaza no ha pasado a través del filtro de huesos. Las empresas de la caña de azúcar que usan huesos carbonizados los utilizan para refinar azúcar moreno.

Lectura Complementaria II

Las Plumas Como Residuo Agroindustrial: Su Utilización Biotecnológica Para Producir Insumos De Interés Industrial

Bernal, C. Bertsch, A. Coello, N. Estrada, O. Hasegawa, M. Moccó, Y.

Las plumas son un subproducto de la industria avícola, ricas en proteína (principalmente queratina), que se generan en grandes cantidades como resultado del procesamiento de las aves de corral.

Por muchos años las plumas han sido objeto de estudios alimenticios para utilizarlas como suplemento proteico en la nutrición animal. Así, la industria avícola se ha beneficiado de su uso a la vez que contribuye a disminuir el impacto ambiental producto de su acumulación. Industrialmente las plumas se procesan a alta presión y temperatura para producir la harina de plumas. Sin embargo, este producto tiene dos limitaciones importantes: desequilibrio aminoacídico y baja digestibilidad. A pesar de ello la harina es utilizada en la nutrición de aves de corral (5%), trucha arco iris (15%), camarones (33%) y salmones (40%), pero requiere ser suplementada con aminoácidos, especialmente L-lisina.

Su valor nutricional puede ser mejorado mediante acción microbiana por la modificación de la estructura de la queratina e incremento del contenido aminoacídico. De allí el creciente interés en desarrollar métodos alternativos para el tratamiento de las plumas con el fin de mejorar su calidad nutricional e incluso desarrollar nuevos productos de mayor valor agregado (enzimas, pigmentos).

La investigación se realizó con la cepa bacteriana LPB-3 de Kocuria rosea, aislada del suelo, para determinar su potencial productor de harina de plumas fermentadas, enzimas y pigmentos carotenoides en fermentación sumergida de plumas. Bajo estas condiciones:


1) K. rosea excreta al menos dos enzimas proteolíticas, capaces de degradar queratina, colágeno y elastina.

2) la harina de plumas enriquecida con las células de K. rosea contiene principalmente proteína (67%), cuya digestibilidad in vitro (88%) es similar a la reportada para la harina de plumas convencional.

La biomasa bacteriana mejora el contenido de los aminoácidos esenciales lisina, histidina y metionina en la harina fermentada. Además, por datos espectrométricos se detectó que la bacteria sintetiza astaxantina, un pigmento rosanaranja, de utilidad en la agroindustria para mejorar la pigmentación de ciertos alimentos y en la acuicultura de salmónidos.


CAPITULO TRES

APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS DE LA INDUSTRIA ANIMAL. PARTE II

LECCIÓN ONCE. Aprovechamiento de subproductos y residuos animales II.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE LA INDUSTRIA LÁCTEA.

Diariamente se generan volúmenes significativos de subproductos por la industria láctea, que podrían resumirse de la siguiente forma: Figura 13. Subproductos De La Industria Láctea

Lactosa Se consigue del suero de la producción del queso.

Empleo: Como transportador de especias y sabores, en alimentos, para transportar ingredientes activos de medicinas en forma de tabletas, en la industria farmacéutica.

Caseína Se obtiene del proceso de la leche desnatada.

Empleo: Fuente de proteína en alimento animal, arequipe para rellenos, requesón, amasados en panificación, cosmetología, extracción de lactosa, lactatos y ácido láctico.

Lactosuero Se obtiene de la fabricación de quesos.

Empleo: Fuente proteica en alimento humano y animal, arequipe para rellenos, requesón, amasados en

panificación, bebidas lácteas, cosmetología, extracción de lactosa, lactatos y ácido láctico.

Leche Desnatada Se recolecta en la producción de mantequilla.

Empleo: Fuente de proteína en confitería, leche desnatada, polvo para enriquecer harina, en helados bajos en grasa.

Proteínas séricas Se obtiene de la elaboración de quesos.

Empleo: Como ingrediente de productos horneados, helados, relleno de carnes, confitería; alimento animal; como materia cruda para la extracción de lactosa.

Subproductos de la leche


A parte de los subproductos nombrados anteriormente la industria láctea origina también residuos, como: aromas, polvos y aguas residuales; estas últimas contienen proteínas, azúcares, grasas, residuos agregados, entre otros. Estos agentes contaminantes implican especialmente una alta DBO (demanda bioquímica de oxígeno), DQO (demanda química de oxígeno), TSS (Total de sólidos suspendidos) y TSD (Total de sólidos disueltos), ocasionados estos principalmente por el procesamiento de crema, mantequilla y queso. La siguiente tabla manifiesta los valores generados en las lecherías:

Tabla 7. Producción De Contaminantes En La Industria Láctea

Descripción

Producción

DBO 0,8 a 2,5 kg/ton de leche

DQO alrededor de 1.5*BOD

TSS 100-1000 mg/l

TSD fósforo 10-100 mg/l alrededor del 5% de DBO de nitrógeno

Fuente. LENNTECH. (2008). Lecherías.

Lactosuero.

Es el subproducto que se produce en mayor cantidad en la industria láctea. El Lactosuero es el líquido sobrante tras la precipitación y separación de la caseína presente en la leche. Dicha solución representa del 85 al 90% del volumen total de la leche y retiene cerca del 55% de su composición nutricional, no obstante este suero es un gran contaminante de las fuentes hídricas debido a su gran DBO (demanda bioquímica de oxígeno), causada por la lactosa fundamentalmente. El Lactosuero es una materia prima no convencional (líquido fluido, de color verdoso-amarillento, generalmente turbio, de sabor fresco, tenuemente dulce, de carácter ácido) con un valor nutricional nada despreciable ya que contiene aminoácidos esenciales, minerales como potasio, sodio, calcio, fósforo, magnesio y en forma de sales minerales como el zinc, hierro y cobre; además contiene vitaminas del complejo B, A, C, D y E, todos estos componentes de gran disponibilidad y coeficiente de uso para el organismo humano.

Clases de Lactosuero


Lactosuero dulce. Es el obtenido a partir de una coagulación enzimática, usando un cuajo generalmente de origen animal. Este puede ser líquido o en polvo cuando ha sido sometido a una evaporación del agua.

Lactosuero ácido. Es logrado por una acidificación de orden natural de la leche o por la adición de ácidos orgánicos como acético, cítrico, láctico, etc. Igual que el anterior puede ser líquido o en polvo cuando a sido sometido a una evaporación del agua.

Lactosuero deslactosado. Es aquel elaborado a partir de la hidrólisis de la

lactosa, se permite sólido o en polvo.

Lactosuero desmineralizado. Es conseguido por la sustracción de sales contenidas en los sueros líquidos dulces y frescos por electrodiálisis o por intercambio iónico de resinas. Este puede ser líquido o en polvo cuando a sido sometido a una atomización, en cámara secadora al vacio.

Lactosuero forrajero en polvo. Es obtenido a partir del suero líquido, fresco y

dulce, cuando se retira la lactosa que se ha cristalizado en los procesos de concentración y cristalización. El líquido venido del filtrado de los cristales y las aguas del lavado de éstos, se combinan, se concentran y se pulverizan por atomización en cámara secadora al vacío.

LECCIÓN DOCE. Lactosuero.

Producción de ácido láctico a partir del Lactosuero

Mediante la bioconversión se logra aprovechar el Lactosuero como sustrato para el crecimiento y reproducción de organismos microbianos aptos para generar ácido láctico. El principio básico para este proceso consiste en emplear la bacteria Lactobacillus helveticus, la cual se alimenta de los nutrientes aportados por el Lactosuero (principalmente la lactosa), convirtiéndolos en ácido láctico; en esta reacción fermentativa también hay producción aunque en menor proporción de ácido acético y dióxido de carbono. El ácido láctico producido es empleado en diferentes campos a nivel industrial como, el farmacéutico, el textil, el cosmetológico y por su puesto el alimenticio. Descripción del proceso de elaboración.

RMP. El suero llega al lugar de proceso procedente de la elaboración de quesos que involucren dentro de sus materias primas leche ácida, como el caso de los quesos cocidos (Mozzarella, doble crema, pera, Chitaga, ricota, etc.), es decir que aquí es recepcionado el suero principalmente ácido.


Desproteinización. Para esta operación se emplea un tratamiento térmico, por 20 minutos a 115 oC, en autoclave, luego se baja la temperatura a 4 oC, por un término de 24 horas.

Decantación. Después de conseguir una precipitación en la operación anterior, se procede a separar por diferencia de densidad y con ayuda de la gravedad las proteínas precipitadas.

Filtración. El fluido venido de la decantación se filtra haciéndolo pasar por tierras diatomeas, dispuestas sobre cualquier otro sistema de filtración.

Diagrama 20. Proceso De Obtención de Ácido Láctico A Partir De Lactosuero

Enriquecimiento del suero. Para favorecer una mayor tasa de desarrollo microbiano es necesario enriquecer el medio (el suero); esto se logra con ayuda de extracto de levadura y peptona tripsica de caseína, en una proporción de 20 g/L y 10 g/L, respectivamente. Ajuste de pH. Según el proceso fermentativo que se va a emplear el pH necesario es el comprendido entre 6.5 – 6.8, para ajustar dicho pH se usa HCl 10N. Esterilización. Esta operación se efectúa en autoclave por 20 minutos a una temperatura de 115 oC. Inoculación. Esta se realiza con una siembra del 10% de cultivo microbiológico. La inoculación se puede realizar con Lactobacillus bulgaricus, pero se obtienen mayores rendimientos con el Lactobacillus helveticus. Incubación. Para que se presente un buen crecimiento de la bacteria, la incubación se deja por un período de 6 - 8 horas a 40 oC.

Diseñado por: Luz Helena Hernández Amaya. 2008.

Filtración

ón

Esterilización

Decantación

Incubación

Fermentación

Inoculación

Ajuste de pH

Fermentación

Desproteinización RMP

Enriquecimiento del suero

Extracción

Envasado Distribución


Fermentación. En esta operación se deben controlar las condiciones tanto de temperatura como de tiempo, venidas de la incubación, para garantizar una buena producción de ácido láctico. Extracción. Luego de la fermentación el ácido láctico es obtenido, este se extrae de la mezcla y se separa de los residuos de la levadura. Envasado. El ácido producido es envasado de tal forma que sus características se conserven.

LECCIÓN TRECE. Lactosuero dulce

Obtención de proteínas a partir del Lactosuero dulce

Gracias a las propiedades fermentativas de las bacterias como los Lactobacillus acidófilos, se pueden obtener proteínas de tipo lactoalbumina y lactoglobulina, presentes en el suero dulce, de un gran valor para la alimentación humana ya que contienen cisteína y metionina (aminoácidos esenciales).


Descripción del proceso de obtención de proteína del lactosuero dulce Recepción y análisis del lactosuero: El lactosuero se recibe y analiza, microbiológicamente, físico-químicamente (densidad, acidez, grasa, proteína, lactosa y minerales) y sensorialmente (color, aspecto y aroma).

Descremado: El lactosuero se pasa por una centrífuga o clarificadora denominada descremadora utilizada en la industria láctea de 300 a 6000 r.p.m.

Microfiltración: El lactosuero descremado se pasa por una membrana o cassete pellicom de porosidad máxima de 0.22 micras, con el fin de eliminar microorganismos y finos de caseína.

Ultrafiltración: El lactosuero resultante, se pasa por una membrana o cassette elaborado en polisulfona con porosidad límite de peso molecular nominal de 10.000, con el fin de separar y concentrar las proteínas disueltas (lactoalbúmina y


lactoglobulina) y minerales que están en el retenido y un filtrado o solución de lactosa, minerales y agua.

Diafiltración: El concentrado retenido se lava con agua destilada a volumen constante, para obtener una solución de minerales que generalmente se desecha y un concentrado de proteínas que se caracteriza instrumentalmente.

Empaque y almacenamiento: Las proteínas concentradas se empacan y almacenan bajo condiciones de temperatura y humedad controladas para garantizar su conservación o se deshidratan o se empacan.

El permeado: Es un subproducto líquido, de color verde amarillento, con pH 5,6 – 6,5 obtenido en la extracción de las proteínas del lactosuero. Presenta aproximadamente 18 % de sólidos, compuesto de 16% de lactosa, 0,60 % de proteína, 0,20 % de grasa; 1,20 % de cenizas y 0,36 % de ácido láctico, por lo tanto, es esencialmente energético empleado para formulaciones de alimentación animal, aunque su procesamiento es bajo a nivel mundial. Lactosa. (C12, H22, O11). Es un disacárido formado por glucosa y galactosa. La lactosa es también llamada el azúcar de la leche.

La lactosa parece ser el factor que limita la producción de leche; es decir, que la cantidad de leche producida depende de las posibilidades de síntesis de la lactosa en la mama; es el elemento soluble más abundante y su actividad osmótica global es mucho más elevada que la de los otros componentes. La lactosa no es simplemente un glúcido energético para los seres humanos y para numerosos animales es, en la práctica la única fuente de galactosa que es un componente de los tejidos nerviosos. La lactosa es el componente de la leche más débil frente a la acción microbiana. La leche es fácilmente presa de bacterias de diversos tipos, que transforman la lactosa en ácido láctico y en otros ácidos alifáticos; transformación a veces nociva y frecuentemente muy útil.


LECCIÓN CATORCE. Obtención de lactosa - Huevos

Obtención de Lactosa a partir del permeado

RMP. El suero obtenido de la elaboración de queso, es recepcionado, mediante una filtración.

Higienización. Se realiza para destruir carga microbiana y para inactivar enzimas presentes en el lactosuero. Por lo general se efectúa a 70ºC durante 15 segundos.

Desnatado. Operación mediante la cual se separa la materia grasa del resto del lactosuero obteniéndose dos fracciones: una de suero desnatado y otra de nata. Debido a que la grasa se encuentra en forma de emulsión, es decir no llega a ser soluble en la fase acuosa del lactosuero, (por diferencia de densidad), se pueden emplear dos métodos: el natural por efecto de gravedad o el mecánico por centrifugación.

Ultrafiltración. Se efectúa para separar las proteínas presentes en el lactosuero del permeado (real materia prima para la obtención de lactosa). Esta operación se realiza mediante membranas en espiral.

Concentración. El Permeado venido de la ultrafiltración es sometido a un procedimiento de concentración por medio de un evaporador múltiple efecto para facilitar la posterior etapa de cristalización.

Enfriamiento. El Permeado concentrado es sometido a un proceso de enfriamiento. Esta operación se realiza para conseguir una producción de cristales de lactosa con un tamaño uniforme.


Centrifugación. La masa de cristales en suspensión obtenida en la etapa anterior es sometida a una centrifugación, con el fin de obtener una separación.

Secado. La masa posteriormente es sometida a un secado en lecho fluidizado.

Molido. Una vez que se ha obtenido el cristal de lactosa, este es sometido a un proceso de molienda para así obtener un polvo fino con tamaño de partícula más homogéneo.

Empacado. Por último la lactosa ya en polvo es empacada en bolsas, según exigencias del mercado.

SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS OBTENIDOS EN EL MANEJO DE HUEVOS. Estos subproductos y residuos, se obtienen de plantas en donde se manipulan


huevos empleados como ingredientes de diversos productos y de granjas comerciales. Las materias primas no convencionales obtenidas del manejo de huevos son las cáscaras y huevos no comestibles; estas causan un gran problema de contaminación ambiental, por que contienen dentro de su composición agentes susceptibles a ataques tanto microbianos, como de insectos, además son grandes emisores de aromas repugnantes.

Cáscara de huevo

Con respecto al peso total del huevo, la cáscara constituye alrededor del 10 al 12%. La cáscara del huevo contiene un 94 % de carbonato cálcico (poco biodisponible), 1 % de fosfato de calcio, 1 % de carbonato de magnésico y 4 % de materia orgánica (incluyendo proteínas) aproximadamente. Orgánicamente la cáscara de huevo de aves (que son los más empleados a nivel industrial) está compuesta por cuatro capas: membrana de la cáscara, capa mamilar, capa en empalizada y cutícula.

Huevos no comestibles.

Los huevos no destinados para la alimentación humana se emplean para alimento animal, especialmente para alimentar a los cerdos, pero estos tienen que ser sometidos a un proceso de cocción, antes de ser aprovechados para prevenir la difusión de enfermedades.

Elaboración de harina de cáscara de huevo


La harina de cáscara de huevo es utilizada principalmente como base para abonos

orgánicos; sin embargo en algunos países se emplea como materia prima para la

preparación de diferentes clases de alimentos, más que todo a nivel casero.

Descripción del proceso de elaboración de harina de cáscara de huevo.

RMP. La recepción se debe realizar lo más rápido posible, ya que de lo contrario

acarreara problemas de contaminación.

Secado. Esta operación se realiza de 78 – 82 oC; aparte de remover la humedad

el secado hace las veces de desinfección del producto, ya que se reduce la

posible contaminación que trae el producto.

Molienda. Después del secado las cáscaras son pasadas a la zona de molienda

en donde se realiza una disminución del tamaño de partícula.

Tamizado y refinación. El tamizado se efectúa para separar mecánicamente las

cáscaras pulverizadas de diferentes tamaños, mediante tamices; posteriormente

los polvos obtenidos son refinados para obtener un producto más uniforme y fino,

evitando así la arenosidad. El producto de tamaño superior es sometido

nuevamente a molienda y se continúa luego con el proceso.

Empacado y distribución. Estas operaciones se realizan según los

requerimientos y exigencias del mercado.

LECCIÓN QUINCE. Permeado


Aprovechamiento del permeato de lactosuero para la obtención de ácido

L-láctico en un reactor de células

Tomás Bolumar, Vicente Monedero y Gaspar Pérez Martínez


Departamento de Biotecnología, Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, CSIC., Valencia. Apartes.

El principal objetivo de este trabajo fue establecer un procedimiento piloto para la producción de ácido L-láctico en sistema continuo a partir de permeato de suero lácteo. Para ello se utilizó un bioreactor con células inmovilizadas de una cepa especialmente seleccionada de Lactobacillus casei. El sistema consta de dos reactores, ambos necesarios para su funcionamiento en continuo. El primero (R1, de biomasa) es de pequeño volumen y se alimenta con permeato y 0,5% de extracto de levadura, cuya finalidad es reponer de forma constante la biomasa eluída del segundo reactor (R2, de conversión), el cual se alimenta exclusivamente de permeato, para el que se ha logrado una eficacia de conversión de lactosa próxima al 100% en condiciones óptimas. Se mantuvieron constantes la temperatura (40ºC), el pH (5’3) y la relación entre los flujos de los dos reactores (R1:R2 = 1:2), y se procedió a estudiar la influencia de las variaciones del flujo en la conversión de lactosa y producción de ácido L-láctico.

En el sistema piloto adaptado se obtuvo una productividad de 5 g / l·h de ácido láctico, con una tasa de dilución de 0’11 l/h. Gracias a que la cepa utilizada produce de forma predominante ácido L-láctico, se obtuvo un grado de pureza del L-láctico del 91-94%.

Microorganismo fermentativo. Lactobacillus casei. Excelente crecimiento en lactosa y producción de >90% del isómero L-láctico. Acondicionamiento del sustrato. Lactosuero y Permeato son medios pobres para sostener crecimiento óptimo: Adición de 5 g/l de Extracto de Levadura.

Las proteínas remanentes coagulan con el calor pudiendo obstruir el reactor: Pretratamiento 3h a 50 ºC con proteasas (Flavourzyme® o Neutrasa®, Novoenzymes, Novo Nordisk).


Esquema del reactor:

Bioreactor de células inmovilizadas adaptado de Bruno-Barcena et al., 1999 Appl

Microbiol Biotechnol 51:316-324

Conclusiones: tª 40 ºc, ph 5.3, conversión lactosa = 100 %, tasa de dilución

máxima 0.11 (l/ h) (100% conversión), productividad = 5 g ácido láctico/ l·h, l-

láctico > 90 %, estimaciones para el escalado (r2= 10 litros): flujo de 1 litro/hora

producción de 1 kg/día de L-láctico


BIBLIOGRAFÍA

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ANEXOS


ANEXO 1. Proceso de Ensilaje

Fuente: Corpoica. (2005). Centro de Investigación Turipaná.


ANEXO 2. Proceso de Elaboración de Harina de Sangre de Aves Y Cerdos

Fuente: González Javier. EWOS Innovation. Tercera conferencia internacional Aquasur. 2006


ANEXO 3. Composición Química de Diferentes Harinas Obtenidas de

Subproductos y Residuos Animales

Harina de hueso. Composición química de acuerdo a Norma UNIT 533-82

Clase Harina de huesos vía seca

Harina de huesos autoclavados

Ceniza de huesos

Base Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca

Fósforo, % mínimo

7.0 7.6 9.0 10.0 15.0 15.7

Humedad, % máximo

8.0 -- 10.0 -- 5.0 --

Proteína, % máximo

-- -- 25.0 27.7 0.0 --

Grasa, % máximo

13.0 14.1 9.0 10.0 0.0 --

Cenizas, % mínimo

-- -- -- -- -- 98.0

En base seca

Harina de huesos via

seca

Harina de huesos autoclavados

Ceniza de huesos

Cenizas insolubles,% máximo

1.0 1.0 2.0

Cloruro de sodio, % máximo

0.5 0.5 0.5

Fibra, % máximo 2.0 2.0 0.0

Urea, % máximo 0.5 0.5 0.0

Nitrógeno amoniacal, % máximo

0.1 0.1 0.0

Indice de peróxidos, mEq/kg de grasa, máximo

15 20 --

Acidez sobre grasa, % 6 10 --


máximo

Harina de carne y hueso. Composición química de acuerdo a Norma UNIT 510-82

Clase 40/45 45/50 50/55

Base Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca

Humedad %máximo

8,0 -- 8,0 -- 8,0 --

Proteína % mínimo

40.0 43.4 45.0 48.9 50.0 54.3

Cenizas % máximo

42.0 45.6 37.0 40.2 32.0 34.7

Grasa % máximo

13,0 14.1 13.0 14.1 14.0 15.2

Para todas las clases:

Base seca

Relación cenizas/fósforo, máximo 6,5/1

Cloruro de sodio, % máximo 0.7

Fibra, % máximo 2.0

Urea, % máximo 0.5

Nitrógeno amoniacal, % máximo 0.1

Proteína soluble en pepsina, % mínimo 87

Indice de peróxidos, mEq/kg de grasa, máximo 15

Acidez sobre grasa, % máximo 6

Harina de carne. Composición química de acuerdo a Norma UNIT 509-82

Clase 55/60 60/65 65/70 70/75

Base Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca

Humedad %máximo

8,0 -- 8,0 -- 8,0 -- 8,0 --


Proteína % mínimo

55,0 59,7 60,0 65,0 65,0 70,6 70,0 76,0

Cenizas % máximo

26,0 28,2 22,0 23,9 15,0 16,3 9,0 9,8

Grasa % máximo

14,0 15.2 14.0 15.2 15.0 16.3 15.0 16.3

Para todas las clases:

Base seca

Relación cenizas/fósforo, máximo 6,5/1



Urea, % máximo 0.5



Indice de peróxidos, mEq/kg de grasa, máximo 15


Harina de pescado Composición química de acuerdo a Norma UNIT 774-88

Harina de pescado 50




Base Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca Húmeda Seca

Humedad, % máximo

10.0 -- 10.0 -- 10.0 -- 10.0 --

Proteína, % mínimo

50.0 55.6 55.0 61.1 60.0 66.7 65.0 72.2

Grasa, % mínimo

14.0 15.6 12.0 13.3 12.0 13.3 12.0 13.3

Cenizas, % máximo

29.0 32.2 25.0 27.8 24.0 26.7 21.0 23.3

Cenizas 1.0 1.1 1.0 1.1 1.0 1.1 1.0 1.1


insolubles, % máximo

Nitrógeno amoniacal, % máximo

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

Urea, % máximo

0.5 0.5 0.5 0.5

Cloruro de sodio, % máximo

3.0 3.3 3.0 3.3 3.0 3.3 3.0 3.3

Relación cenizas/fósforo no mayor de

7/1 7/1 7/1 7/1

Indice de peróxidos, mEq/kg de grasa, máximo

15 15 15 15

Proteína soluble en pepsina, % mínimo

90 90 90 90

Harina de sangre. Composición química de acuerdo a Norma UNIT 534-82

Base Húmeda Seca

Humedad %máximo

10.0 --

Proteína % mínimo

78.0 86.0

Cenizas % máximo

5.0 6.0

Base seca

Cenizas insolubles , % máximo 0.5



Urea, % máximo 0.5


Proteína soluble en pepsina, % mínimo: 85,0 Harina de hígado y vísceras. Composición química de acuerdo a Norma UNIT 535-82

Base Húmeda Seca

Humedad %máximo 8.0 --

Proteína % mínimo 65.0 70.6

Cenizas % máximo 6.0 6.5

Grasa,% máximo 17.0 18.4

Riboflavina (vit. B2), mg/kg, mínimo

40.0 43.5

Base seca

Cenizas insolubles , % máximo 0.5



Urea, % máximo 0.5




Indice de peróxidos, mEq/ kg de grasa, máximo 15

Fuente. Materias primas tipificadas por U.N.I.T. www.chasque.net/dgsa/alimentos/normasunit

Modulo 103001 aprovechamiento de subproductos

Food

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