UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE TECNOLOGIACARRERA QUIMICA INDUSTRIAL

Tema: OBTENCION DE EDULCORANTE EN JARABE POR HIDROLISIS QUIMICA DE LOS RESIDUOS DEL JUGO DE NARANJA (Citrus sinesis)Universitaria: Edna Mabel Aruquipa LimaTutor. Lic. Patricia Duchen UriarteMateria:Taller De GradoDocente: Lic. Emigdia Marina Quispe Arapa

LA PAZ-BOLIVIAJUNIO-2015INDICE13

1.Antecedentes32.Planteamiento del problema.43.Objetivos.53.1.Objetivo general.53.2.Objetivos especficos.64.Justificacin.65. Marco terico75.1. Residuos Orgnicos Vegetales75.1.1. Residuos con Composicin Lignocelulsica.85.2.1. Naranja125.2.2. Residuos de Naranja (Citrus sinensis L.)135.6. Hidrlisis de polisacridos.155.6.1. Hidrlisis Qumica165.7. Azcares Reductores.185.8. Determinacin de azucares reductores por espectrofotometra U.V.205.8.1. Espectrometra ultravioleta-visible205.9. Jarabes de glucosa y Edulcorantes en la Industria de Alimentos.215.9.1. Jarabes de glucosa215.9.2. Edulcorantes236. Marco metodolgico256.1. Diagrama del proceso266.1.1. Hidrolisis qumica276.1.2. Caracterizacin y cuantificacin del jarabe286.1.3.1. Preparacin del reactivo para la curva patrn (DNS)307. Resultados308. Conclusin319. Bibliografa3110. Diagrama de Gantt341. AntecedentesLa visin de la generacin de miles de residuos slidos vegetales derivada del consumismo a nivel mundial de aos atrs y actualmente, ha sido entendida como una problemtica que causa efectos ambientales negativos por su mala disposicin, asociada al incremento de la poblacin humana, los procesos de transformacin industrial, entre otros. La solucin al problema a nivel mundial implica la separacin de residuos orgnicos de los dems desechos slidos o basura, incrementando empleo y diversas tcnicas de procesamiento de productos y subproductos en la industria que genera diversidad de beneficios, el proceso de reciclaje genera la trasformacin de los residuos orgnicos, nuevamente en materia prima para productos de fermentacin, etanol, biocombustibles, jarabes edulcorados y en el proceso de compostaje, como biofertilizantes. Varias soluciones se han planteado con respecto al tratamiento de residuos orgnicos a lo largo de este tiempo, con el fin de reducir las cantidades de los mismos en los botaderos de basura, y tambin para generar ms ingresos econmicos a la industria, una fuente nada despreciable de generacin de residuos orgnicos es la venta de jugos de naranja, que generan da a da desechos compuestos de su cascara y parte de la pulpa. Como una alternativa al procesamiento de subproductos Balboa (2011) construy un equipo de destilacin por arrastre de vapor, para la obtencin del aceite esencial de naranja a partir de su cscara que se expende en todos los puestos de venta de jugos de naranja en la ciudad de La Paz. Adems tambin se realizaron investigaciones acerca de la factibilidad para la obtencin de biogs y el bioabono a partir de residuos de naranja, se tomaron en cuenta las caractersticas de estos productos, las cuales demostraron que se obtuvo un producto de alta calidad Jimnez (2012). Dichos procesos de investigacin, contribuyeron a la investigacin para el aprovechamiento de los residuos generados por la venta de jugo de naranja.

2. Planteamiento del problema.La contaminacin ambiental es un tema del que se ha ido hablando desde hace muchos aos atrs, este tema cada da es creadora de conflictos entre la acumulacin de desechos y generacin de enfermedades , donde existe la posible reutilizacin despus de un tratamiento previo , acerca del mismo se han ido realizando una serie de estudios con el fin de reducir los residuos generados da a da por el hombre en todo el mundo, desechos que causan un severo impacto ambiental, generando el incremento de gases invernadero, y por otro lado tambin incrementando la contaminacin microbiana, generando grandes perjuicios para el mundo entero.En Bolivia se generan grandes cantidades de residuos en los cuales aproximadamente el 55.2% son desechos orgnicos, dentro de este porcentaje se encuentran presentes las cascaras y parte de la pulpa de las naranjas generadas por los vendedores ambulantes de jugos, que se encuentran distribuidos por el centro paceo, estos residuos son depositados directamente en los botaderos, sin ningn tipo aprovechamiento, ms bien estos contribuyen a la acumulacin e incremento de los desechos orgnicos, dando paso al mayor desarrollo de la contaminacin microbiana, contaminacin que actualmente trae consigo problemas de salud en las personas que viven muy cerca de los botaderos .

rbol de problemasDesaprovechamiento de los residuos generados por la venta de jugos de naranja, en el municipio de La PazIncremento en la emisin de CO2 a partir de desechos orgnicosDesperdicio de azucares naturales presentes en los residuos de naranja aumentando los RRSS

Generacin de desecho directo de los residuos de venta de jugo llevados al relleno sanitario

Falta de conocimiento acerca de la obtencin de azucares que poseen los desechos de naranja Falta de Propuesta de un mtodo para la obtencin de azucares reductores en las cascar residuos en la elaboracin de jugos de naranjas ambulatorioPocos estudios existentes acerca de los residuos orgnicos como materia prima en usos industriales PROBLEMA CENTRAL

EFECTOS

CAUSAS

Elaborado por .Lic. Quispe Y Univ. Aruquipa3. Objetivos.3.1. Objetivo general. Obtener jarabe azucarado a partir de la hidrolisis qumica de residuos de cascaras de naranja , para ser empleado como edulcorante en la industria alimenticia 3.2. Objetivos especficos. Caracterizar los residuos de generados por la venta de jugos de naranja (cascara, albedo y pulpa) para determinar el porcentaje de humedad, materia seca, extracto etreo (grasa), celulosa y azcares reductores. Realizar la Hidrolisis de forma qumica los residuos de cscaras de naranja para obtener un jarabe azucarado controlando como la temperatura, el pH, concentracin y tiempo. Caracterizar el jarabe obtenido para determinar equivalentes de Dextrosa (ED), concentracin de azucares reductores. Evaluar las caractersticas del jarabe obtenido frente a azucares reductores P.A.4. Justificacin. Desde hace varias dcadas los residuos orgnicos vegetales han sido un foco de atencin para varios investigadores a nivel mundial, debido a que parte de sus componentes pueden ser materia prima para generar diversos productos de inters. Con el tiempo se han venido analizando diferentes estrategias y tcnicas de produccin tomando como materia prima los residuos orgnicos vegetales de los cuales se han podido transformar grandes y tiles productos y subproductos que intervienen en el crecimiento de la industria y el cuidado del medio ambiente en general.En Bolivia las cifras del Instituto Nacional de Estadstica (I.N.E.) sealan que la ciudad de La Paz produce aproximadamente 186.378 toneladas de basura al ao [4] de las cuales el 55.2% son residuos orgnicos. Por tal razn se debe aplicar tecnologas de innovacin y procesos cientficos que generen productos con valor agregado a la industria de alimentos teniendo en cuenta que en el norte del departamento de La Paz se producen ctricos, entre estos las naranjas que son transportados al centro de la paz para su comercializacin , donde una gran cantidad termina siendo vendida como jugo de fruta natural en las calles de la urbe pacea, los residuos generados por estas ventas son directamente depositadas a los rellenos sanitarios por las personas que desconocen su valor y capacidad de materia prima, como basura, basura que est generando contaminacin ambiental.En el centro dela ciudad de La Paz no se conoce de una cifra acerca de cuantos vendedores ambulantes de jugo de naranja existen, ni de la cantidad de residuos orgnicos que estos producen , solo se puede observar que estos se empacan en bolsas y se dejan en el andn diariamente para que el carro de basura los recoja. Teniendo en cuenta lo anterior, este proyecto pretende aprovechar la composicin qumica de los residuos slidos generados de algunas de las actividades de negocio como es la venta en la va pblica de jugo de naranja, para darle un valor agregado como jarbe edulcorado. Para ello proponer el proceso de hidrlisis qumica, de all obtener un jarabe edulcorado rico en azcares reductores provenientes del contenido de celulosa, con un grado de equivalente de dextrosa y poder edulcorante para la industria de alimentos.5. Marco terico5.1. Residuos Orgnicos Vegetales En Bolivia los residuos slidos an son problema grande sobre todo con la gran acumulacin de estos en los depsitos que se encuentran en cada regin y/o municipio dentro del pas ya que estos son acumulados indiscriminadamente sin tener un proceso de reciclado. Segn Galanakis, C. (2012). Los residuos orgnicos son materias primas con capacidad de conversin de valor agregado, se pueden tratar y transformar en sustancias necesarias para la industria como para el medio ambiente. Se estima que el procesamiento de desechos orgnicos ha sido considerado como un asunto de tratamiento, prevencin y minimizacin debido a los efectos ambientales inducidos por su disposicin. Por la gran cantidad de residuos orgnicos que se generan a diario a nivel mundial se ha visto reflejados problemas en el medio ambiente y a nivel econmico teniendo en cuenta los costos de recoleccin, transporte y disposicin final que son cada vez mayores.5.1.1. Residuos con Composicin Lignocelulsica.La lignocelulosa es el principal componente de la pared celular de las plantas y vegetales, esta biomasa es la fuente de carbono renovable ms prometedora para solucionar los problemas actuales de energa y materias prima. lvarez Castillo, A., (2012).El aprovechamiento integral del material lignocelulsico persigue mtodos de fraccionamiento de los compuestos estructurales (celulosa, hemicelulosa y lignina), de dos clases: mtodos de hidrlisis y mtodos de lignificacin. La composicin de los residuos lignocelulsicos, son:a) Celulosa La celulosa es un homopolmero lineal de elevado peso molecular y grado de polimerizacin. Es la molcula orgnica ms abundante, sirve para construir polisacridos estructurales encontrndose envuelta por una pared 18 celular vegetal. La celulosa est formada por enlaces tipo Beta- lucosdicos (1-4) y es un polmero lineal helocoidalmente superior a la amilosa. Antes era Alfa y ahora es Beta, y como consecuencia los enlaces o-glucosdico quedan dentro de la hlice protegidos, (Ver Figura 1). Este polisacrido es muy difcil de hidrolizar, registra la necesidad de retirar la lignina para obtener la celulosa de la materia. Mussatto (2006).Figura 1. Celulosa.Modelo de clulas unidas por puentes de Hidrgeno

Fuente: Wikipedia (2013). Enlace glucosdico.La degradacin de la celulosa se evala a travs de un complejo enzimtico, con dos niveles de temperatura (55 y 60 C) y tres de pH (4.0, 5.0 y 6.0) con dos repeticiones por tratamiento, debido a que la lignina presente en la materia vegetal recubre la celulosa y no permiten que acten las celulosas se logra obtener la mayor cantidad de celulosa a una temperatura de 60C y un pH de 4.0..Existen tres enzimas que intervienen en la degradacin de la celulosa (celulolisis), pueden trabajar por separado en una sucesin de microorganismos o en unsono:1. Endo-1,4-glucanasa que ataca los en los enlaces 1, 4 de la macromolculaformando fragmentos de oligosacridos solubles.2. Exo--1,4-glucanasa que separa el disacrido celobiosa desde los extremos de la molcula.3. -glucsida que hidroliza la celobiosa con formacin de glucosa y de estaforma seguir en otras rutas de degradacin diferentes.b) Hemicelulosa Las hemicelulosas forman cadenas ramificadas de menor grado de polimerizacin que la celulosa por lo tanto no tiene, zonas cristalinas. Adems los puentes de hidrgeno son menos eficaces, haciendo de las hemicelulosas polisacridos ms accesibles al ataque de reactivos qumicos Barroso Casillas, M. (2010).

Figura 2. Monosacridos principales de la hemicelulosa, tres hexosas: glucosa, manosa y galactosa y dos pentosas: xilosa y arabinosa.

Fuente: Barroso Casillas, M. (2010). Pretratamiento de biomasa celulsica para la obtencin deetanol en el marco de una biorrefineria.Forma parte de las paredes de las clulas vegetales, recubriendo la superficie de las fibras de celulosa y permitiendo el enlace de pectina, Son polisacridos formados por un solo tipo de monosacridos unidos por enlaces (1-4) fundamentalmente (xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa). Ver Figura 2.. Composicin de la hemicelulosa de materiales lignocelulsicos.c) LigninaLa lignina es un polmero aromtico de estructura tridimensional bastante compleja (figura 3), muy ramificada y amorfa, formada por la condensacin de precursores fenlicos unidos por diferentes enlaces resistentes, tanto al ataque de las substancias qumicas como a la accin de los microorganismos. Sin embargo, la lignina es disuelta por los reactivos sdicos y por el cloro, que la convierten en subproducto soluble en agua, es el constituyente intercelular incrustante o cementante de las clulas fibrosas de los vegetales. Es el segundo elemento en importancia de la composicin vegetal. De la lignina se obtienen productos industriales como el papel, plsticos resinas, celulosa para diferentes productos como cauchos y fibras para la industria textilera. La lignina cumple con tres funciones especficas:- Proteger a la celulosa del ataque microbiano.- Conferir resistencia e impermeabilidad al material.- Mantener unidas las fibras celulsicas.

Figura 3. Estructura general de la lignina.Representa el 30 % de los componentes del vegetal.

Fuente de: Barroso Casillas, M. (2010). Pretratamiento de biomasa celulsica para la obtencin de etanol en el marco de una biorrefineria..Chiaramonti, et al, (2012); argumenta que es necesario eliminar la lignina para la preservacin de polisacridos como hemicelulosa y celulosa porque de all provienen los azcares reductores, ya que son los mejores indicadores de la degradacin y conversin del tejido vegetal a azcares fermentables. La eliminacin de la lignina aumenta la porosidad del material vegetal, para facilitar la exposicin de estos polisacridos a la hidrlisis posterior, sea qumica o enzimtica. Tejada, et al, (2010), describe la degradacin de la lignina de las cscaras de pia y naranja: sumergiendo las cscaras en una solucin de NaOH 0.1N durante 15 minutos.Posteriormente se adicion sulfato de calcio y se dej en reposo por 3 horas. Por ltimo, se separ el material de la solucin por decantacin. 5.2.1. Naranja La naranja est compuesta de pericarpio y semilla . Las paredes, del ovario originan el pericarpio, y bien resguardada dentro de este, se hallar la semilla, resultado de la maduracin del vulo. Las partes de pericarpio son: Exocarpio (flavedo; presenta vesculas que contienen aceites esenciales), Mesocarpio (albedo; pomposo y de color blanco) y Endocarpio (pulpa; presenta tricomas con jugo).En el caso de la naranja tenemos que la fruta ctrica es bastante compleja. Est compuesta por una cscara gruesa que le proporciona proteccin contra los daos. La superficie exterior se conoce como exocarpio y contiene el aceite y los pigmentos de la cscara. Seguidamente est la capa blanca esponjosa llamada mesocarpio, que es rica en pectina. El jugo interior que contiene el endocarpio est dividido en varios segmentos donde se encuentran los sacos de jugo individuales y las semillas, si las hay. Por ltimo hay un centro esponjoso o placenta.

Figura 4. Partes de la fruta de naranja.Estructura del albedoEl albedo o mesocarpio de la naranja es la parte blanca esponjosa que se encuentra entre el endocarpio (pulpa) y el exocarpo (flavedo) y cuya finalidad es de servir de unin entre las partes mencionadas. La Tabla 1 indica los compuestos que conforman la estructura del albedo indicando que los compuestos que prevalecen son los azucares, entre los cuales predomina la glucosa (63%), la fructosa (20%) y la sacarosa (16%).Tabla 1. Compuestos principales que constituyen la estructura del albedo de naranja.

Fuente: ngel Flder Rivero, Enciclopedia de los Alimentos, 20035.2.2. Residuos de Naranja (Citrus sinensis L.)La composicin de la cscara de naranja, presenta niveles bajos de almidn y protena, y niveles ms altos de azcares, pectina y celulosa, Las cscaras de naranja representan aproximadamente del 45 al 60% del peso de la fruta, Tejada, et al, (2010). La naranja es destinada como insumo para la agroindustria, es utilizada para la produccin de jugos principalmente, cuyo proceso conlleva una generacin considerable de desechos como cscaras, pulpa y semillas, Cern Salazar, et al, (2011), asegura que se han vuelto una carga sustancial para el medio ambiente, Estos desechos pueden ser empleados para obtener otros productos como aceites esenciales y pectinas, buscando incrementar su valor agregado, con el proceso de agro industrializacin y al mismo tiempo de disminuir el impacto ambiental que estos producen. La cscara se usa mucho como saborizante, tambin el aceite esencial extrado de la capa externa de la piel, se utiliza comercialmente como saborizante de alimentos, refrescos y para otros fines. De la capa interna blanca de la cscara se extrae pectina para el uso en conservas de frutas y de otras maneras.Los diferentes usos de la naranja y sus desechos:a) Pulpa: la pulpa de los ctricos; 3/4 del total como subproducto de la extraccin de jugo de naranja dulce, es altamente valorada como pienso granulado con un contenido de protenas de 6,58 a 7,03%. Es una fuente de levaduras comestibles, alcoholes no ingeribles, cido ascrbico, y hesperidina.b) Piel: Adems de sus usos alimentarios, el aceite de la cscara de naranja es un aroma muy apreciado en perfumes y jabones. Debido a su contenido de limoneno, 90-95%, tiene un efecto letal sobre las moscas, pulgas y hormigas bravas. Su potencial como insecticida est bajo investigacin. Se est utilizando en productos de limpieza de los motores y en jabones secos para las manos en los talleres de reparacin de maquinaria pesada.c) Semillas: El aceite derivado de la semilla de la naranja y de otros ctricos se emplea como aceite de cocina, en jabones y en plsticos. El residuo de las semillas, de alta protena es adecuado para la alimentacin humana, un ingrediente en la alimentacin del ganado, y en las mezclas fertilizantes.A continuacin valor nutricional de la naranja, (Tabla 2). Composicin qumica de las cscaras de naranja.

Tabla 2. Composicin qumica aproximada de las cscaras de Naranja

Fuente: Cern Salazar, et al, (2011).Por la caractersticas fsico-.qumicas de las cscaras de naranja, se determina segn las diferentes investigaciones, que estos residuos son aptos para extraer celulosa por medio de hidrlisis qumica y enzimtica y de all obtener alto porcentaje de azcares reductores, destacados como jarabes azucarados para ser empleados como edulcorantes en la industria de alimentos.5.6. Hidrlisis de polisacridos.La hidrlisis es un proceso qumico que rompe un enlace en presencia de agua y produce uno o varios compuestos, se aplica a reacciones qumicas que pueden ser orgnicas o inorgnicas. Segn las investigaciones realizadas para el aprovechamiento de residuos orgnicos vegetales, se concluye que en la mayora de los procesos se ha realizado hidrlisis para obtener los productos requeridos, estas hidrlisis son de diferente tcnica teniendo en cuenta el producto que se desea obtener. Dentro del estudio realizado a las diferentes tcnicas de hidrlisis, generan conocimiento cientfico a lo largo de los procesos a disear para dar un valor agregado a estos residuos vegetales, ricos en almidn, lignina, hemicelulosa y celulosa. Entre las diferentes tcnicas de hidrlisis destacadas para tal fin, se encontr la hidrlisis qumica, hidrlisis enzimtica, hidrlisis alcalina entre otras,.5.6.1. Hidrlisis QumicaLas molculas de almidn y de celulosa, como todos los polisacridos, se des polimerizan por accin de los cidos en caliente. Cuando los grnulos son expuestos a la accin de cidos nerales muy diluidos y luego calentando esta mezcla se obtiene la hidrlisis de los enlaces glucosdicos, retomando la molculas a su forma original, es decir, a sus monmeros principales de D-glucosa. La hidrlisis cida permite obtener jarabes de D-glucosa con ED (equivalente de dextrosa).El mtodo que se usa para la hidrlisis qumica es emplear 100 mg de cido/g de material seco, donde se encuentra una relacin slido: lquido de 1:8 g: g, a 120C durante 17 minutos. Tejada, et al, (2010) llevo a cabo la hidrlisis cida, adicionando 50 ml de cido sulfrico al 5% por cada 100 gramos de cscara de fruta, a una temperatura de 125C y 15 psi, regulada por medio de un autoclave, durante 15 minutos. Luego los jarabes obtenidos se separaron de los componentes que precipitaron, por centrifugacin. Se determin el contenido de azcares en los jarabes obtenidos. Meja Giraldo et al, (2007), aconseja realizar el proceso de degradacin de lignina para poder obtener la celulosa. Tejada, et al, (2011), Por medio de ensayos descubrieron que sumergiendo en una solucin de NaOH 0.1N ms adicin de 0.816 g de sulfato de calcio por tres horas, se eliminaba gran porcentaje de lignina (30%) presente en la materia orgnica y parte de la hemicelulosa obteniendo as la celulosa libre, este proceso es necesario dentro de la hidrlisis cuando se desea obtener azcares reductores ya que la lignina por su estructura qumica recubre la celulosa y la hemicelulosa y sin degradarla no le permite la separacin. Se encontr que las concentraciones de azcares reductores en mayor cantidad se producen en la hidrlisis cida al: 0,25; 0,50 y 0,75% de cido sulfrico, Meja Giraldo et al, (2007). La hemicelulosa y celulosa alcanzan su mayor degradacin al 0,75% de H2SO4, por lo tanto desciende el contenido de azcares reductores; aunque se efectu la hidrlisis, esta concentracin es bastante fuerte para estos polisacridos y los transforma en otro tipo de compuestos como fufural, HMF (Hidroxi Metil Furfural). (Figura 5).Los azcares reductores tienden a reducir su concentracin cuando aumenta la concentracin del cido, formando compuestos txicos, ya que la hidrlisis continua, hasta generar productos como HMF (Hidroxi Metil Furfural) y furfural, estos compuestos traen alta incidencia en la reduccin en el porcentaje de azcares reductores y sobre los procesos fermentativos, el cual puede inhibir el crecimiento microbiano.Figura 5. Productos de degradacin de la biomasa.

Fuente: Jimnez, (2011), Degradacin de azcares por hidrlisis cida.Los tratamientos con cido solubiliza una gran porcin de carbohidratos totales, de igual forma, slo azcares solubles y azcares derivados de la hidrlisis de hemicelulosa fueron liberados de manera eficiente por el tratamiento con cido sulfrico. Mussatto et al, (2006), ha empleado hidrlisis alcalina (reaccin qumica en la que una molcula de agua H2O, reacciona con una molcula de una sustancia H+ y OH-) una solucin de NaOH 2% p/v, relacin slido: lquido de 1:20 g: g, a 120C durante 90 minutos, para diferenciar entre hidrlisis cida e hidrlisis alcalina. Los resultados son significativos ya que se encuentra ms confiable y efectividad, en la hidrlisis cida, para remocin de la hemicelulosa del material. Siguiente al proceso, la pulpa obtenida por medio de hidrlisis alcalina, qued enriquecida en celulosa (34, % p/p). Cuando el bagazo fue hidrolizado qumicamente con solucin de NaOH, la pulpa obtenida present un contenido de celulosa mayor que el obtenido por el proceso anterior (54,3% p/p) y menos lignina residual (14,4% p/p). Sin embargo, el contenido de hemicelulosa fue mayor y debido a la presencia de resinas en esa fraccin, las fibras de celulosa quedaron fuertemente unidas. La diferencia de resultados se muestra en la siguiente Tabla 3.Tabla 3. Resultados despus de hidrlisis alcalina e hidrlisis cida

Fuente: Mussatto, et al, (2006) Efecto de los tratamientos de hidrlisis cida e hidrlisis alcalina en la estructura del bagazo de malta para liberacin de fibras de celulosa.5.7. Azcares Reductores.Los azcares reductores son aquellos azcares que poseen su grupo carbonilo (grupo funcional), intacto, un grupo hemiacetal (una interaccin entre C-2 y C-5,) que le confiere la caracterstica de poder reaccionar con otros compuestos. En solucin acuosa, dicho grupo aldehdo libre tiene la capacidad de reduccin de agentes oxidantes. Las formas cclicas hemiacetales de los azcares tiene la potencialidad de generar trazas de la forma abierta (grupos aldehdos libres). Ver figura 6. Figura 6. Representacin de estructura qumica de azcares reductores.

Fuente: Wikipedia (2013). Enlace glucosdico.Azcares reductores son aquellos que como la glucosa, fructosa, lactosa y maltosa presentan un carbono libre en su estructura y pueden reducir, en determinadas condiciones, a las sales cpricas. La determinacin de los azcares reductores, se obtiene por medio de una curva de calibracin, siguiendo el mtodo de Miller o DNS (cido dinitrosaliclico), reactivo que tiene la capacidad de oxidar a los azcares reductores, dando resultados colorimtricos, este mtodo emplea 3,5-cidodinitrosaliclico para la hidrlisis de polisacridos presentes en una muestra, seguido de la determinacin espectrofotomtrica a 540nm de los azcares reductores. Esta tcnica sirve para cuantificar los azcares reductores producidos durante una fermentacin o para cuantificar los productos de una reaccin enzimtica. Domnguez, et al, (2011), Wood, (2012). Recomiendan despus de la hidrlisis qumica o enzimtica usar glucosa como estndar y el mtodo de cido 3,5 dinitrosalislico (DNS) para la cuantificacin de azcares reductores a (1, 5, 10, 20, 30, 40, y 50% de la muestra/reactivo de DNS, v/v), calentar las soluciones (5 min, 100 C) y cuantificar a 540 nm. Meja Giraldo et al, (2007), fundamenta: el cido 3,5 dinitrosalislico en presencia de calor reduce el cido 3-amino-5 nitrosaliclico por los azcares reductores presentes, desarrollndose un color amarillo caf el cual es estable hasta por 24 horas. Este mtodo permite medir las unidades reductoras presentes en los azcares. Se concluye que con este mtodo de DNS recomendado se logra la precisin de la velocidad de los resultados.5.8. Determinacin de azucares reductores por espectrofotometra U.V.Los azucares reductores poseen un grupo carbonilo libre formando un grupo hemiacetal que le confiere la caracterstica de poder reaccionar con otros compuestos. El mtodo de Miller o DNS (cido dinitrosalicilico) como reactivo tiene la capacidad de oxidar los azucares reductores mostrando un comportamiento diferencial hacia mono y disacridos, dando resultados colorimtricos que se pueden medir con una longitud de onda de 574 nm.5.8.1. Espectrometra ultravioleta-visibleLaespectroscopia ultravioleta-visible es unaespectroscopia de emisin de fotonesy unaespectrofotometra. Utiliza radiacin electromagntica(luz) de las regionesvisible,ultravioletacercana (UV) einfrarroja cercana (NIR) delespectro electromagntico, es decir, una longitud de onda entre 380nm y 780nm. La radiacin absorbida por las molculas desde esta regin del espectro provoca transiciones electrnicas que pueden ser cuantificadas.La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de molculas, y adems, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.Se utiliza de manera general en la determinacin cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transicin y compuestos orgnicos altamente conjugados.Cuando un haz de radiacin UV-Vis atraviesa una disolucin conteniendo unanalito absorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es atenuada hasta I. Esta fraccin de radiacin que ha logrado traspasar la muestra es denominadatransmitancia(T) (T = I/Io). Por aspectos prcticos, se utilizar laabsorbancia(A) en lugar de la transmitancia (A = -logT), por estar relacionadalinealmentecon la concentracin de la especie absorbente segn laLey de Beer-Lambert: A =lc (: coeficiente de absortividad molar, l: camino ptico, c: concentracin de la especie absorbente).

Figura 7. Espectrofotmetro

Fuente: Labolan (2014)5.9. Jarabes de glucosa y Edulcorantes en la Industria de Alimentos.5.9.1. Jarabes de glucosaLos jarabes de glucosa son lquidos de consistencia viscosa que por lo general contienen soluciones concentradas de azcares, como la sacarosa, en agua o en otro lquido. Los jarabes se usan desde hace mucho tiempo y antes de descubrirse el azcar, se preparaban con miel. Los lquidos que habitualmente integran el jarabe son el agua destilada, soluciones extractivas, zumos, y otros, Rodrguez Reinoso, (2011), describe el jarabe de glucosa como uno de los productos ms utilizados por la industria confitera y de alimentos procesados. En el caso de los helados, el jarabe de glucosa aporta textura, brillo y disminuye la temperatura de congelacin. En confitera, es utilizado como anticristalizante del azcar, regulador del dulzor, generador de brillo, etc. En las carnes procesadas, incrementa el pardea miento de la carne durante la coccin, Revista I Alimentos, (2010). El jarabe de glucosa se encuentra importante para la industria, ya que tiene aplicaciones en procesos de produccin de etanol y elaboracin de cerveza, en la industria de alimentos (repostera, confitera, etc.) tambin impide la cristalizacin de la sacarosa y otros azcares es, tiene la capacidad de bajar el punto de congelacin de algunas soluciones, obtiene buena higroscopicidad, tambin controla la coloracin morena de los azcares reductores en la superficie durante la coccin. Armenta (2004), asegura que el jarabe de glucosa se obtiene por hidrlisis qumica o hidrlisis enzimtica segn los objetivos a cumplir, estos jarabes se pueden obtener de diferentes materias vegetales que son tratadas y llevadas a anlisis qumicos para obtener formacin de molculas de maltosa, glucosa, dextrinas y otros azcares. Ver figura 8. Figura 8. Diagrama de flujo de jarabes de glucosa

Fuente: Surez et al, (2004), Diseo conceptual y comparacin tcnica de los procesos de hidrlisis acida y enzimtica para la produccin de glucosa a partir de almidn de yuca

El jarabe de glucosa se obtiene a partir de almidn, hemicelulosa y celulosa por hidrlisis. Se trata de una disolucin acuosa compuesta de glucosa, fructosa, maltosa, oligosacridos y polisacridos, que contienen una proporcin diferente entre unos y otros dependiendo del mtodo de hidrlisis y grado de conversin. En diferentes proyectos de investigacin se analiza la obtencin de jarabes por la hidrlisis enzimtica de almidn de distintos productos naturales, de la papa, del maz, del trigo. Se puede realizar una hidrlisis parcial o total, dando paso a distintos productos.Los jarabes de D-glucosa son una mezcla entre una solucin acuosa de D-glucosa, maltosa y otros oligosacridos llamados dextrinas que siendo hidrolizados se caracterizan por su equivalente de dextrosa (ED), Armenta, et al, (2004), que est definido como el porcentaje en peso de glucsidos reductores presentes en el jarabe con respecto al peso de los slidos totales de oligosacridos, as: ED = (Wgr/Wst) * 100Dnde: Wgr: Peso de glucsidos reductores presentes en el jarabe.Wst: Peso de los slidos totales en el jarabeMientras que, Salcedo, et al, (2010), determina el equivalente de dextrosa con la siguiente ecuacin:ED = (AR/M) * 100AR = cantidad de azcares reductores presentes en la muestra M = peso de la muestra seca en gramosEl equivalente de dextrosa (ED), es el contenido de azcares reductores de un edulcorante, calculado como dextrosa y expresado como porcentaje de los slidos totales.5.9.2. EdulcorantesSegn el CAE (Cdigo Alimentario Espaol), el poder edulcorante (PE) se entiende por: Los gramos de sacarosa que hay que disolver en agua para obtener un lquido con igual sabor que la disolucin de un gramo de Edulcorante en el mismo volumen. Son sustancias obtenidas de los alimentos naturales y tienen alto poder edulcorante ya que se adhieren a los alimentos aportando gran cantidad de azcar, la glucosa por ejemplo se emplea en la confitera y elaboracin de helados (hasta un 25% del total de los azcares presentes), tiene un PE = 0,5 - 0,8. Los edulcorantes pueden ser naturales o artificiales y su uso en la industria alimentaria se destina a la elaboracin de alimentos bajos en caloras. Entre sus principales caractersticas se destacan: tener un sabor lo ms similar posible a la sacarosa, percibir un sabor dulce rpidamente y a la vez desaparecer de la misma manera, ser resistente a las condiciones de procesamiento del producto en el cual va a ser incluido.Los edulcorantes pueden ser clasificados segn su aporte calrico como:- Edulcorantes nutritivos: en este grupo se encuentran la sacarosa y otros disacridos (maltosa, lactosa). Los monosacridos (glucosa, fructosa). Los polioles (sorbitol, manitol, xilitol, lactitol). - Edulcorantes no nutritivos: se encuentran los edulcorantes intensos (sacarina, ciclamato, acesulfame-K, neohesperidina dihidrochalcona (NHDC), taurina, aspartame).El jarabe de glucosa por su poder edulcorante tiene ventajas que permiten su uso en un amplio rango de industrias como: - Confitera: en esta industria se utiliza como agente que evita la cristalizacin y ayuda a homogenizar productos como gomas de mascar y chocolates. Suministra una textura lisa, goza de cualidades de buen preservante para una larga vida en estantera.- Mermeladas, gelatinas y frutas enlatadas: en este tipo de alimentos procesados, el jarabe de glucosa es usado para prevenir la cristalizacin del azcar. Acta como preservativo y previene la descomposicin del producto sin incrementar su dulzura.- Productos de panadera: el jarabe de glucosa aade cuerpo, volumen y una ptima edulcoracin a los productos de panadera. Por esta razn es usado en rellenos de cremas y pasteles. Tambin previene la cristalizacin, aumenta el tiempo que el producto tarda en estanteras y sus propiedades organolpticas mantienen el producto fresco por ms tiempo.- Heladera: da una textura suave y cremosa, asegura que los helados no se derritan pronto, previene la cristalizacin de la sacarosa y permite edulcoracin homognea.- Farmacuticas. Destaca su uso en jarabes y pastillas para la tos, tnicos basados en vitaminas y como agente granular para recubrimientos de tabletas. Provee cuerpo, resistencia, un buen sabor en la boca y edulcoracin balanceada cuando son usados otros carbohidratos edulcorantes tales como la sacarosa y el sorbitol.6. Marco metodolgicoPara el cumplimiento de los objetivos planteados, se realiz una investigacin inductiva experimental, ya que, se analizara un caso en particular, cuyo resultado ser tomado para extraer conclusiones de carcter general, donde se empleara y la experimentacin para llegar a las generalidades.

6.1. Diagrama del procesoMolienda

Recepcin de la materia prima: residuos de naranja (cascara, albedo y pulpa)

Caracterizacin fisicoqumica

Hidrlisis qumica

Separacin, clasificacin y pesaje

%Humedad: (%H Bh) y (%H bs)% Extracto etreo% De celulosa% Azucares reductores

Obtencin y anlisis de datos

Caracterizacin jarabe azucaradoPurificacin del jarabe azucarado

Comparar las caractersticas del jarabe frente a azucares reductores P.A.Cuantificacin de azucares reductores: mtodo U.V.

Diagrama N 1. Elaborado por Univ. Aruquipa

6.1.1. Hidrolisis qumica

Residuos de naranja (cascara, albedo y pulpa)Eliminacin de ligninaHidrlisis bsica: Tratar la muestra con NaOH 0.1N, 15 minutos Adicionar sulfato de calcio( dejar en reposo por tres horas) Separar en un embudo de decantacin, colocando lana de vidrio Recoger el slido

Hidrolisis de celulosaHidrolisis acida: Tratar los residuos slidos con H2SO4 (%5): 50 ml de H2SO4 /100g de residuos ; 15 minutos a 125 C Dejar enfriar Centrifugar para separar el jarabe (sobrenadante o lquido).Tomar pH del jarabe. Neutralizar al pH de la materia prima con NaOH 5 N.

Diagrama N 2. Elaborado por Univ. Aruquipa

6.1.2. Caracterizacin y cuantificacin del jarabe Jarabe azucarado con impurezas

Filtrar la muestraAdicionar carbn activadoSolucin Jarabe azucarado filtrado

hhhTemperatura de 30 CFiltrar con una bomba de vaci(Desechamos precipitado)Determinar los equivalentes de dextrosaa) Cuantificacin de azucares reductores por el mtodo U.V.b) Caracterizacin de azucares reductores por el mtodo Salcedo:ED = (AR/M) * 100AR = cantidad de azcares reductores presentes en la muestraM = peso de la muestra seca en gramos

Diagrama N 3. Elaborado por Univ. Aruquipa

Elaboracin de la curva patrn:A partir de la solucin de 1 g/L de glucosa se preparan 7 tubos con diferentes concentraciones, tal como se indica en la tabla 1: Previamente se debe tener agua en ebullicin para el bao mara.Se debe presentar de la siguiente manera:Tuboml de solucin de glucosag/lMl de agua destiladaVolumen final (ml)De cada tubo de volumen final tomar 1mlMl de DNSTodos los tubos con papel aluminio- calentamiento a 100 por 5 min

0 (blanco)0101011ml+ agitar completamente

11.58.51011ml+ agitar completamente

2281011ml+ agitar completamente

3371011ml+ agitar completamente

4551011ml+ agitar completamente

5731011ml+ agitar completamente

6821011ml+ agitar completamente

71001011ml+ agitar completamente

Muestra problema1*1ml1ml+ agitar completamente

Muestra problema1*1ml1ml+ agitar completamente

*Las absorbancias sern tomadas a 540 nm

Tabla 4.Elaboracin de la curva PatrnTuboAbs 1Abs 2Promedio de absConcentracin de glucosa (mg/l)

0 (blanco)

1

muestra1

muestra 2

Tabla 5Determinacin de la concentracin de glucosa

La ecuacin generada es la que se usa para determinar la concentracin de azcares reductores en las muestras problema, as:Y = a*x+bDnde:Y= las absorbancias de la muestra problema.a= pendiente de la rectab= es el corte en el eje yx= es la concentracin de azcares reductores de la muestra expresada en mg/L.

6.1.3.1. Preparacin del reactivo para la curva patrn (DNS)Preparar una solucin de NaOH (2 gramos de NaOH y disolverlos en 125 ml de agua destilada) y adicionar 1.25 g de DNS + 37.5 g de tartrato de sodio y potasio, disolver delicadamente hasta completa disolucin.En un matraz aforado de 250 ml, verter lentamente y con agua destilada aforar hasta la marca. Mezclar bien y envasar el reactivo en un frasco oscuro mbar. 7. ResultadosLos resultados se determinaran despus de la conclusin y anlisis de la investigacin.8. ConclusinLas conclusiones sern presentadas despus de la finalizacin y posterior anlisis de la investigacin.9. Bibliografa1. Amador Rafael Roman, Garca Teroba Jos Antonio, Hernandez Juarez Jos De Jess. Industrializacin De La Cscara De Naranja, Universidad Autnoma Metropolitana U.A.M., Mexico, 2012.2. Balboa Laura, MIlenka Hilda. Obtencin experimental de aceite, esencial y subproducto a partir de la cscara de naranja (Citrus sinesis)., Universidad Mayor De San Andrs U.M.S.A.,Bolivia, .20113. Tejeda Lesly P., Tejada Candelaria, ngel Villabona, Produccin De Bioetanol A Partir De La Fermentacin Alcohlica De Jarabes Glucosados Derivados De Cscaras De Naranja Y Pia; Educacin En Ingeniera. N10, 2010, Pg. 120-1214. Instituto Nacional De Estadstica. Estadstica Social. Generacin De Residuos Slidos,http://www.ine.gob.bo/html/visualizadorHtml.aspx?ah=Cronologias.htm,2013, consultado 02/04/2015 5. La Prensa. Bolivia Genera Toneladas De Basura Cada Da., 20/09/2012, http://www.laprensa.com.bo/diario/actualidad/la-paz/20120920/bolivia-genera-4782-toneladas-de-basura-cada-dia_34175_54637.html, Consultado 15/03/20156. Galanakis, C. Recovery of high added-value components from food wwastes: Conventional, emerging technologies and commercialized applications; Food Science y Technology, N35, 2012, Pg. 68-87.7. Cardona, C. 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Barroso Casillas, M.; Pretratamiento de biomasa celulsica para la obtencin de etanol en el marco de una biorrefineria. Universidad Politcnica de Madrid; Escuela Universitaria de Ingeniera Tcnica Forestal, Espaa, http://oa.upm.es/10559/1/MIGUEL_BARROSO_CASILLAS.pdf. 2010 consultado 27/04/201512. CODEX Cdigo Alimentario. (Artculo 778 - (Dec 1013, 29.3.74)). Alimentos azucarados. Capitulo X, Pg1-5. http://www.elika.eus/datos/formacion_documentos/Archivo30/7_C%C3%B3digo%20alimentario%20espa%C3%B1ol.pdf. Consultado 30/04/201513. Chiaramonti, D., Prussi, M., Ferrero, S., Oriani, L., Ottonello, P., Torre, P., & Cherchi, F. Revisin de los procesos de pre-tratamiento para la produccin de etanol lignocelulsico, y el desarrollo de un mtodo innovador. Bi o m a s s and B i o e n e r g y, 2012, Pg. 1-11.14. Cern Salazar, I., & Cardona Alzate, C. Evaluacin del proceso integral para la obtencin de aceite esencial y pectina a partir de cscara de naranja. 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Estudio comparativo entre los mtodos de hidrlisis cida y enzimtica de banano (musa cavendish) para la obtencin de jarabe de glucosa. Colegio de Agricultura, Alimentos y Nutricin, N10, 2012,Pg1-39.19. Armenta, E. I., & Rodrguez, C. (2004). Diseo construccin y montaje de dos bio-reactores para una planta a escala piloto destinada a la produccin de jarabes de glucosa. Proyecto de grado, Facultad de Ingeniera Mecnica, Universidad Nacional de Santander, 2012.

10. Diagrama de Gantt

NActividadTiempoControlMes

12345678910111213

1Bsqueda debibliografa5R

2Elaboracindel perfil14R

3Recoleccin demuestras2E

4Evaluacinde la M.P.2E

5Aplicacin delproceso propuesto17E

6Anlisis deresultados6E

7Redaccin deldocumento en borrador8E

8Revisin dedocumento3E

9Defensa deproyecto2E

E: Tiempo estimado en semanas R: Tiempo real en semana