FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

OPERACIONES UNITARIAS: Extracción de Almidón a partir del Camote

Autores: Díaz Chuman, LucreciaLinares Peralta, GiovanniLazo Nieto, JhonatanRivera Fernández, MadyladyVentura Carranza, José ManuelVidal Yovera, Robert

Informe para la Asignatura de Operaciones y Procesos Unitarios

Chiclayo, 30 de Marzo de 2016

I. INTRODUCCIÓN

Las operaciones unitarias son las transferencias y cambio de energía y materia que se llevan a cabo por medios físicos, modificando su masa o composición, el nivel o calidad de energía que posee y sus condiciones de movimiento. Estas operaciones unitarias pueden ser basadas en la transferencia de materia, transmisión de calor, transferencia de materia y calor y de transporte de cantidad de movimiento.

Los Tubérculos de muchas plantas y sus almidones representan un importante subsidio alimenticio en los países tropicales y subtropicales. Además, los cultivos de tubérculos se encuentran ampliamente distribuidos en al planeta, de los cuales cinco especies proporcionan casi un 99% de la producción mundial, estas son; papa (Solanum tuberosum, 46%), yuca (Manihot esculenta, 28%), camote (Ipomea batatas, 18%), ñame (Dioscorea spp. 6%).

El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería. El Almidón se halla muy difundido en la naturaleza como material de reserva de los vegetales.

Este carbohidrato se encuentra en diversas fuentes tales como cereales, tubérculos y algunas frutas; en este trabajo se realizara la extracción de almidón a escala de laboratorio, observaremos cantidades de materia prima utilizada, cantidades desperdiciadas y cantidades de producto final, con el fin de comparar cantidades exactas útiles.

El objetivo de la presente práctica es aplicar diversas operaciones unitarias para la obtención de almidón a partir del camote morado.

La importancia de este trabajo realizar y aprender cómo efectuar la extracción de almidón que se encuentra en un tubérculo, la extracción es una operación unitaria de transferencia de materia, el producto a analizar es el camote morado, este es un tubérculo que contiene en su interior almidón lo cual nos ayudara a realizar el trabajo en el laboratorio, este trabajo es de mucha importancia ya que nos ayudara a adquirir conocimientos como balance de materia, diagrama de flujos y operaciones unitarias como es la extracción.

II. MARCO TEÓRICO

2.1. El camote.

El camote, el nombre científico de este producto agrícola es Ipomoea batata pero comúnmente conocido como Boniato, Batata, Camote o Papa dulce es un tubérculo comestible, de forma oblonga y voluminosa, de corteza violácea o parda y pulpa amarilla anaranjada o blanca, de sabor dulce y agradable (InfoAgro 2007). Es una planta que pertenece a la familia de las convolvulaveae, cultivada por su raíz tuberosa comestible. Respecto a la familia de la convolvulácea, vemos que son plantas trepadoras herbáceas, pero también árboles, arbustos y hierbas. Con relación a la raíz tuberosa encontramos, que es una raíz engrosada adaptada para la función de almacenamiento de reserva (nutrientes).

El camote es un excelente productor de energía debido a que sus raíces de reserva están compuestas principalmente de almidón, cuyo contenido varia de 50 – 70 % de la materia seca, lo que representa aproximadamente el 30 % del peso fresco según los distintos cultivos, además del almidón, los principales constituyentes del camote son azucares, fibras, proteínas, minerales y vitaminas. Ver en gramos el valor nutricional del almidón. Los almidones y derivados como son las maltodexinas, presentan cada vez una mayor variedad de aplicaciones, tanto en la industria alimentaria como en la industria farmacéutica; su demanda anual rebasa la capacidad de producción nacional y para cubrirla, se resume a la importación de grandes volúmenes tanto de maíz como de almidones y derivados, lo que genera una constante fuga de divisas y una dependencia tecnológica para nuestro país.

Figura 01. Ipomoea batata o camote

Tabla Nº 01. Composición química del camote

Componente Cantidad

Agua 70.9%

Almidón 28.3%

Lípidos 0.2%

Proteínas 1,2%

Sodio 385 mg / 100g

Potasio 55 mg / 100g

Calcio 22 mg / 100g

Hierro 1 mg / 100g

Vit. C 25 mg / 100g

Vit. B1 0.1 mg / 100g

Vit. B2 0.06 mg / 100g.

2.2. El Almidón.

El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.

Tabla Nº 02. Datos Técnicos sobre estudios del almidón en el camote

ALMIDON COMPONENTES VISCOSIDAD

Amilopectina 65 a 75%Valor bajo, baja cap. De retención

de agua.

Amilosa : Baja- fácil digestión Buena digestibilidad.

Moorthy (2004)= 15 a 25% GELIFICACION

Tecson (2007)= 12,9 a 29,7% T° = 63 – 74°

Osundahusi (2003)= 32% Cantidad Baja en Fibra.

2.3. Extracción solido líquido.

Con la extracción sólido-líquido se puede extraer componentes solubles de sólidos con ayuda de un disolvente. Campos de aplicación de esta operación básica son, por ejemplo, la obtención de aceite de frutos oleaginosos o la lixiviación de minerales.

Un ejemplo de la vida cotidiana es la preparación de la infusión de café. En este proceso, la sustancia aromática del café (soluto) se extrae con agua (disolvente) del café molido (material de extracción, formado por la fase portadora sólida y el soluto). En el caso ideal se obtiene la infusión de café (disolvente con la sustancia aromática disuelta) y en el filtro de la cafetera queda el café molido totalmente lixiviado (fase portadora sólida). En la práctica, al término de la extracción, la fase portadora sólida siempre contendrá todavía una parte del soluto en el sólido. Además, una parte del disolvente permanecerá también ligada de forma adsorbato a la fase portadora sólida

2.4. Sedimentación

La sedimentación es una operación sólido – liquido en la que las partículas sólidas se separan debido a la diferencia de densidad entre las dos fases presentes.

III. METODOLOGÍA

3.1. EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN Equipos y material

Pipeta plástica Varilla de agitación 02 Vaso de precipitación de 250 mL 02 vasos de precipitación de 600 mL 01 luna de reloj Estufa Probeta de 100 mL Balanza analítica Balanza de precisión Embudo Matraz Rallador. Cuchillos. 02 deposito de mas de 5L. Tocuyo. 145.6 gr. de camote morado

3.2. PROCEDIMIENTO

3.2.1 Pesado. (Anexo N° 04). Se procedió a pesar el tubérculo obteniendo un peso de 145.6 g.

3.2.2. Lavado. (Anexo N° 05). Se lavó el tubérculo con abundante agua con el fin de retirar cualquier impureza propia o de su lugar de origen. Secar y pesar la muestra: 145.4 g.

3.2.3. Pelado. (Anexo N° 06). Se retiró la cáscara con un cuchillo, teniendo cuidado de no retirar parte de la pulpa. Pesar. Peso de pulpa: 119.9 g.; peso de cascara: 24.5 g.

3.2.4. Rallado. (Anexo N° 07). Se procedió a rallar, con el fin de desintegrar la pulpa, para dejar libre al almidón. Pesar nuevamente: 114. de pulpa de camote triturada.

3.2.5. Mezclado. (Anexo N° 08). Se agregó agua a las raíces ralladas, en la proporción de 10 mL de agua por gramo de raíz para separar el almidón (1140 mL de agua para 114 g. de camote rallada.

3.2.6. Agitado. (Anexo N°09).Se procedió a agitar la mezcla por un tiempo de 20 minutos aproximadamente. 3.2.7. Colado. (Anexo N° 08). Filtramos la pulpa con ayuda del tocuyo, de porosidad mínima. El almidón es arrastrado por el agua añadida (57ml) a través del paño y la fibra permanece en éste, con la cual se logra separarlo.

3.2.8. Sedimentado. (Anexo N° 09). Paso seguido se deja decantar el filtrado por 40 min Para separar los gránulos de almidón.

3.2.9. Separación (Anexo N° 10). Eliminar el sobrenadante con ayuda de vasos y pipetas de plásticos absorbiendo el soluto dejando el almidón en el fondo del recipiente para luego con una espátula pasar el almidón hacia una luna de reloj (31g)

3.2.10. Secado. Pesar el almidón que se encuentra en la luna de reloj (11.7 g) y luego llevar a un horno para el secado a una temperatura de 60 ºC, por un periodo de 24 horas.

IV.RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 RESULTADOS

4.1.1 Proceso de la extracción de almidón del camote morado.

En laboratorio se realizó la extracción de almidón del camote morado. Primero se seleccionó el camote a usar, se procedió a pesar, lavar, a pelar, quedando solamente la pulpa. Luego pasó hacer rallado por un rayador de cocina y se le agregó agua (57 ml), se procedió a realizar la agitación de la mezcla por un tiempo de 20 minutos aproximadamente. Después de haber pasado el tiempo se procedió a realizar el colado, retirando el afrecho y quedándose con solo la solución líquida. Pasó hacer sedimentado y luego a la separación de las aguas residuales con el almidón húmedo, quedándonos con este último para llevarlo a la estufa y realizar el secado a una temperatura de 60º C por un periodo de 2 días. Al concluir el tiempo determinado se procedió a retirar el almidón de la estufa y obteniendo un almidón seco (11.7 g).

Al realizar esta investigación de la extracción de almidón del camote morado, pudimos identificar la operación unitaria ya estudiada que es la de extracción sólido – líquido que es una separación de un mezcla de compuestos sólidos y aprovechando diferencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente.

4.1.2 Diagrama de balance del proceso.

PESADO

Agua LAVADO Agua con impurezas

PELADO

RAllADO

MEZCLADO

Pulpa triturada + agua (114 g. + 1140 mL)

AGITADO

COLADO Afrecho + agua residual

solucion liquida mas almidon

SEDIMENTADO

solucion liquida mas almidon

SEPARACION Aguas residuales

SECADO

Camote limpio (145.4 g.)

cascara (24.5g)

Pulpa (119.9 g.)

pulpa en colador (2.2g)

Pulpa triturada (114 g.)

Agua (1140ml.)

Pulpa triturada + agua (114 g. + 1140 mL)

Agua (57ml.)

Almidon Humedo (31 g.)

Temp. 60°C 24 horas

11.7 g de ALMIDON

Figura 3: Diagrama de Proceso

4.1.3 Resultados de la extracción de almidón del camote.

Tabla Nº02: Pesos del camote en sus diferentes estados.Descripción Cantidad

Peso bruto del camote 145.6 gPeso del camote lavado 145.4 gPeso del camote pelado (pulpa) 119.9 gPeso de cáscara 24.5 gPeso del camote triturado (solo) 114 g

Antes de realizar el mezclado, se procedió a calcular la cantidad de agua que se tenía que utilizar. Dando como respuesta 1140 ml de agua por 114 g de camote morado (Anexo N° 01)

MezcladoSe realizó la mezcla del camote triturado con el agua y se dejó en reposo durante 40 minutos para que se pueda realizar la extracción sólido - líquido para luego realizar el sólido agotado. Se utilizaron los siguientes datos:

Tabla Nº 03: Pesos del camote triturado y agua.

Descripción calculado

Peso del camote triturado 114 g

Peso del agua 1140 g

Peso total 1254 g

ColadoSe procedió a realizar la separación de afrecho con la solución líquida.

SedimentadoEn esta etapa se dejó en reposo durante 40 min, realizando la separación de almidón – agua.

Tabla Nº 04: Pesos de la separación de almidón – agua.

Secado

Descripción CantidadPeso del almidón retirado 31 gPeso de aguas residuales 1177.7 g

Se realizó el secado a una temperatura de 60 °C por una duración de 48 horas, luego pasado el periodo se procedió a retirar de la estufa obteniendo almidón seco.

Tabla Nº 05: Pesos en la etapa de secado

4.1.4 Rendimiento del procesoSe halló los porcentajes de rendimientos tanto del camote morado (peso bruto) y de la pulpa del camote

Tabla Nº 06: Porcentajes de rendimientos.

Para hallar los rendimientos del proceso realizado, se aplica las siguientes fórmulas: ver (Anexo N° 02)

4.1.5 Eficiencia o Recuperación del procesoCon los datos obtenidos se procedió a hallar la eficiencia o recuperación que se obtuvo durante el proceso. (Anexo N° 03)

Tabla Nº 07: Porcentajes de eficiencia o recuperación.

4.2 DISCUSIÓNCon esta investigación que se realizó en laboratorio se pretendió demostrar la extracción de almidón del camote.Con los resultados ya obtenidos de esta investigación se procedió a comparar resultados con otras investigaciones.Se revisó las investigaciones a comparar, verificando que su reposo del agua con la pulpa triturada duró 40 minutos a comparación de los 25 minutos que se realizó en laboratorio. Su sedimentado fue licuado por 3 minutos y luego se dejó de nuevo en reposo por 30 minutos, paso que no realizamos ya que solo se dejó en reposo por 1 hora. El secado para ellos solo fue con una temperatura de 45º C por un 1 día, en laboratorio se utilizó una temperatura de 60º C por 2 días. Obteniendo 25g de

Descripción CantidadPeso del almidón seco 11.7 gPeso del vapor de agua eliminado

19,3 g

Rendimiento Porcentajes (%)Camote morado (pulpa) 9.76 %Camote morado (peso bruto) 8.05 %

Eficiencia ó Recuperación Porcentajes (%)

Proceso del camote morado 34.99 %

almidón seco por 100 g de camote morado (pulpa) a comparación de los 11.7g de almidón seco por 145.4g de camote morado.

La solubilidad del almidón de camote se incrementa al incrementarse la temperatura la cual se somete el almidón. Este incremento en la solubilidad de los gránulos de almidón de camote se da más pronunciadamente a partir de los 50ºC, y se debe a que los gránulos hinchados del almidón permiten la exudación de amilosa. Por arriba de los 50ºC, la solubilidad del almidón de camote es directamente proporcional a la temperatura. En esta propiedad se refleja la influencia del contenido de amilosa, la relación amilosa/amilopectina y el tamaño del gránulo de almidón.

La diferencia que se obtuvo con la comparación de estos dos resultados fue el procedimiento que tuvo cada uno a la hora de realizar la extracción de almidón del camote, así como las temperaturas, reposo, secado, etc. que se mencionó anteriormente. Otro punto que se tiene que tener en cuenta que la comparación química del camote morado se ve claramente afectada por varios factores en los que incluye el origen del tubérculo, variaciones genéticas, el clima, tipo de fertilización, así como el periodo de desarrollo de los tubérculos.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Se logró realizar la extracción del almidón de camote, no se obtuvo al 100% el resultado esperado a comparación de otras investigaciones, por motivos de muchas factores determinantes (Tiempo de reposo, temperatura, secado, etc.). Se podría especificar que cada cosecha produce variedades de camotes ya sea por el clima, origen, etc.

Se aplicó para esta investigación varias operaciones unitarias, tomando como la principal la extracción solido-líquida para este proceso.

Obtuvimos 11,7 g de almidón seco, por 119.9 g de camote morado (pulpa).

RECOMENDACIONES

Evaluar por cada resultado obtenido y comparar con resultados estandarizados.

Se insta a realizar un reposo de 40 minutos.

Durante la extracción del almidón se tiene que tener en cuenta que mientras más agitado está la mezcla con el agua mejor ganancia en almidón se obtendrá, así como también en la etapa de colado(filtrado) se tiene que extraer al máximo la lechada y en la etapa de sedimentado mientras más tiempo se deja dormir la lechada más se asentará el almidón teniendo en cuenta que si dejamos demasiado tiempo también el almidón empieza a entrar en una etapa de fermentación.

En las etapas de pesado siempre se consideraron todos los decimales de los instrumentos de medición.

VI. BIBLIOGRAFÍA

Tesis “Obtención de maltodextrinas por vía enzimática a partir de almidón de camote”. Ing. Luis Medina García (file:///C:/Users/Juan/Downloads/Medina%20Garc%C3%83-a%20Luis%20-%20B091334%20(2).pdf )

Fundamento De Ciencia De Los Almidones (http://www.sian.info.ve/porcinos/eventos/clayuca0102/sandra.htm )

Fuente: Proyecto Camote http://www.inia.gob.pe/camote/ Tesis “Obtención de maltodextrinas por vía enzimática a partir de almidón de

camote”. Ing. Luis Medina García. (file:///C:/Users/Juan/Downloads/Medina%20Garc%C3%83-a%20Luis%20-%20B091334%20(2).pdf )

Fuente: Tegnologia en Marcha Vol. 25 N 6 – 2013 / Moorthy (2004) Vargas, P.; Araya, Y.; López, R.; Bonilla, R. (2012). Características de calidad y

digestibilidad in vitro del almidón agrio de yuca (Manihot esculenta) producido en Costa Rica. Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 3 (1):001-013.

Guizar M.A., Montañez S.J.L., García R.I. (2008). Parcial caracterización de nuevos almidones obtenidos del tubérculo de camote. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha. 9(1): 81-88.

Hernández M.M., Torruco U.J.G., Chel G.L., y Betancur A.D. (2008). Caracterización fisicoquímica de almidones de tubérculos cultivadores en Yucatán, México. Ciencia y Tecnología de Alimentos, 28(3): 718-726.

Infoagro 2007. El cultivo de la Batata (online).(Ciatado el 29 de maro del 2016) Disponible en (http://infoagro.com/hortalizas/batata.htm)

Pita Espinoza, Jose.2008. Diseño de una planta de etanol utilizando como materia prima el camote. Tesis para optar el titulo de Ingeniero Industrial. USAT

ANEXOS

ANEXO N° 01

1g camote morado 10ml de agua

114 g camote triturado X

Aplicando la regla de tres simple, obtenemos: X = 1140 ml de Agua

ANEXO N° 02

% Rendimiento de pulpa=masa del almidón ( seco )masa delcamote ( pulpa )

x100

% de rendimiento de pulpa = 11.7g. / 119.9 x 100%

% de rendimiento de pulpa = 9.76 %

% Rendimiento de materia prima=masa del almidón ( seco)masa delcamote (M . P )

x 100

% de rendimiento de Materia Prima = 11.7 g. / 145.4 g x 100%

% de rendimiento de materia prima = 8.05 %

ANEXO N° 03

% Eficiencia=masa del almidón ( seco )

masa del camote ( M . P ) x %de almid ó nx 100

% de Eficiencia = (11.7 g. / 145.4 g x 0.23 )x (100)

% de Eficiencia =34.99 %

ANEXO N° 04

Lavado

ANEXO N° 05

Pelado

ANEXO N° 06

Rallado

ANEXO N° 7

Mezclado

ANEXO N° 08

Agitado

ANEXO N° 09

Colado

ANEXO N° 10

Sedimentado

ANEXO N° 11

Separación

ANEXO N° 12 Pesado