UTP- FILIAL AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA
EXTRACCIÓN DE LA PECTINA APARTIR DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO INTEGRANTES: ACUÑA MELO SARA BUTRON PANTIGOSO MICHAEL CHOQUE MORENO ANA ROSA QUISPE CHILLITUPA MILTON VALDERRAMA SALINAS KAROL
DOCENTE: LIC. ZEVALLOS YENNY
CICLO: II
TURNO: TARDE
PROYECTO DE INVESTIGACION: PRODUCCION E INDUSTRIALIZACION PARA LA OBTENCION DE LA PECTINA DEL PLÁTANO Y USO DE SUBPRODUCTOS INTRODUCCION En la cotidianidad de los hogares, existe el plátano, fruta que es consumida en cantidades masivas en el planeta, debido a su bajo costo y diversidad, es fácil encontrarla en todos los mercados, además de proporcionar una alta fuente de alimenticia esenciales en el ser humano y ser principio también de aprovechamiento de sus derivados. El plátano tiene un alto contenido de potasio (K), indispensable para la dieta de las personas porque previene los calambres, regula los líquidos corporales y mantiene la presión sanguínea a niveles normales. En el Perú el plátano se usa principalmente en la cocina (tacacho, plátanos fritos), se hacen los famosos chifles y también se usan en Jugos y postres .Todo se desarrolla de forma económicamente exitosa y duradera en el mercado. En el país son escasos los estudios referentes a la obtención pectina y como desarrollar proyectos sostenibles alrededor de la misma, además ade más del consumo de pectina y como afecta afe cta esta materia prima la elaboración de productos. Con el presente proyecto se pretende desarrollar un estudio de factibilidad el cual sirva como guía y en el cual se evalúen los aspectos más importantes tanto a nivel económico como técnico para la creación de una empresa dedicada a la producción y venta de pectina obtenida a partir de la cascara de plátano y derivados del mismo a nivel nacional.
CAPITULO 1 1. GENERALIDADES 2. OBJETIVOS
Uno de nuestros objetivos más importantes es conocer la extracción de la pectina de las cascaras de plátano.
Conocer las técnicas de extracción de pectina.(eficaz)
Reconocer el uso adecuado de implementos de higiene y las medidas de seguridad industrial.
Determinar la factibilidad técnica y la viabilidad económica para la obtención de pectina, a partir de la cáscara de plátano y derivados derivad os del mismo.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Diseñar el proceso para la obtención de pectina a partir de cáscara de plátano.
Determinar el rendimiento de producción de la pectina obtenida a partir de la cáscara de plátano.
Realizar el análisis económico-financiero del proceso de obtención del producto de la cáscara de la naranja.
Obtención de subproductos del plátano
3. ANTECEDENTES La producción de frutas, las cuales tienen diferentes aplicaciones en la industria de los alimentos, genera una gran cantidad de residuos orgánicos, provenientes de las cáscaras, bagazos, semillas, entre otras. Estos residuos contienen algunas sustancias de interés que al ser extraídos crean otros productos de gran utilidad, como lo son los colorantes, edulcorantes, aceites esenciales y aditivos entre otros. De la cáscara de las frutas se puede obtener pectina, y como se ha mencionado antes es un excelente gelificante, estabilizante y espesante. La pectina fue descubierta en 1825, en los jugos de frutas y su nombre se deriva del griego “solidificado, cuajado”, a causa de su facilidad de gelatinizarse.
Además de ser heteropolisacáridos que se presentan en la naturaleza como elementos estructurales del sistema celular de las plantas. Su componente principal es el ácido poligalacturónico, que existe principalmente esterificado con metanol. Se encuentra principalmente en las frutas y vegetales, para aprovechar su capacidad para balancear el equilibrio del agua dentro del sistema.
La pectina es un agente gelificante actualmente extraído de los cítricos y de otras frutas. Como la pectina es uno de los constituyentes principales de la pared celular, esta se encuentra en el albedo o cáscara de las frutas, por lo que la naranja contiene gran cantidad de esta sustancias. Esta se utiliza comúnmente en la fabricación de mermeladas, jaleas, preparación de frutas para yogur, concentración de bebidas de fruta, zumo de fruta, postre de fruta y de leche, productos lácteos fermentados y directamente acificados, productos lácteos gelificados, y golosinas. Según el tratamiento que se le haga a las materias primas se obtienen diferentes calidades de pectinas, de acuerdo con las necesidades de los productos terminados. Estas pectinas son en la actualidad, ingredientes muy importantes en la industria de los alimentos, para hacer gelatinas, helados, salsas y quesos. También se emplean en otras industrias, como la farmacéutica, que requieren modificar la viscosidad de sus productos y en la industria de los plásticos así como en la fabricación de productos espumantes, como agente de clarificación y aglutinantes. Podemos darnos cuenta que el estudio de la obtención de pectina ha sido un tema de mucho interés para los investigadores, se puede apreciar la problemática de algunos países al no poder abastecerse de esta materia prima y buscar fuentes para su obtención, así como aprovechar los recursos propios de cada país. En la actualidad el alto desarrollo de las industrias conlleva a la generación de residuos, de igual forma que al perfeccionamiento e implementación de nuevas técnicas o métodos para el aprovechamiento de estos. Se han sometido a prueba los siguientes usos en humanos o animales. La seguridad y eficacia de los mismos no siempre se han demostrado. Algunas de estas afecciones son potencialmente serias y las debe evaluar un proveedor médico calificado. La producción de plátano y banano forma parte importante del sistema de producción agrícola del región selva y costa norte del Perú, cuyas características más destacadas incluyen, entre otras, escasa o nula organización de los productores y el bajo conocimiento de mejores prácticas de producción, cosecha, post cosecha y comercialización para elevar la calidad de su producto que les permita acceder en condiciones adecuadas a mercados nacionales e internacionales.
La cadena productiva de plátano y banano se encuentra constituida, principalmente, por cuatro eslabones: producción y post cosecha, transformación, comercialización y consumidor. El abastecimiento de insumos y recursos productivos, constituye el proceso previo a la producción misma y se traduce en actividades de apoyo, consistentes en la provisión de insumos tales como semillas, materia orgánica, fertilizantes, fitosanitarios, herramientas y equipos. En algunos casos, previamente también se recurre al crédito para el aprovisionamiento de estos recursos productivos y a la asistencia técnica. El primer proceso corresponde al primer eslabón de la cadena, producción, donde se combinan todos los insumos y recursos productivos para la obtención del producto, para posteriormente satisfacer necesidades de mercado como la industria y el consumo final. A partir de este eslabón se identifican a los principales dinamizadores (actores directos e indirectos), caracterizados por la presencia de productores rurales. El acopio, por su parte, se estructura a partir del desempeño de diferentes actores vinculados a los procesos comerciales del producto fresco. La transformación de plátano y banano constituye un eslabón en desarrollado, viene siendo un proceso en el que se han obtenido relativos beneficios por la venta de productos con valor agregado. Los actores vinculados a la transformación son, en la mayor parte de los casos, actores poco relacionados a los productores, caracterizándose por su ubicación en grandes ciudades, con mucha vinculación a los canales de comercialización. En las regiones productoras la transformación es de manera artesanal. El eslabón de comercialización, en los mercados locales y regionales del país, acusa deficiencias debido a los métodos de transacción y de comercialización realizados por los intermediarios, y a la baja capacidad de negociación de los productores. En el otro extremo de la cadena, la comercialización la realizan organizaciones con acceso a mercados de exportación, siendo el banano el principal producto exportado. Los consumidores finales individuos o organizaciones con necesidades comunes e interés en determinado producto, para su uso o consumo. Es la fuente primaria de demandas para el mercado de tecnología
4. MARCO TEORICO
4.1. FRUTO: PLÁTANO 4.1.1. CONCEPTO El plátano es una planta herbácea que crece hasta seis metros de altura, de tronco fuerte, cilíndrico, suculento, que sale de un tallo bulboso pulposo y grande. El plátano proviene de Asia, pero su cultivo se ha extendido por muchas regiones del planeta, como ser América central, América del sur, y África. Constituye la base de alimentación de muchos países tropicales, y es una de las frutas más consumidas en todo el mundo, dada su versatilidad y adaptación para diferentes preparaciones.
Podemos disfrutar de sus cualidades y sabor durante todo el año, debido a que son recolectados en todas las estaciones. Cuando están amarillos son cortados de la planta, luego se envasan y se realiza su transporte en condiciones de temperatura y humedad determinadas, para así garantizar un perfecto estado de conservación. Tanto su tamaño, su color y sabor dependerán de la variedad en cuestión, pero en términos generales podemos decir que su peso oscila entre 200 gramos los más grandes y 120 gramos los más pequeños. El color varía entre, verde, amarillo y rojizo, y el sabor en la mayoría es dulce, y aromático, a excepción del plátano macho, el cual no es dulce y su pulpa es harinosa. Esta fruta no es originaria del Perú, pero se ha adaptado muy bien a los climas de diferentes regiones, forma
parte de nuestra dieta debido a sus inmejorables bondades. El plátano tiene un alto contenido de potasio (K), indispensable para la dieta de las personas porque previene los calambres, regula los líquidos corporales y mantiene la presión sanguínea a niveles normales. El plátano cuenta con propiedades energizantes y mineralizantes. Tabla Nutricional del Plátano (100 gramos) Energía (kcal)
83
Agua (gr)
76.2
Proteínas (gr)
1.5
Grasas (gr)
0.3
Carbohidratos (gr)
21
Fibra (gr)
0.4
Ceniza (gr)
1.0
Calcio (mg)
5
Fósforo (mg)
27
Hierro (mg)
0.6
Potasio (mg)
344.0
Vitamina A (mg)
21
Vitamina B1 (mg)
0.03
Vitamina B2 (mg)
0.05
Vitamina B3 (mg)
0.79
Vitamina C (mg)
4.3
En el Perú el plátano (otras variedades) se usa principalmente en la cocina (tacacho plátanos fritos), se hacen los famosos chifles y se usan en jugos y postres.
La producción de plátano en Perú en los años 2007 y 2008, así como su población, según el último censo realizado por el Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) el año 2007, se detallan en el siguiente cuadro:
4.1.2. PROPIEDADES Destaca su contenido de hidratos de carbono, por lo que su valor calórico es elevado. Los nutrientes más representativos del plátano y banano son el potasio, el magnesio, el ácido fólico y sustancias de acción astringente; sin despreciar su elevado aporte de fibra, del tipo fruto-oligosacáridos. Estas últimas lo convierten en una fruta apropiada para quienes sufren de procesos diarreicos. El potasio es un mineral necesario para la transmisión y generación del impulso nervioso y para la actividad muscular normal, interviene en el equilibrio de agua dentro y fuera de la célula. El magnesio se relaciona con el funcionamiento de intestino, nervios y músculos, forma parte de huesos y dientes, mejora la inmunidad y posee un suave efecto laxante. El ácido fólico interviene en la producción de glóbulos rojos y blancos, en la síntesis material genético y la formación anticuerpos del sistema inmunológico. Contribuye a tratar o prevenir anemias y de espina bífida en el embarazo. Este fruto es muy rico en: • Vitamina B6. • Vitamina C. • Nos protege de la presión alta debido a que combina buena cantidad de potasio con bajo
sodio.
• Su fibra es de fácil digestión. • Nos ayuda a prevenir la diarrea y constipación estomacal. • No contiene nada de grasas. • Contiene nutrientes como folato, magnesio y Riboflavina.
4.1.3. CONSERVACIÓN El plátano no necesita excesivos cuidados a la hora de conservarlo. Es suficiente mantenerlos en un lugar seco, fresco y protegidos de la luz directa del sol. No es necesario guardarlos en el frigorífico, pero si así se hiciese debe tenerse en cuenta que su cáscara puede oscurecerse, no afectando en absoluto la calidad del fruto. Elegir un plátano como tentempié, o como postre es muy beneficioso para mantener un buen estado de salud. No debemos prohibirnos esta fruta tan saludable y rica pensando en esos mitos o creencias erróneas que han perdurado durante mucho tiempo y aún hoy confunden a la mayoría de las personas interesadas en cuidar su alimentación.
4.1.4. PARTICULARIDADES DEL CULTIVO
PLANTACIÓN La plantación se lleva a cabo en hoyos de 60 cm de profundidad a la distancia de 33,5 m en cuadro, colocando dos plantitas por hoyo, una más pequeña que la otra y ambas desprovistas de hojas. Se llena el hoyo con mantillo y se se acumula después tierra hasta unos 10 cm por encima de la inserción de las raíces. Se deja una reguera alrededor de la planta para que retenga el agua de riego y se extiende también el estiércol sobre la reguera para que la tierra no se deseque. Apenas hecha la plantación conviene regar. Pasados dos meses empiezan las plantitas a emitir vástagos. Entonces de las dos plantitas se deja la mejor y a ésta se le dejan
únicamente dos brotes, los mejores y más alejados entre sí. En años sucesivos se le pueden dejar cuatro, pero no más.
LABORES Una cava en primavera, rehaciendo la reguera alrededor de las plantas y las cavas de riego y alguna escarda para destruir las malas hierbas, son las operaciones indispensables.
ABONADO El bananero es muy exigente para los abonos y el estiércol y el mantillo son los más convenientes. Conviene adicionar estiércol a razón de 30 kg por planta, corrigiéndolo con 500 g de sulfato o cloruro potásico. Es mejor abonar al pie que distribuir el abono por todo el terreno, porque esta planta extiende poco las raíces. Los abonos fosfatados producen un gran efecto en la fructificación.
RIEGO Es imposible el cultivo de la platanera donde no se disponga de agua de riego. En verano las necesidades hídricas alcanzan aproximadamente unos 100 m3 de agua por semana y por hectárea y en otoño la mitad. En enero no se riega y en febrero, una sola vez. Los riegos se reducen cuando los frutos están próximos a la madurez.
RECOLECCIÓN La duración de la plantación es de 6 a 15 años, dependiendo d las condiciones ambientales y los cuidados del cultivo. La plantita que se colocó sobre el terreno de asiento da únicamente frutos imperfectos y los mejores frutos se obtiene de los
vástagos nacidos de su pie, que fructifican a los nueve meses de la plantación. Los frutos se pueden recolectar todo el año y son más o menos abundantes según la estación. Se cortan cuando han alcanzado su completo desarrollo y cuando empiezan a amarillear y los respectivos ángulos longitudinales han adquirido cierta convexidad. Pero con frecuencia, y especialmente en invierno, se anticipa la recolección y se dejan madurar los frutos suspendiéndolos en un local cerrado, seco y cálido, conservado en la oscuridad. Apenas recogido el fruto, se corta la planta por el pie, dejando los vástagos en la base. Éstos, convenientemente aclarados, fructifican pasados cuatro meses, de modo que en un año se pueden hacer tres recolecciones. En las plantas jóvenes se dejan solamente dos vástagos para tener regímenes muy cargados de fruto y luego, todos los demás años, se dejan cuatro vástagos como máximo, siempre teniendo en cuenta la fertilidad del suelo. Tras la recolección se expiden los regímenes completos, oportunamente desprovistos de las brácteas y de los frutos dañados, envueltos en acolchados y luego en papel, encerrándolos aislados en jaulas de madera o en cestos. Es necesario evitar los daños porque los puntos golpeados se ennegrecen. Llegados a su destino, conviene separa pronto los frutos deteriorados y conservar los otros en un medio seco y caluroso.
PRODUCCION NACIONAL DE PLATANO (TN/AÑO)
4.2. PECTINA: 4.2.1. HISTORIA Fue descubierta por Vauquelin quién encontró una sustancia soluble de los zumos de fruta y luego fue caracterizada por el químico francés Bracannot en 1.825, y recibió el nombre de pectina, derivado del griego “solificado, cuajado”, a causa de
su facilidad de gelatinizarse. Las extensas investigaciones realizadas en los cien años siguientes esclarecieron las propiedades de las sustancias pépticas, pero poco hicieron para aclarar su naturaleza química. En 1916, Ehlich y Suárez dieron a conocer el aislamiento del ácido D - galacturónico que en forma de polímero es el integrante principal de todas las pectinas.
4.2.2. DEFINICIÓN DE LA PECTINA La pectina es un producto purificado de carbohidratos obtenido por la extracción acuosa de las plantas; principalmente en los frutos comestibles normalmente Todas las plantas verdes terrestres contienen sustancias pectínicas que en combinación con la celulosa, son las responsables de las propiedades estructurales de frutas y vegetales. La pectina, formada principalmente por ácidos galacturónicos y unidades de ésteres metílicos del ácido galacturónico (cadenas lineales polisacáridos) normalmente se clasifican según su grado de esterificación. En la maduración de las frutas ocurre el rompimiento de la pectina en azucares y ácidos, en consecuencia la cantidad y calidad de esta depende entre otras cosas de la edad y de la maduración de la fruta. El ablandamiento de algunos frutos durante la
maduración se debe en parte a las enzimas pectinolíticas: pectinmetilesterasa y poligalacturonasa.
4.2.2.1 COMPOSICIÓN DE LA PECTINA
Los constituyentes principales de la pectina son: arabinosa, xilosa, ramnosa y galactosa. Estos están formados por una mezcla de mínimo tres polisacáridos de bajo peso molecular. Estructuralmente se componen principalmente por de ácido galacturónico unidos en enlace 1-4. La función ácida está más o menos
4.2.2.2 PROPIEDADES DE LAS PECTINAS Las propiedades de las pectinas que pueden variar según la materia prima empleada para su extracción son:
I. Capacidad de formar geles o grado de gelificación de las pectinas: se define como el número de gramos de azúcar con los cuales un gramo de pectina forma un gel de firmeza estándar, bajo condiciones también controladas de acidez y sólidos solubles. Los gramos de azúcar requeridos para formar el gel se expresa como grados SAG. La pectina es el agente formador de gel, mientras que los sólidos (azúcar) y el ácido son los agentes modificadores que logran la transformación
física de esta, convirtiendo el jarabe en gel. Las pectinas comerciales de buena calidad tienen grados de gelificación entre 150 y 130º SAG. La disolución completa supone la dispersión sin agrupar; si sé permite que se formen grumos de pectina, son sumamente difíciles de disolver. Un gel de pectina puede observarse como un sistema en el cual el polímero está en un estado entre totalmente disuelto y precipitado. Se teoriza, que los segmentos de las cadenas moleculares se unen por una cristalización limitada para formar una red tridimensional en la cual el agua, el azúcar y otros solutos quedan atrapados. La formación de un gel, desde un estado donde el polímero está totalmente disuelto, es producida por cambios químicos o físicos que tienden a disminuir la solubilidad de la pectina y esto favorece la formación de la cristalización local. Los factores más importantes que influyen en la solubilidad de la pectina (tendencia a melificar) son: 1. Temperatura 2. Composición molecular de la pectina (el tipo de pectina) 3. pH 4. Azúcar y otros solutos 5. Iones de Calcio
Peso molecular: se encuentra en un amplio intervalo entre 2.500 a 1.000.000 gr/mol, según la fuente de extracción y de los derivados de las sustancias pécticas encontradas.
Grado de esterificación: se define como el porcentaje de grupos carboxil urónicos que se esterifican con metanol. La determinación de este porcentaje requiere la medida del contenido de metoxil éster y del ácido anhídro urónico. Permite determinar la capacidad de gelificación de la pectina.
Viscosidad: las soluciones de pectina pueden presentar valores de viscosidad altos o bajos, según la calidad y materia prima utilizada en la extracción. Aquellas cuya viscosidad es más alta son empleadas para la elaboración de mermeladas. Las soluciones de pectina generalmente muestran viscosidades más bajas en comparación con otras gomas y espesantes. Concentraciones diferentes de azúcares o calcio, al igual que el pH afectan la viscosidad de diferentes maneras.
Solubilidad en agua: la pectina purificada y seca, es soluble en agua caliente (70-80ºC) hasta 2 a 3% formando grupos viscosos por fuera y secos por dentro, razón por la cual siempre se mezclan con azúcar, sales amortiguadoras u otras sustancias químicas. Debe estar plenamente disuelta para evitar la formación heterogénea de gel. La pectina comercial muestra una gran afinidad con el agua, el cual lleva prácticamente a la creación de coágulos al tiempo de la disolución, la adición del azúcar reduce la solubilidad previniendo la aparición de estos.
Acidez: las soluciones de pectina son estables bajo condiciones ácidas (entre pH de 3.2-4.5) incluso a altas temperaturas, también por algunas horas a temperatura ambiente bajo condiciones más alcalinas, pero degrada rápidamente a altas temperaturas.
Estabilidad en solución: la mayoría de las reacciones a las cuales se somete la pectina tienden a degradarla. En general, la estabilidad máxima se obtiene a pH de 4. La presencia de azúcar en la solución tiene un cierto efecto protector, a temperaturas elevadas y valores de pH bajos aumentan el grado de degradación debido a la hidrólisis de uniones glicosídicas, también se ve favorecida la desesterificación a pH bajos. Para pectinas de alto metoxilo, cuando la temperatura o pH aumenta, comienza lo que se llama eliminación,
lo cual es una ruptura en la cadena y una pérdida rápida de las propiedades de viscosidad y gelificación. Las pectinas de bajo metoxilo muestran una mejor estabilidad en estas condiciones.
4.2.2.3 CLASIFICACIÓN De acuerdo a los cambios y transformaciones químicas debido a la maduración de las frutas.
Protopectina: descubierta por Fremy en 1840, es la forma nativa de la pectina. Es un polímero insoluble en agua que se encuentra en las primeras etapas de formación y maduración de los tejidos vegetales. Están constituidos por azúcares parcialmente metilados, en particular por unidades de anhidro galacturónico enlazadas unas con otras. Se encuentra contenida de forma desconocida en los tejidos vegetales.
Pectina: cuando las sustancias pécticas se tornan solubles se les conoce como pectina. A medida que avanza la maduración del fruto, la protopectina se convierte en pectina y ácidos pectínicos por la acción de una enzima llamada pectinmetilesterasa la cual va solubilizándola.
Pectinas de alto metoxilo (HM): Posee en su molécula algunas unidades de ácido galacturónico esterificadas por encima del 50% y se presentan como el éster metílico del ácido galacturónico. Esta pectina es soluble en agua, ya que tiene casi todos los grupos carboxílicos esterificados con metanol (metoxilados), por esto recibe el nombre de pectina de alto metoxilo. Las pectinas (HM) requieren una cantidad mínima de sólidos solubles y un pH dentro de una gama estrecha alrededor de 3.0 para poder formar geles.
4.2.3 USO DE LA PECTINA EN ALIMENTOS Como un constituyente en todas las plantas terrestres, la pectina ha sido parte de la dieta humana desde el origen del hombre. La pectina se ha evaluado declarado no tóxico por el JECFA (El comité mixto FAO/OMS de expertos en
aditivos alimenticios). Un grupo no especificado fue establecido para pectinas y las pectinas amida, lo que significa que desde un punto de vista toxicológico no hay limitaciones sobre el uso de las pectinas y las pectinas amidadas. En la mayoría de los países, las autoridades legislativas alimenticias, reconocen a la pectina como un aditivo alimenticio valioso e inofensivo. Estos deben regular los niveles permitidos de uso dependiendo de una buena práctica en la fabricación.
4.2.4 MATERIA PRIMA DE LA PECTINA La cantidad y la composición de la pectina contenida en plantas es diferente de una variedad de planta a otra. Principalmente, se utilizan las manzanas y frutas cítricas como materia prima para la fabricación de las pectinas comerciales. Las pectinas cítricas se derivan de la cáscara de limón y de lima y en menor grado, de naranja y pomelo. La cáscara cítrica es un subproducto del zumo y del prensado de aceite y contiene una gran proporción de pectina con las propiedades deseadas. La cáscara de manzana, el residuo que se obtiene después de la obtención del zumo de manzana, es la materia prima para pectinas comerciales de manzanas. Normalmente, estas son más oscuras de color (sombra castaño) que las pectinas cítricas, pero en propiedades funcionales no hay diferencias esenciales. Las pectinas a partir de las cáscaras de naranja se pueden obtener por un proceso en el cual estas se someten a una extracción en contracorriente con una solución que tenga un solvente inmiscible en agua para extraer los azucares, los aceites esenciales y los bioflavonoides. Las cáscaras tratadas con el solvente se secan para producir un material rico en celulosa y pectina.
4.3 PROPIEDADES FÍSICO – QUÍMICAS DE LA PECTINA Las pectinas son estandarizadas por los fabricantes para asegurar que los usuarios siempre consigan la misma fuerza de gel en sus productos y en el mismo punto del proceso de producción, siempre fue la pectina se use bajo las mismas condiciones constantes. El aspecto físico que deben presentar las pectinas es:
Forma: polvo grueso o fino Color: blanco o de color amarillento crema. Sabor: mucilaginoso Olor: casi inodoro Solubilidad: casi completamente soluble en agua; forma una solución viscosa, opalescente coloidal que fluye rápidamente. Es prácticamente insoluble en alcohol y en otros solventes orgánicos.
4.4 CONTROL DE CALIDAD Determinación de la pureza. El contenido de la pectina pura se determina con el tanto por ciento del ácido anhidrogalacturonico por métodos oficiales del Food Chemical Codex o Nacional Formulary. Este método involucra el lavado de la pectina en una mezcla de ácido clorhídrico y 50% de alcohol que extrae el azúcar y las sales, y convierte la pectina en su forma ácida. Si el contenido que se calcula del ácido anhidrogalacturonico es una muestra pura de alcohol/ácido es bajo (aproximadamente menos del 70%), esto indica la presencia de material no urónico del ácido polisacárido en la pectina, o pectina de baja pureza y a menudo de bajo poder gelificante. Las pectinas cítricas de gran pureza tienen un porcentaje de ácido anhidro galacturónico mayor al 74% que es el límite inferior indicado en las especificaciones NF.
4.5 NORMAS TÉCNICAS Los fabricantes de mermeladas, jaleas, y jugos naturales deben exigir para la utilización de las pectinas, que estas cumplan con las especificaciones aceptadas internacionalmente por el Código Químico Alimenticio además debe tenerse en cuenta la norma ICONTEC 1582 del Instituto Colombiano de Normas Técnicas sobre industrias alimentarías, emulsificantes, estabilizantes y espesantes.
4.6 UTILIZACIÓN DE PECTINA A NIVEL AGROINDUSTRIAL. 4.6.1
APLICACIONES
ALIMENTICIAS La pectina es antes que nada un agente gelificante y se usa para dar una textura gelificada a los alimentos, principalmente en alimentos basados en fruta, la capacidad gelificante también se utiliza para estabilizar alimentos multifacéticos, ya sea en los productos finales o en una fase intermedia del proceso.
4.6.1.1 MERMELADAS Y JALEAS La pectina HM requiere del 55 - 85% de azúcar y un pH 2.5 - 3.8 para gelificar. Estos requerimientos limitan los posibles usos de la pectina HM como un agente gelificante en productos de fruta edulcorados y sobre el 80% de la producción mundial de la pectina HM se usa en la fabricación de mermeladas y jaleas, donde se añade la pectina para complementar la falta de pectinas naturales. El papel de la pectina es el de dar una textura a la mermelada o a la jalea que permita el transporte sin cambios, que de un buen sabor, y que minimice la sinéresis. Durante la fabricación de una mermelada la pectina debe asegurar una distribución uniforme de las partículas de fruta en el producto desde el momento que cesa la agitación mecánica, la pectina debe gelificar rápidamente después de la operación
de
rellenado.
Las
concentraciones de uso para la pectina varían desde el 0.1 - 0.4 en mermeladas y
jaleas.
4.6.1.2 PREPARACION DE FRUTAS PARA EL YOGURT Las pectinas de bajo grado de esterificación se usan frecuentemente en las preparaciones de fruta para los yogures creando una textura suave y parcialmente tixotrópica, suficientemente firme para asegurar la distribución uniforme de la fruta y que a la vez permite que la preparación de fruta se mezcle fácilmente con yogur.
4.6.1.3 GOLOSINAS Las pectinas de alto grado de esterificación se usan principalmente dentro de la industria para hacer gomas de fruta y rellenos, aromatizados con componentes de frutas naturales y / o sabores sintéticos. En combinación con agentes montadores se usa también como un texturizarte para productos aireados con sabor de fruta. Comparada a otros agentes gelificantes normalmente usados para golosina, la pectina requiere una estricta observancia de la receta y de los parámetros de producción, pero ofrece la ventaja de una textura y una sensación de la boca muy fino, un sabor sumamente bueno y una compatibilidad con los procesos modernos en continuo debido a una gelificación rápida y controlada.
4.6.1.4. APLICACIONES FARMACEUTICAS La habilidad de la pectina para añadir viscosidad y estabilizar emulsiones y suspensiones es utilizada en varias preparaciones liquidas farmacéuticas. La pectina tiene además distintos efectos biológicos valiosos, siendo el más famoso el efecto anti – diarreico, las suspensiones, polvos, o pastillas anti mdiarrea, contienen a menudo una mezcla de caolín, pectina y un antibiótico.
Además se caracteriza por tener efectos benéficos en:
Tratamiento de heridas, mediante la preparación de apósitos y vendajes, facilitando la cicatrización de las heridas.
Transfusiones sanguíneas, como sustituto del plasma sanguíneo.
En la preparación de insulina.
En la preparación de penicilina, para reducir el grado de absorción.
Prolonga la acción de la adrenalina, hormonas naturales, estreptomicina, efedrina, etc.
Preparación de ungüentos para úlceras de la piel.
Tratamientos de choques traumáticos.
Regulador del tracto intestinal.
4.6.1.5 CÓSMETICOS Y PRODUCTOS DE ASEO -Pastas dentífricas -Absorbentes en jabones
4.6.1.6 METALMECANICA - Endurecimiento del acero u otras aleaciones, puede usarse una solución de 0.2 a 4%, la pectina es más ventajosa que los aceites debido a que la operación se regula con facilidad cambiando las concentraciones. - Recubrimiento de láminas de aluminio.
4.6.1.7 OTRAS INDUSTRIAS - En la industria de plásticos y fabricación de productos espumantes como agentes de clarificación y aglutinantes. - Preparación de fibras. - Fabricación de papel celofán y cintas de adorno. - Para la preparación de sustancias adhesivas en sustitución de la dextrina
5. SUBPRODUCTOS 5.1 CHIFLES Es elaborado a base de plátano verde o banana, como un alimento de buen sabor y alto contenido de energía; es también una forma de dar valor agregado a la producción agrícola platanera y bananera a través de una actividad
de
agroindustria
rural
y
procesamiento de alimentos tradicionales. Los chifles de plátano es un bocadito frito bastante crocante y se usa normalmente plátanos verdes. La fritura y sazonado de rodajas de plátano le confieren un sabor agradable además de poderlas preservar por más tiempo. En Anexos se detalla el procedimiento de la elaboración de chifles. Hay chifles de plátano dulces con plátanos maduros o también se consiguen poniéndole miel o una especie de caramelo luego de haber frito las rodajas.
MARCAS Y EMPRESAS PROSUCTORAS DE CHIFLES
FUENTE DE ELABRACIÓN PROPIA
5.1.2 ELABORACIÓN DE CHIFLES SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN Seleccionan los plátanos verdes poco antes de madurar, de variedades grandes, con un buen estado sanitario. Siempre tener lotes de plátanos con el mismo grado de maduración y humedad, de lo contrario los chifles van a tener diferentes grados de cocción.
LAVADO Se procede a lavarlos con agua potable, despuntarlos, pelarlos y se cortan transversalmente en rodajas de 1 a 1.5 mm de espesor.
CORTADO Las rodajas pueden blanquearse antes de la fritura, pasándolas por agua caliente a 95º C por medio a 1 minuto; luego se escurren y orean para quitarles toda la humedad superficial, se puede usar papel absorbente.
COCCION. Es preferible hacerla en recipiente de acero inoxidable con tapa, con ello se elimina la posibilidad de contaminación con metales pesados, malos olores y otros problemas. Siempre usar aceite de vegetal de calidad y fresco. La temperatura del aceite no debe pasar de 150º C para evitar su recalentamiento que lo vuelve más espeso y provoca humos que desmerecen el sabor del producto final.
SALADO Y ENVASADO. Los chifles bien fritos tienen un color dorado, no oscuro ni blancuzco. Deben escurrirse y eliminar el exceso de aceite empleando un papel absorbente. Luego se salan (no más de 1.5 %), embolsan, pesan, y sellan en bolsas de polietileno, celofán o polipropileno.
5.2 HARINA DE PLÁTANO La harina de plátano es un producto importante de considerar para ser industrializado, con el fin de utilizarse para consumo humano y en la producción de concentrado animal. La harina que se obtiene tiene diferentes tamaños de partícula, por lo que la totalidad del producto se debe hacer pasar por un tamiz para obtener las diferentes fracciones por separado. De esta forma se llega a obtener un producto más fino.Una vez lista la harina se puede empacar en bolsas, preferiblemente de polipropileno o celofán. Las cantidades a colocar en cada empaque y el tipo del mismo, dependen del tipo de cliente, y de las
condiciones de almacenamiento.Una vez listas las bolsas, se sellan debidamente para evitar que entre humedad del medio al producto y también que se vaya a contaminar con insectos o materias extrañas. La harina de plátano es muy rica en hidratos de carbono y sales minerales: calcio orgánico, potasio, fósforo, hierro, cobre, fluor, Yodo y magnesio. También posee vitaminas del complejo B, como la tiamina, riboflavina, pirodoxina y ciancobalamina. La explicación está en su contenido en potasio, un mineral que previene los calambres y regula los líquidos en el cuerpo y que constituye una fuente energética de rápida asimilación. Sus propiedades medicinales son por demás conocidas desde la antigüedad: previene el colesterol y con su poder protector resulta ideal para combatir la gastritis o prevenir las úlceras. Para aquellos con problemas de diarrea, la Harina de plátano verde, rico en taninos, tiene un valor astringente. Una papilla hecha con Harina de plátano verde puede ser una buena manera de cortar la diarrea en niños pequeños. Es un producto remineralizante, antidiarreico y excelente alimento para bebes y niños. Comer plátanos y Harina de plátano resulta muy adecuado en las personas mayores para retrasar problemas de senilidad.
5.2.1 ELABORACIÓN DE HARINA DE PLÁTANO PELADO El pelado se realiza de forma manual. Se puede considerar que se necesitan de 8 a 10 obreros para preparar cerca de 1000 kg de materia prima.
ESCALDADO Con vapor libre o inmersión en solución de dióxido de azufre al 1%, por cinco minutos, se hace con el fin de evitar la oxidación del plátano y los posteriores cambios de color no deseados que se podrían dar.
CORTADO Los plátanos ya pelados se cortan con cuchillo o con máquinas trozeadoras para obtener trozos más pequeños que pueden ser en forma de cubos o rodajas. Este paso es necesario para aligerar el proceso de secado.
SECADO Este tratamiento se hace con el fin de extraer humedad. La deshidratación se lleva a cabo en secadores de bandejas.
MOLIENDA Se puede utilizar un molino de martillos, por el cual se pasan los trozos de producto seco para ser finamente divididos hasta partículas pequeñas, formándose así la harina.
TAMIZADO La harina que se obtiene tiene diferentes tamaños de partícula y partículas extrañas, por lo que la totalidad del producto se debe hacer pasar por un tamiz para obtener las diferentes fracciones por separado. De esta forma se llega a obtener un producto más fino.
ENVASADO Una vez lista la harina se puede empacar en bolsas, preferiblemente de polipropileno o celofán.
ALMACENAMIENTO Una vez listas las bolsas, se sellan debidamente para evitar que entre humedad del medio al producto y también que se vaya a contaminar con insectos o materias extrañas.
6. METODO DE OBTENCIÓN DE LA PECTINA
6.1. METODO DE ANALISIS Y CONTROL Grado de Gelificación. Expresada como la cantidad de azúcar (sacarosa) que gelificará una parte de pectina para obtener una firmeza dada bajo condiciones establecidas de pH = 3,2 – 3,5; de 65 a 700Brix y pectina dentro de los limites de 0,2 a 1,5%. Para esta prueba, se prepara se prepara una escala entre 0,4 a 1,4 g de pectina, éstas se incluyen a vasos de precipitación de 200 ml. de capacidad, luego se adiciona a cada vaso 50 ml de agua destilada y se lleva a ebullición hasta la disolución completa de la pectina, luego se agrega 100 g de azucar blanca se diluye completamente y se agrega agua hasta peso de 150 g, finalmente se adiciona ácido cítrico hasta obtener el pH adecuado (3,2 – 3,5), estos geles se dejan reposar por 24 horas y luego se procede a desmoldar evaluándose las características de cada uno de ellos en forma visual para calcular el grado de gelificación.
VENTAJAS
Este método para determinarlo se basa en la neutralización de los grupos carboxílicos con NaOH 0,1N en presencia de rojo de fenol, agregando un exceso medido de NaOH 0,25N, para saponificar los grupos – COOCH3 que pasan a – COONa y finalmente titular el exceso de NaOH. Se aprovecha la solución neutra que resulta de la valoración del peso equivalente, la que se coloca en un matraz con tapa esmerilada y se le adiciona 25 ml de NaOH 0,25N y se agita fuertemente a temperatura ambiente, se deja en reposo unos 30 minutos, luego se le agrega 25 ml. de ácido clorhídrico 0,25N y se titula el exceso.
DESVENTAJAS
Que este método seria lo económico que tendríamos que tener un laboratorio por lo tanto no se recomienda este proceso.
6.2 MÉTODO DE DECANTACIÓN
El método de extracción de pectina es la técnica tradicional de extracción con ácidos y precipitación con alcohol, La materia prima (deshechos cítricos principalmente), se debe acondicionar para mejorar la extracción, para ello se debe cortar en lonjas pequeñas, luego se debe adicionar agua acidulada (pH 2,0 a 2,6) en proporción de 1:15, luego se somete a ebullición por 30 minutos, el extracto se filtra a través de una tela filtrante y se enfría.
La pectina se obtiene, agregando al extracto, en forma lenta y bajo agitación continua, alcohol en cantidad igual al 60% del volumen total del filtrado. El precipitado se deja en reposo para que la precipitación sea completa, luego éste es separado por centrifugación y se lava con alcohol por una o dos veces y el producto final se seca en estufa a 400C por más de 24 horas, posteriormente se muele y envasa.
Ventaja
Son bien tolerados Fácilmente lavables Producen frescor
Desventaja
Incompatibilidad con numerosos principios activos Tendencia a la desecación Bajo poder de penetración (indicados para tratamientos superficiales) (24)
6.3 MÉTODO POR HIDROLISIS MEDIO ÁCIDO La extracción de pectina de frutos, principalmente cítricos, mediante hidrólisis ácida es el principal y más utilizado procedimiento industrial de obtención de ésta, a pesar que en los últimos años se están realizando estudios de extracción de pectina por métodos enzimáticos y microbiológicos la hidrólisis ácida puede ser inducida por varias alternativas, después de realizar un análisis técnico - económico se opta por utilizar ácido cítrico en el proceso. Los procesos esenciales para producir pectina de calidad, son: control de calidad de la materia prima, hidrólisis ácida, evaporación, secado y molienda. Con el proceso desarrollado, hidrólisis ácida, se logra obtener una pectina que cumple con los requerimientos de mercado, esto es: porcentaje de metoxilos, grado de gelificación, peso equivalente y porcentaje de ácido galacturónico; el proceso presenta un buen rendimiento económico, lo cual hace que sea una alternativa para los agricultores de cítricos hacia quienes está enfocado este proyecto.
7. PROCESO PRODUCTIVO
SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA
Preferentemente, la fruta a utilizarse debe ser sana, la madurez debe ser intermedia, la corteza no debe presentar magulladuras y partes en estado de descomposición; esto permite tener un buen rendimiento y buena calidad de pectina.
PELADO
Se remueven los excesos de pulpa presentes en la cascara para evitar residuos en el producto final.
LAVADO
Durante 10 minutos con agua a 60 C se somete a las cáscaras a un lavado, para eliminar sustancias
solubles
en
agua caliente, las cuales perjudican sus características
organolépticas, es decir, puede la pectina adquirir mal sabor y olor.
INACTIVACIÓN BACTERIANA
Durante 3 minutos con agua a 100 °C se somete a las cáscaras a éste proceso, para controlar la proliferación de microorganismos que pueden degradar la materia prima.
DECANTACIÓN
A las cáscaras, se adiciona agua acidulada (pH = 2, utilizando ácido cítrico), en una relación cáscaras / agua acidulada de 1/3, a 85°C y agitación constante de 400 rpm. Proceso en que la protopectina (insoluble en agua) presente en la materia prima se transforma en pectina (soluble en agua), que luego es fácilmente separada del resto de componentes insolubles de la materia prima (celulosa especialmente). Es importante mencionar que para realizar la hidrólisis ácida se utiliza agua desmineralizada, con el propósito de eliminar especialmente los iones calcio, los cuales tienen un efecto negativo en el rendimiento del proceso.
EVAPORACIÓN
El producto del proceso anterior, se lo somete a evaporación (alcohol) y tiempo suficiente para evaporar el 75 % de la carga inicial. Se controla rigurosamente la temperatura, no debe superar los 65°C ya que la pectina es muy susceptible de degradación a temperaturas altas, para lo cual es necesario trabajar en condiciones de vacío; la pectina líquida así obtenida se la puede envasar y comercializar directamente.
SECADO
Controlando de igual manera la temperatura, 65°C, y tiempo suficiente para secarla totalmente, se obtiene pectina sólida, para esta operación se utiliza un secador de bandejas y se trabaja en condiciones de vacío.
MOLIENDA
La pectina seca es sometida a un proceso de molienda, que se realiza en un molino de bolas hasta pulverización total, para tener un producto semejante al importado.
Las operaciones de secado y molienda, antes descritos, se los debe realizar en forma continua y envasarlos lo más rápidamente posible, en recipientes herméticamente sellados, para así evitar la oxidación y humedecimiento de la pectina, ya que ésta es fácilmente oxidada y altamente higroscópica, o sea, adquiere humedad del medio ambiente de forma casi inmediata.
8. CONCLUSIONES Es posible extraer pectina a partir de cascaras de plátano, tal como se observa en los resultados logrados durante el desarrollo del proceso de investigación, adelantado con el propósito de conocer las condiciones del proceso de obtención y las influencias que las variaciones en ellas puedan causar sobre la calidad de la pectina y de esta forma evaluar las posibilidades para ser empleadas en la industria de alimentos o farmacéutica.
Se logró tener una idea clara la naturaleza, calidad y comportamiento de la pectina presente en la cascara de plátano provenientes del procesamiento en establecimientos de comida y con esta información y ensayos hechos a nivel de laboratorio, se podrá escalar a su producción a nivel industrial.
La planta productora de pectina debe proyectarse con una capacidad y con unas facilidades que permitan procesar todo el material que se disponga, que cuente con personal para seleccionar, lavar, cortar las cascaras y el equipo para extraer en caliente, filtrar, prensar y para recuperar el alcohol empleado en la precipitación. La planta debe operar con vapor como fuente primordial de energía.
ANEXOS EXTRACCION DE LA PECTINA
SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA
PELADO
LAVADO
INACTIVACIÓN BACTERIANA
DECANTACIÓN
EVAPORACIÓN
SECADO
MOLIENDA
