GENIAL DECK

Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas

Extracción de las pectinas presentes en el bagazo de manzana

Ingeniería Económica

Álvarez Chacón Luisa Fernanda Chichitz Cano Eduardo Jaramillo Aguirre Pamela

M. S. I. Edgar Rascón Nuñéz

Índice

Introducción

Objetivos

Requerimientos

Referencias

1. Introducción

1.1 ANTECEDENTES

¿Qué son los residuos agroindustriales?

Los residuos agroindustriales son un tipo de biomasa generada principalmente por el procesamiento de materiales orgánicos (Rojas et al., 2019).

1.1 ANTECEDENTES

Residuos Agroindustriales

Otros Productos

Bioenergéticos

Pastura

Compostaje

(Genia Bioenercgy, 2023)

1.1. ANTECEDENTES

Cultivo de manzana en Chihuahua

Superfice de cultivo:31 mil 823 hectáreas

Rendimiento: 20.25 toneladas por hectárea

Producción: 569 mil 821toneladas

(Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural, 2019).

1.1 ANTECEDENTES

Bagazo de manzana

El residuo está formado por la piel, el mesocarpio del fruto exprimido, las semillas y los rabos del fruto. Se calcula que se obtienen unos 20 kg de subproducto por cada 100 kg de manzana que entra en el proceso, aunque la cifra puede ser muy variable

Bajo contenido de nitrógeno y alto contenido de humedad

(Fundación Española para el Desarrollo de la Nutrición Animal [FEDNA], s.f.)

1.1 ANTECEDENTES

Residuos lignocelulósicos

Hemicelulosa

Lignina

Bagazo

Pectina

DE MANZANA

Pared celular de la célula eucariota vegetal

Celulosa

(Matus, 2018)

1.1 ANTECEDENTES

Las pectinas se encuentran dentro de la familia de los hidrocoloides que poseen propiedades coloidales que absorben gran cantidad de agua formando geles con propiedades espesantes, y estabilizantes, los cuales son insolubles en alcoholes.

Pectinas: Características

Vázquez & Zarazúa, 2023

Vandamme, et al., 2002

1.1 ANTECEDENTES

Tipos de pectina

Las pectinas se dividen en dos grupos principales, en función de su grado de esterificación

Alto metoxilo

Bajo metoxilo

Tienen un grado de metoxilación mayor al 50%. Este tipo de pectinas pueden formar un gel en sistemas acuosos con elevado contenido de sólidos solubles y bajos valores de pH.

Tienen un grado de metoxilación menor al 50%. Este tipo de pectinas se caracterizan por la capacidad de formar un gel solo en presencia de una sal polivalente.

1.1 ANTECEDENTES

Importancia del método de obtención

🔥

Según la fuente de obtención y del método de extracción varía el rendimiento, calidad y aplicabilidad de la pectina, porque su capacidad de formar geles está fuertemente relacionada con el tamaño de la cadena de ácidos galacturónicos.

Obispo, 2014

Centro de Información Económica y Social [CIES], 2008

1.1 ANTECEDENTES

Clasificación de las Pectinas

Clásicas

Combinadas

Instantáneas

Las mayores propiedades de viscosidad de las pectinas de manzana son suplementadas por la gran elasticidad de las pectinas cítricas

Son hechas en un proceso de granulación, en el cual las partículas estandarizadas y pulverizadas de pectina conglomerada se hacen partículas de mayor tamaño.

Las pectinas de manzana y de cítricos son, las más usadas en la industria alimentaria. Mayormente se usan en fibras dietéticas o en productos farmacéuticos debido a su baja viscosidad

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1.1. ANTECEDENTES

1.1 ANTECEDENTES

Extracción de pectina

Existen diversos modelos y procesos para la extracción de pectinas. Uno de los ejemplos más utilizados para la obtención de pectina es el proceso de hidrólisis ácida.

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1.1. ANTECEDENTES

1.1 ANTECEDENTES

Extracción de pectinas

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01

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SECADO

TRITURACIÓN

HIDRÓLISIS

LAVADO

ÁCIDA

Y ESCALADO

Los residuos triturados se secan en una estufa a 80°C hasta obtener un pesoconstante.

Se realiza una segunda trituración para obtener partículas más finas.

Se coloca la materia prima en un contenedor de dos veces su volumen deagua, y se lleva a un pH de 2 con la ayuda de ácido cítrico diluido en agua. Se calienta auna temperatura entre 70ºC y 80°C durante 75 minutos con agitación constante.

+ info

El residuo es lavado con agua caliente, paraposteriormente sumergirlas en agua a 100°C.

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(Cabrera et al., 2019)

1.1. ANTECEDENTES

1.1 ANTECEDENTES

Extracción de pectinas

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07

FILTRACIÓN

PRECIPITACIÓN

FILTRACIÓN

SECADO

Y LAVADO

La torta de pectina retenida es extendida y posteriormente es secada en una estufacon circulación de aire a 90°C hasta alcanzar un peso constante y textura firme y quebradizaapta para trituración.

Se filtra la mezcla hidrolizada aún caliente con un liencillo y, el líquid o filtradose enfría bruscamente hasta aproximadamente 15°C.

Se adiciona etanol previamente enfriado a 4°C, se agita vigorosamente y sedeja reposar durante 24 horas. El líquido precipitado es la pectina extraída durante lahidrólisis ácida.

Una vez la pectina haya precipitado, se realiza una segunda filtraciónde la sustancia gelatinosa, realizando lavados con etanol usando hasta 2 veces su volumen..

(Cabrera et al., 2019)

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Solution

1.2 ANÁLISIS FODA

Análisis FODA

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Current status

1.3 ANÁLISIS DE MERCADO

Análisis de Mercado

Alimentos

Farmacéutica

Cosméticos

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(Vallejos, 2023)

Business Model

Current status

1.3 ANÁLISIS DE MERCADO

Surtidores de Pectina

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Market

Current status

1.3 ANÁLISIS DE MERCADO

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Business Model

Current status

1.3 ANÁLISIS DE MERCADO

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Team

Current status

1.4 JUSTIFICACIÓN

Justificación

Demanda crecienteEl mercado de la pectina en América Latina está impulsado por el uso creciente del producto en la industria de alimentos.

Abundancia de materia prima Chihuahua es uno de los estados con mayor producción de manzana del país y el de mayor extensión de territorio destinado a su cultivo

Oportunidad de exportación La producción constante abre la oportunidad de exportación a mercados internacionales.

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2. Objetivos

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2.1 GENERALES

Maximizar la utilización de los residuos de procesamiento de manzana como materia prima, reduciendo al mínimo el desperdicio de recursos naturales y alimentos.

Identificar y desarrollar mercados potenciales para la pectina producida, tanto a nivel local como regional o nacional.

Objetivos Generales

Garantizar la producción de pectina que cumpla con los estándares de calidad requeridos por la industria alimentaria y farmacéutica según el PROY-NOM-217-SSA1-2002 y la NOM-F-347-S-1980.

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2.2 ESPECÍFICOS

Establecer un proceso de extracción de pectina eficiente y rentable a partir de los residuos de manzana, optimizando los recursos disponibles.

Explorar la posibilidad de desarrollar una variedad de productos derivados de la pectina, como aditivos alimentarios, productos farmacéuticos o productos de belleza, para diversificar los ingresos.

Objetivos Específicos

Fomentar la rentabilidad de los agricultores de manzanas locales al proporcionar un mercado estable y remunerativo para sus residuos de manzana.

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3. MISIÓN

Visión

Nuestra misión es transformar los residuos de procesamiento de manzanas en Chihuahua en un recurso valioso al producir pectina de alta calidad, contribuyendo así a la reducción del desperdicio de alimentos y a la sostenibilidad de nuestra comunidad. Nos comprometemos a ofrecer productos de pectina confiables y sostenibles que impulsen la innovación en la industria alimentaria y farmacéutica, generando oportunidades de empleo local y fomentando la conciencia sobre la importancia de prácticas respetuosas con el medio ambiente en toda nuestra cadena de valor.

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4. VISÓN

Misión

Nuestra visión es liderar la recuperación de residuos de manzana y convertirlos en un producto de valor agregado, promoviendo la sostenibilidad en la industria alimentaria y apoyando el crecimiento del aprovechamiento de recursos en nuestro estado.

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5. Requerimientos

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5. REQUERIMIENTOS

Mano de obra

Terreno

Transporte

Deberá ser mínimo de 15 m por 15 m.

Vehículos encargados de la distribución.

Trabajadores que se encargarán de realizar el proceso.

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5. REQUERIMIENTOS

Bagazo de manzana

De acuerdo a un análisis de proveedores, se contactó con la empresa CONFRUTTA ®, la cual ofrece 12 toneladas de bagazo de manzana (peso fresco) a un precio de $ 2, 000.00 .

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5. REQUERIMIENTOS

Ácido Cítrico

• Según Juárez (2016), el bagazo de manzana tiene una humedad (base húmeda) del 80%.

• Para elaborar la solución de ácido cítrico se emplea el 6% de polvo de ácido por volumen de agua, es decir, que por cada 100 mililitros de agua se necesitan 6 gramos de polvo de ácido cítrico.

• El cálculo de la cantidad de ácido se realizó tomando en cuenta lo mencionado por el CIES (2008), el cual indica que por cada kilogramo de bagazo seco se requieren tres litros de ácido cítrico al 6% p/v.

432 Kg

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5. REQUERIMIENTOS

Etanol

• Según el CIES (2008), en el laboratorio, se obtiene un rendimiento en extracto del 77% (en litros) por cada kilogramo de bagazo fresco y un 16% de pectina en peso seco.

• Para poder separar la pectina es necesario la aplicación de etanol, en proporción de 2 partes de etanol por cada parte del extracto.

18, 480 L

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5. REQUERIMIENTOS

Filtro de presión horizontal

Molino de tornillo

Trituradora industrial

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5. REQUERIMIENTOS

Bomba de succión

Etiquetado

Embalaje

REFERENCIAS

• Centro de Información Económica y Social. (2008). Viabilidad de la producción y comercialización de pectina en Cuauhtémoc.

• Díaz, D. (2015, 29 junio). Aprovechamiento y uso de la manzana de desecho en la ganadería del Estado de Chihuahua. Engormix. https://www.engormix.com/ganaderiacarne/articulos/aprovechamiento-uso-manzana-desecho-t32162.htm

• Expert Market Research. (2023). Mercado latinoamericano de pectina, informe, análisis 2023-2028. https://www.informesdeexpertos.com/informes/mercado-latinoamericano-de-pectina#:~:text=El%20mercado%20de%20pectina%20obtuvo,intracelular%20de%20las%20c%C3%A9lulas%20vegetales.

• Fundación Española para el Desarrollo de la Nutrición Animal. (s. f.). Pulpa de manzana, Silo. https://www.fundacionfedna.org/subproductos_fibrosos_humedos/pulpa-de-manzana-silo

• Guevara, J. L. (2016). Bagazo de manzana fermentado y aditivo de levaduras en dietas para tilapia (Oreochromis niloticus) en etapa de crecimiento [Tesis de Doctorado]. Universidad Autónoma de Chihuahua.

• Juárez, C. (2016). Caracterización fisicoquímica y nutrimental del residuo agroindustrial proveniente de la industria productora de la sidra de manzana (Pyrus malus L.) del estado de Puebla [Tesis Profesional]. Universidad Autónoma de Puebla.

• Martínez, X. J. (2018). Producción de enzimas hidrolasas obtenidas por hongo pleurotus ostreatus en fermentación sólida y su aplicación en el bagazo residual de la industria de producción de sidra [Tesis de licenciatura]. Benemérita universidad autónoma de puebla.

• Mordor (2023). Mercado de pectina insights. https://www.mordorintelligence.com/es/industry-reports/pectin-market

• Obispo-Gavino, E. (2014). Extracción de pectina. Universidad nacional

REFERENCIAS

• Palacios Cabrera, Teresa Alejandra, Chamorro Armas, Sonia Elizabeth, Almeida, Cyntia, & Carrillo, Ivonne. (2019). Diseño de una planta piloto de extracción de pectina como gelificante a partir de residuos de la naranja (Citrus Sinensis). FIGEMPA: Investigación y Desarrollo, 8(2), 23-29. https://doi.org/10.29166/revfig.v1i2.1274

• Rabetafika, H.N., Bchir, B., Blecker, C. y Richel, A., 2014. Fractionation of apple by-products as source of new ingredients: current situation and perspectives. En: Trends in Food Science and Technology, 40(1), pp.99-114. DOI: www.doi.org/10.1016/j.tifs.2014.08.004

• Secretaria De Agricultura Y Desarrollo Rural, (2022). Manzana, la tentación del campo mexicano.https://www.gob.mx/agricultura/articulos/manzana-la-tentacion-del-campo-mexicano#:~:text=Tan%20solo%20en%202021%2C%20se,son%20Chihuahua%2C%20Coahuila%20y%20Puebla.

• The food tech. (2023, 27 abril). La industria alimentaria en México: una mirada a su impacto económico y social. THE FOOD TECH - Medio de noticias líder en la Industria de Alimentos y Bebidas. https://thefoodtech.com/industria-alimentaria-hoy/la-industria-alimentaria-en-mexico-una-mirada-a-su-impacto-economico-y-social/#:~:text=La%20industria%20alimentaria%20en%20M%C3%A9xico%20es%20uno%20de%20los%20sectores,Bruto%20(PIB)%20de%20M%C3%A9xico.

• Vallejos L.G. (2023). Propuesta de instalación de una planta productora de pectina extraída de residuos del beneficiado cafetalero para satisfacer la demanda nacional. [Tesis de Ingeniería] Facultad de Ingeniería, Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo.

• Vandamme, T. F., Lenourry, A., Charrueau, C., & Chaumeil, J.C. (2002). The use of polysaccharides to target drugs to the colon. Carbohydrate Polymers, 48(3), 219-231.

• Vázquez, L., & Zarazúa, Z. (2023). Extracción de pectina a partir de bagazo de manzana y su análisis. Inv. Des. Cien. Tec. Al, 8

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