trabajo final agroindustrias

7/23/2019 Trabajo Final Agroindustrias

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIERREZING. QUIMICA

AGROINDUSTRIAS I

PROYECTO FINAL

UTILIZACIÓN YUCA PARA LA OBTENCIÓN DE ALMIDÓNPARA LA CREACIÓN DE PELÍCULAS DE PLÁSTICO

BIODEGRADABLE.

INTEGRANTES:

-CASTELLANOS NAJERA MARIA

-TRINIDAD URBINA RUSBEL EDUARDO

-VALDES SAMAYOA ERIKA ADRIANA

-VELAZQUEZ NATAREN BRENDA MAYELA

PROFESORA:

IBQ. MARIA CELINA LUJAN IDALGO

TUXTLA GUTIERREZ CIAPAS A !" DE MAYO DEL !#"$.



TITULO DEL PROYECTO:

U%&'&()*&+, *) /)0) ') 12%3,*&+, 43 )'5&4+, /)0) ')*03)*&+, 43 /3'6*')7 43 /'87%&*1 2&14390)4)2'3.

!.# ANTECEDENTES DEL PROYECTO



La producción de Yuca en México tiene lugar en los estados de Tabasco y

Michoacan. En el estado de Chiapas se produce como cultivo de traspatio, la

encontramos en mercados para su consumo, pero su demanda no es

considerable. Tiene potencial expansión en el estado gracias al poco

reuerimiento de nutrientes del suelo, el clima tropical y su !"cil adaptación.Las bolsas de pl"stico pueden estar hechas de polietileno de ba#a densidad,

polietileno lineal, polietileno de alta densidad o de polipropileno, pol$meros de

pl"stico no biodegradable, con espesor variable entre %& y '( micrómetros.

)nualmente, circulan por el mundo entre *(( mil millones y un billón de estos

ob#etos. +e la cantidad de petróleo ue se extrae en todo el mundo, el * por ciento

se utilia para la industria del pl"stico.-acer una bolsa de pl"stico tarda sólo unos segundos. Luego se usa una o dos

veces durante una semana y se tira. or /ltimo, su desintegración promedia entre

los %*( y los *(( a0os. 1La #ornada 2(%'3Es por eso ue desde los a0os &(4s se ha intentado desarrollar pl"sticos

totalmente biodegradables. -oy en d$a se han desarrollado tres pl"sticos

biodegradables, tienen di!erencia en el tiempo de degradación de meses a a0os.El sistema es basado en almidones5 obtenido de papa, trigo, arro y ma$. Los

gr"nulos de almidón se procesan en un polvo ue se calienta y se convierte en

pasta pega#osa. 6e en!r$a posteriormente y !orma pastillas. Con ayuda de

aglutinantes y aditivos para me#orar sus caracter$sticas.El sistema basado en l"cticos5 el !orra#e en !ermentación produce acido l"ctico,

ue entonces se polimeria para !ormar una resina de poliéster. 6e una en la

industria médica y !armacéutica.1 7alpa8#ian 6, 6mith 6. Manu!actura, ingenier$a y

tecnolog$a, 2((23El sistema de !ermentación de aucares5 se agregan "cidos org"nicos a un

material de alimentación de a/car. La reacción resultante es un pol$mero

cristalino y r$gido ue después de un proceso arduo se comporta como un

pol$mero obtenido por petróleo. El proceso de manera casera consiste en por

medio de la hidrolisis acida 1adición de vinagre3 ue rompe algunas cadenas de

amilopectina. )dicionamos un plasti!icante como la glicerina, la cantidad

depender" de ue tan !uerte o mane#able se reuiere el pl"stico. Calentamos la

mecla y hasta ue se evapore el agua, después tomara una consistencia



gelatinosa. Esparcimos la mecla en una tabla, se de#a en!riar y ese ya es el

bioplastico.

En Espa0a, se han en!ocado a generar acolchados de pl"stico biodegradable para

di!erentes cultivos. Este bioplastico proviene de almidon de ma$ con otros aceitesvegetales, probando su e!iciencia !rente a los recubrimientos actuales utiliados

en el cultivo de la !resa. 1Torres M. )desva, 2(%239En )rgentina hallaron un tipo de pl"stico ue es altamente resistente, pero ue

se deshace en pocos d$as si es enterrado y no libera toxinas. Las cient$!icas

traba#aron con una mecla de la mandioca 1yuca3 y el ma$ y lograron crear un

pl"stico ue tiene capacidades similares al !ilm tradicional de cocina, y lo hicieron

m"s resistente y duro al combinarlos en las medidas correctas. :16mith ;. <<C

noticias, 2(%(3 En la actualidad est"n exportando su proyecto a Europa.

El biopol$mero obtenido con base en almidón comparte algunas caracter$sticas

con los elaborados con derivados del petróleo. La mayor di!erencia entre el

pl"stico ue actualmente se !abrica y el producido con base en almidón de yuca es

ue el segundo es completamente biodegradable, lo ue uiere decir ue su uso

como empaues no es mayor a un a0o, a partir de su producción.=tra di!erencia es ue las cintas extruidas, recién producidas y por un periodo de

un mes, son extensibles, es decir ue pueden estirarse y de inmediato recuperansu !orma, lo cual se conoce como >memoria? del pol$mero.

'.(M)@C= TE=@AC=

'.% BeneralidadesLa yuca (Manihot esculenta Grantz) es una planta originaria de )mérica del 6ur,

usada principalmente para el consumo tanto humano como animal, y en un

peue0o porcenta#e para la obtención de almidón y otros usos industriales. El uso

de esta planta se caracteria por el consumo de su ra$, en la ue se acumulan



gran cantidad de componentes, entre ellos el almidón, ue es la !orma natural

como la planta almacena energ$a por asimilación del carbono atmos!érico

mediante la cloro!ila presente en las ho#as. La ra$ de la yuca es cil$ndrica y

oblonga, y alcana el metro de largo y los %( cm de di"metro. La c"scara es dura

y le0osa, y no comestible. La pulpa es !irme e incluso dura antes de la cocción,

surcada por !ibras longitudinales m"s r$gidas muy ricas en hidratos de carbono y

a/cares, se oxida r"pidamente una ve desprovista de la cortea. 6eg/n la

variedad, puede ser blanca o amarillenta 1Coc8, %D&D3.La planta de yuca tiene un tama0o y !orma variables de acuerdo al tipo de

rami!icación. En la mayor$a de las plantas propagadas vegetativamente, el tronco

se divide a cierta altura en dos o tres ramas, las ue a su ve se dividen en otras

tantas, dando a la copa !orma redondeada 1into, %D&(3.En el corte transversal de la ra$ adulta de yuca se aprecian dos partes bien

de!inidas ue son la cortea y el n/cleo la cortea posee 2 capas5 una exterior

ue es delgada y se encuentra constituida de material suberoso, y una capa

interior de mayor espesor, ue es !ibrosa y posee gr"nulos de almidón el n/cleo

es menos !ibroso ue la cortea, es bastante rico en almidón, con gr"nulos de

mayor tama0o ue los del almidón de la cortea 1into, %D&(3.La planta de yuca posee en sus di!erentes partes dos glucósidos cianogénicos

denominados linamarina y lotaustralina, aproximadamente el &*D(F del cianuro

total de los te#idos en la yuca se encuentra como cianuro ligado o linamarina y solo

el %(%*F como cianuro libre o lotaustralina1Bóme, %D&23.El "cido cianh$drico se halla en mayor concentración en la cortea de la ra$ G

c"scara ue se encuentra deba#o de la cascarilla ue en la pulpa, y es mayor en la

peri!eria de ésta ue en el centro de la misma. La concentración de cianuro en las

ho#as var$a, siendo mayor en las ho#as tiernas o #óvenes ue en las ho#as adultas

y, en general, las ho#as poseen concentraciones similares a las encontradas en la

c"scara de las ra$ces. En las variedades dulces, la mayor proporción de "cidocianh$drico se encuentra en la cortea, mientras ue en las variedades amargas

éste se distribuye m"s uni!ormemente en la cortea y en la pulpa 1)risti"bal et al.,

2((H Coc8, %D&D Coo8e y MaduagIu, %DH&3.

'.2 Caracteristicas de la materia prima



El almidón de yuca puede clasi!icarse como agrio y nativo 1dulce3. El almidón agrio

su!re un proceso de !ermentación ue le otorga propiedades deseables para los

alimentos el almidón nativo o dulce no es sometido a un proceso de !ermentación,

y es el ue se usa generalmente en la industria.

El almidón es un pol$mero natural cuyos gr"nulos consisten en estructurasmacromoleculares ordenadas en capas y cuyas caracter$sticas en cuanto a

composición, cantidad y !orma var$an de acuerdo con el tipo de !uente de la ue

provenga.Los gr"nulos de almidón est"n compuestos por capas externas de amilopectina y

capas internas de amilosa, cuya proporción es variable dependiendo de la !uente

del almidón. 6u composición u$mica es la de un polisac"rido !ormado /nicamente

por unidades glucos$dicas, es decir, es una macromolécula !ormada por gran

cantidad de moléculas de glucosa ue se repiten.En el caso del almidón de yuca, su tama0o puede variar de * Jm a '* Jm, su

!orma es entre redonda y achatada y su contenido de amilosa es alrededor del

%HF.Kna de las principales propiedades del almidón nativo es su semicristalinidad,

donde la amilopectina es el componente dominante de la cristaliación en la

mayor$a de los almidones. La porción cristalina est" compuesta por estructuras de

doble hélice !ormadas por puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo en las

cadenas lineales de la molécula de amilopectina y por cadenas externas de

amilopectina unidas con porciones de amilosa.

'.' @euerimientos de transporte y almacenamiento.

Transporte y almacenamiento de almidón.El almidón de yuca se almacena en sacos de propileno, papel algodón y pueden

tener una vida /til de hasta & semanas a una temperatura de 2&c y DF dehumedad relativa en promedio.

Es importante ue la bodega disponga de una buena ventilación, ba#a humedad y

limpiea adecuada. Los bultos se apilan sobre estibas o bases de madera de#ando

corredores para ue haya circulación de aire. En condiciones de alta humedad en



el ambiente hay peligro de reabsorción de agua ue !avorece del crecimiento de

hongos y la producción de toxinas ue impiden posteriormente el uso del producto

para la alimentación de cualuier tipo de alimento. La yuca seca puede ser

atacada por alrededor de N( insectos, principalmente del orden de los coleópteros,

aunue solo se consideran importantes auellos ue pueden reproducirse en ella.

Transporte y almacenamiento bio!ilmTransporte en ca#as estibadas, no mas de N en columna. uede ser terrestre.

ara el almacenamiento se reuieren bodegas a la temperatura ambiente, las

laminas de bio!ilm se enrrollaran en cartón o se guardaran en ca#as de carton.Evitar humedad del espacio y limpiea adecuada.

'.N Caracteristicas de los productos

'.N.% +E6C@ACA=O +E @=+KCT=6Las laminas obtenidas de bio!ilm ser"n de (.(' cm, (.(* y (.((% cm de grosor. +e

transparencia dependiente a la cantidad de cloruro de sodio agregado a la mecla.6e har"n rollos de *( cm de ancho por metra#es establecidos de largo. +e * a %(

metros por el uso en cultivos.

=LAME@=6

6u densidad 1%.2%.'* gPcm'3 es superior a la de la mayor$a de los pol$meros

termopl"sticos convencionales y presentan ba#a resistencia a disolventes y aceites

aunue este aspecto se puede me#orar con meclas con, por e#emplo, CL

1olicaprolactona3. En la actualidad también existen meclas con otros

biopol$meros como el L) y con otros pol$meros convencionales, constituyendo

las resinas h$bridas de almidón. El almidón es muy sensible a la humedad y al

contacto con agua lo ue limita el rango de sus aplicaciones. En cambio por su

estructura polisac"rido, o!rece propiedades moderadas de permeabilidad al

ox$geno.Qabricación de pol$meros



ara hacer posible la !abricación de un pol$mero a partir de almidón de yuca,

es necesario aportar di!erentes reactivos a la mecla y garantiar ciertas

condiciones ue permitan su obtención. Los pol$meros biodegradables reuieren

componentes ue aporten caracter$sticas de humectación, plasticidad, lubricación,

extensión y resistencia, entre otros.

En general, el agua se recomienda como el me#or plasti!icante, aunue no debe

encontrarse en proporciones muy altas con relación al almidón, debido a ue para

extraerla de la mecla, una ve ésta se encuentre lista, es necesario elevar la

temperatura a la de ebullición del agua, lo ue puede degradar la estructura del

almidón. )l igual ue el agua, la glicerina es un plasti!icante y adem"s brinda humectación

al pol$mero. El alcohol polivin$lico 1;)3 es recomendado también comoplasti!icante, teniendo en cuenta ue se asegura ue la cantidad de plasti!icantes

dentro de la mecla no debe exceder el 2( F del peso total.En cuanto a los lubricantes, se recomiendan los aceites naturales como el de

linaa o el de soya, los cuales otorgan mane#abilidad a la mecla y evitan ue se

adhiera a los moldes de los euipos donde se traba#e. Estas grasas vegetales

pueden estar en una proporción entre (,* F a %* F, aunue otras !uentes

recomiendan el uso de estos aceites en una proporción entre (,* F y 2 F.

+esmoldantes como el estearato de magnesio se recomiendan a la hora deprocesar el material en los euipos para ue no se adhiera a las paredes.Ciertas sales inorg"nicas como el cloruro de sodio 1OaCl3 me#oran propiedades al

pol$mero como la transparencia, el módulo de Young y la resistencia al es!uero

cortante. Rcidos inorg"nicos como el bórico o el metabórico otorgan también estas

propiedades descritas. )lgunos compuestos cumplen la !unción de extensores dentro de la mecla. 6e

recomiendan agentes espesantes como los polisac"ridos carboximetilcelulosa e

hidroxietilcelulosa

+espués de conocer las anteriores especi!icaciones se procede a desarrollar un

modelo de dise0o de experimentos siguiendo la metodolog$a del #aponés Benichi

Taguchi.

Belatiniación



6e de!ine como la pérdida de la semicristalinidad de los gr"nulos de almidón en

presencia de calor y altas cantidades de agua, con muy poca o ninguna ocurrencia

de despolimeriación. El almidón de yuca gelatinia en agua a temperaturas entre

los ( C y H C, lo ue consiste en un hinchamiento de las moléculas de almidón

debido a ue el agua penetra en su estructura molecular.La movilidad térmica de las moléculas y la disolución debida al hinchamiento

generan una disminución de la cristalinidad por el desenrollado de las dobles

hélices, hasta ue la estructura granular se !ragmenta casi por completo. La

viscosidad de esta mecla depende de la concentración y de la absorción de agua

por parte del almidón. Cuando ocurre la gelatiniación, los gr"nulos hinchados del

almidón ocupan los espacios vac$os. La viscosidad aumenta con la temperatura

hasta la !ragmentación de los gr"nulos, ue se desintegran y se disuelven

generando un decrecimiento en la viscosidad.@etrogradaciónosterior a la gelatiniación, en el momento en ue de#a de introducirse calor y

comiena la etapa de en!riamiento, la viscosidad crece de nuevo y se presenta el

!enómeno denominado retrogradación.La retrogradación se de!ine como un incremento espont"neo del estado del orden,

es decir, una reorganiación de los puentes de hidrógeno y reorientación de las

cadenas moleculares. aralelamente se genera un decrecimiento de la solubilidad

en el agua !r$a y un incremento de la turbiedad.Transición v$treaLa transición v$trea de un material polimérico se re!iere al cambio inducido por el

calor sobre las caracter$sticas de un pol$mero, el cual con el incremento de la

temperatura pasa de sólido !r"gil y uebradio a !lexible.La temperatura a la cual ocurre este !enómeno se conoce como temperatura de

transición v$trea, ue tiene in!luencia sobre varias propiedades del pol$mero, entre

las cuales se encuentran la rigide en las cadenas, entrecruamiento de cadenas,

presencia de cristales, incremento de las secciones amor!as, entre otras.+esestructuraciónLa desestructuración del almidón nativo consiste en la trans!ormación de los

gr"nulos de almidón cristalino en una matri homogénea de pol$mero amor!o,

acompa0ada por un rompimiento de los puentes de hidrógeno entre las moléculas

de almidón, de un lado, y la despolimeriación parcial de las moléculas, del otro.



El proceso de desestructuración puede generarse por la aplicación de energ$a al

almidón. Los !actores u$micos y !$sicos involucrados son temperatura, es!uero

cortante, como el ue genera una m"uina tradicional para traba#ar pl"sticos como

las extrusoras e inyectoras, tasa de es!uero, tiempo de residencia, contenido de

agua y cantidad de energ$a aplicada

'.N.2 O=@M)6 +E C)LA+)+<iodegrabilidad

La norma )6TM + *N&&DNN de!ine la biodegradabilidad como la capacidad

de un material de descomponerse en dióxido de carbono, metano, agua y

componentes org"nicos o biomasa, en el cual el mecanismo predominante es la

acción enim"tica de microorganismos.En general, un pol$mero es biodegradable si su degradación resulta de la

acción natural de microorganismos como bacterias, hongos y algas.

Existen varios !actores reueridos para ue pueda darse un proceso de

biodegradación5 presencia de microorganismos, presencia de aire 1en caso de ue

se reuiera3, humedad y minerales necesarios, temperatura adecuada

dependiendo del tipo de microorganismo 1entre 2( C y ( C3 y un valor de p-adecuado 1entre * y &3.

'.N.' Estrategias para el posicionamiento en el mercado

-acer ue las empresas adopten el uso de productos mas amenos al ambiente y

ayudar a me#orar la imagen de los pl"sticos a partir de nuestro producto ue es de

origen org"nico y de !"cil degradación.

Ancluiremos nuestro producto en super mercados y en las etapas de producción deotros alimentos como !rutas y verduras, como el recubrimiento de !rutas para

ventas y para cubrir cultivos de !resa para protección.El costo aun no !i#ado, no deber" ser importante para nuestro cliente si

pretendemos ue el evitar contaminación ambiental es alto, me#orara la imagen

del cliente y ayudar" al planeta.



+isminuir el uso de pl"sticos convencionales y adopción de cultura de recicla#e.

N.( SK6TAQAC)CA=O

+ado ue hoy se produce 2(((((((( de ton de yuca al a0o, se considera ue

muchos pa$ses en desarrollo podr$an !ortalecer su econom$a e incrementar la

producción de este tubérculo para su conversión dado a su alto contenido de

almidón. En comparación con los almidones obtenidos de casi todas las dem"splantas, es m"s claro y tiene m"s viscosidad, es muy estable en los productos

alimentarios "cidos. También tiene propiedades óptimas para su uso en productos

no alimentarios, como los !armacéuticos y los termopl"sticos naturales.

+isminuir la contaminación ambiental es una de las b/suedas ue nos ha llevado

a tratar nuevas !ormas de !abricación de productos ue sean !avorables al medio

ambiente y no per#udicial para este. Es por eso ue debemos reemplaar el

pl"stico convencional el cual tiene una descomposición lenta por un pl"stico ue

tenga una biodegradación mas r"pida y haga un menor da0a la medio ambiente.



N.( =<SETA;=6

=b#etivo general5

Elaborar pl"stico biodegradable a partir del almidón de la yuca 1Manihot

esculenta3

=b#etivos espec$!icos

• Extraer el almidón a partir de la ra$ de la yuca• )provechar el alto contenido de almidón en la yuca• Kso del método de gelatiniación para me#or rendimiento.• Medir la e!icien!ia del metodo de gelatiniacion para la creacion del bio!ilm• )naliar biopl"sticos biodegradables de base biológica 1pol$meros de

almidón, "cido polil"ctico1L)3, polihidroxialcanoatos1-)s33.

.( TECO=L=BA)6 +EL @=CE6=

.% @=KE6T) TECO=L=BAC)

http://es.wikipedia.org/wiki/Manihot_esculenta






Kna planta ue ahorre tiempo de producción de bio!ilm desde la llegada de la

yuca, su limpiea y pelado, la obtención del almidón, mecla y obtención de

bio!ilm.

Los euipos a utiliar ser"n para mediana industria, rayadores y peladores, Lacapacidad de una lavadorapeladora es de % (((% *(( 8gPh y su consumo de

agua es alrededor de % L de agua P 8g de ra$ces.



.2 +A)B@)M) +E QLKS= +E L=6 @=CE6=6

A9)

+A)B@)M) +E <L=KE6 9=<TEOCAUO +E )LMA+=O +E@)AV +E YKC):

C)7*)0&'')

A9)

M1'&3,4)

S3*)41 M),*) 43 A9)

T10%) A'5&4+,

S34&53,%)0

S1'*&+, 43 A'5&4+,L3*1 ;S1'&417<

F&'%0)*&+,

R))41

L)=)41

S3'3**&+, 43 R)6( 43 Y*)

A>03*1

T)5&()41



+A)B@)M) +E @=CE6=6 C@E)CAUO +E <A=QALM ) )@TA@ +E )LMA+=O+E YKC)

A,8'&7

T35/30)%0) A52&3,%3

D3751'4),%37 /)0) /')*)743 =&40&1

O2%3,*&+, 43 P')*)7

R3%&0)41

S3*)41

P')*)7 43 V&40&1

C'1001 43

P)7%) 3')210)4)

A*3&%3 43

G'&*30&,

M3(*')41

A'5&41, 43 Y*) E?%0)&41



.' A+EOTAQAC)CA=O +E KOT=6 C@ATAC=6 +E C=OT@=L -)CC

)lmidón

+urante el proceso de obtención de almidón , se identi!icaron puntos cr$ticos de

control, para los cuales se han establecido las siguientes especi!icaciones de

acuerdo con las exigencias de calidad comercial.

Etapa de proceso Parámetros a controlar especificaciones

Lavado @esiduos,metal,etc@allado Tama0o de grano @endimiento almidón.6ecado -umedad

Temperatura

Crecimiento bacteriano

=btención de placas -umedad almidón

Caracter$sticas de

almidón comercial

Color

=lor arom"tico suave

Textura



.N +E6C@ACA=O +E L=6 @=CE6=6

a3 EWT@)CCA=O +E )LMA+=O

Lavado y pelado de las raíces:

En esta etapa la tierra y las impureas adheridas a las ra$ces se eliminan. La

cascarilla se desprende por la !ricción de unas ra$ces con otras durante el proceso

de lavado. Oormalmente las perdidas en el lavado son de 2' por ciento del peso

de las ra$ces !rescas. 6e debe evitar perdida de la cascara ya ue esta también

contiene almidón.

Rallado o desintegración:

En esta etapa se liberan los gr"nulos de almidón en las células de las ra$ces de la

yuca. La e!iciencia de esta operación determina en gran parte, el rendimiento total

del almidón en el proceso de extracción. 6i el rallado no es e!iciente, no se logran



separar totalmente los gr"nulos de almidón de las !ibras el rendimiento del

proceso es ba#o y se pierde mucho almidón en el a!recho desechado. or otra

parte si el rallado es demasiado !ino los gr"nulos muy peue0os de almidón su!ren

da0o !$sico y m"s tarde deterioro enim"tico la sedimentación ser$a m"s lenta ya

ue el granulo !ino pierde densidad y adem"s se !ormar$a mayor cantidad de

mancha.

Filtración:

En esta etapa se realia la separación de la pulpa o material !ibroso de la lechada

del almidón. 6e debe evitar ue peue0as part$culas pasen a la lechada de

almidón, es por ello ue en muchos casos se recomienda realiar un recolado de

la lechada con el ob#eto de retener las !ibras !inas ue pudieron pasar.

Sedimentación o deshidratación:

6e realia por medio de sedimentación o centri!ugación para separar los gr"nulos

de almidón de su suspensión en agua.

La sedimentación de la lechada se realia en canales, en tanues de

sedimentación o en l"minas de inc esta etapa puede durar tres horas en los

canales y de & horas en los tanues. )l !inal en los canales se obtienen trescapas5 la capa in!erior es el almidón, la intermedia se denomina mancha 1almidón

meclado con material proteico3 y la capa superior es agua.

Mancha:

)l terminar la sedimentación se obtiene tres capas, la in!erior y la m"s densa es el

almidón la intermedia ue es un almidón meclado con un material proteico,espesor variable y menos denso ue el almidón, es la mancha y la capa superior

es el agua residual. La mancha contiene almidón de ba#a densidad y menor

calidad y su nivel de prote$na es alto.



Secado:

uede ser realiado dependiendo del nivel tecnológico por secado solar o arti!icial.

En ambos casos se elimina la humedad del almidón en un %2 o %' por ciento.

<3 Q=@M)CA=O +E <A=QALM

ara hacer posible la !abricación de un pol$mero a partir de almidón de yuca,

es necesario aportar di!erentes reactivos a la mecla y garantiar ciertas

condiciones ue permitan su obtención. Los pol$meros biodegradables reuieren

componentes ue aporten caracter$sticas de humectación, plasticidad, lubricación,

extensión y resistencia, entre otros.

En general, el agua se recomienda como el me#or plasti!icante, aunue no debe

encontrarse en proporciones muy altas con relación al almidón, debido a ue para

extraerla de la mecla, una ve ésta se encuentre lista, es necesario elevar la

temperatura a la de ebullición del agua, lo ue puede degradar la estructura del

almidón. )l igual ue el agua, la glicerina es un plasti!icante y adem"s brinda humectación

al pol$mero. El alcohol polivin$lico 1;)3 es recomendado también como

plasti!icante, teniendo en cuenta ue se asegura ue la cantidad de plasti!icantes

dentro de la mecla no debe exceder el 2( F del peso total.En cuanto a los lubricantes, se recomiendan los aceites naturales como el de

linaa o el de soya, los cuales otorgan mane#abilidad a la mecla y evitan ue se

adhiera a los moldes de los euipos donde se traba#e. Estas grasas vegetales

pueden estar en una proporción entre (,* F a %* F, aunue otras !uentes

recomiendan el uso de estos aceites en una proporción entre (,* F y 2 F.+esmoldantes como el estearato de magnesio se recomiendan a la hora de

procesar el material en los euipos para ue no se adhiera a las paredes.Ciertas sales inorg"nicas como el cloruro de sodio 1OaCl3 me#oran propiedades al

pol$mero como la transparencia, el módulo de Young y la resistencia al es!uero

cortante. Rcidos inorg"nicos como el bórico o el metabórico otorgan también estas

propiedades descritas.



)lgunos compuestos cumplen la !unción de extensores dentro de la mecla. 6e

recomiendan agentes espesantes como los polisac"ridos carboximetilcelulosa e

hidroxietilcelulosa

+espués de conocer las anteriores especi!icaciones se procede a desarrollar unmodelo de dise0o de experimentos siguiendo la metodolog$a del #aponés Benichi

Taguchi.

Belatiniación6e de!ine como la pérdida de la semicristalinidad de los gr"nulos de almidón en

presencia de calor y altas cantidades de agua, con muy poca o ninguna ocurrencia

de despolimeriación. El almidón de yuca gelatinia en agua a temperaturas entre

los ( C y H C, lo ue consiste en un hinchamiento de las moléculas de almidón

debido a ue el agua penetra en su estructura molecular.La movilidad térmica de las moléculas y la disolución debida al hinchamiento

generan una disminución de la cristalinidad por el desenrollado de las dobles

hélices, hasta ue la estructura granular se !ragmenta casi por completo. La

viscosidad de esta mecla depende de la concentración y de la absorción de agua

por parte del almidón. Cuando ocurre la gelatiniación, los gr"nulos hinchados del

almidón ocupan los espacios vac$os. La viscosidad aumenta con la temperatura

hasta la !ragmentación de los gr"nulos, ue se desintegran y se disuelvengenerando un decrecimiento en la viscosidad.

@etrogradaciónosterior a la gelatiniación, en el momento en ue de#a de introducirse calor y

comiena la etapa de en!riamiento, la viscosidad crece de nuevo y se presenta el

!enómeno denominado retrogradación.La retrogradación se de!ine como un incremento espont"neo del estado del orden,

es decir, una reorganiación de los puentes de hidrógeno y reorientación de las

cadenas moleculares. aralelamente se genera un decrecimiento de la solubilidad

en el agua !r$a y un incremento de la turbiedad.

Transición v$treaLa transición v$trea de un material polimérico se re!iere al cambio inducido por el

calor sobre las caracter$sticas de un pol$mero, el cual con el incremento de la

temperatura pasa de sólido !r"gil y uebradio a !lexible.



La temperatura a la cual ocurre este !enómeno se conoce como temperatura de

transición v$trea, ue tiene in!luencia sobre varias propiedades del pol$mero, entre

las cuales se encuentran la rigide en las cadenas, entrecruamiento de cadenas,

presencia de cristales, incremento de las secciones amor!as, entre otras.

+esestructuraciónLa desestructuración del almidón nativo consiste en la trans!ormación de los

gr"nulos de almidón cristalino en una matri homogénea de pol$mero amor!o,

acompa0ada por un rompimiento de los puentes de hidrógeno entre las moléculas

de almidón, de un lado, y la despolimeriación parcial de las moléculas, del otro.El proceso de desestructuración puede generarse por la aplicación de energ$a al

almidón. Los !actores u$micos y !$sicos involucrados son temperatura, es!uero

cortante, como el ue genera una m"uina tradicional para traba#ar pl"sticos como

las extrusoras e inyectoras, tasa de es!uero, tiempo de residencia, contenido de

agua y cantidad de energ$a aplicada



.* +E6C@ACA=O +EL EKA=

Las operaciones de lavado y pelado se realian en una m"uina

lavadoraPpeladora, ue consta de un tambor cil$ndrico 1L"mina 2(3, donde lasra$ces de yuca reciben chorros de agua mientras se !riccionan unas con otras y

contra la l"mina del tambor ue tiene agu#eros rectangulares ue permiten la

salida de desechos.

El agua es suministrada por un tubo bi!urcado, ue entra por los extremos del

cilindro o en otros modelos se suministra a través de un e#e central per!orado, la

cual ayuda a desprender las impureas y la cascarilla de las ra$ces.

La capacidad de una lavadorapeladora es de % (((% *(( 8gPh y su consumo de

agua es alrededor de % L de agua P 8g de ra$ces.

El tiempo de lavado de cada carga es de * minutos 1)larcón y +u!our, %DD&3. Kna

ve lavadas las ra$ces, el rallado se realia en un dispositivo !ormado por un

cilindro de madera cubierto por una l"mina de hierro galvaniado con

per!oraciones, una o dos per!oraciones por cm2 , el cual gira a gran velocidad 1%

2((% '(( rpm3 y permite reducir las ra$ces de yuca a una pulpa 1L"mina 2%3. El

rendimiento promedio de este euipo es de % *(( 8g de ra$cesPh. Esta operación

suele hacerse en seco, pero en algunos casos se utilia agua cuando la pulpa se

puede hacer !luir directamente a la operación de !iltración. Cuando se ralla con

agua aproximadamente se consume % LP8g de ra$ces. El rallador debe ser

reemplaado !recuentemente debido a su r"pido desgaste.



La masa rallada pasa a través de una coladora ue consta de un cilindro asociado

a un semie#e el cual tiene aspas ue meclan la masa rallada de yuca con agua

gira a una velocidad de 2(22 rpm y se carga y descarga lateralmente.

La l"mina interior del cilindro est" cubierta por una malla de tela o nailon la uepermite el paso de la lechada de almidón y retiene la pulpa o material !ibroso

1generalmente, tama0o de malla %(( 2((3. La capacidad normal de una coladora

de este tipo es de 2*('(( 8g de masa ralladaPh 1L"mina 223.

La calidad del almidón, respecto a su contenido de !ibras e impureas, depende de

la malla ue se utilice se puede obtener almidón de me#or calidad empleando

malla %2( o m"s !ina. ara evitar ue peue0as part$culas de !ibra pasen a la

lechada de almidón, se recomienda realiar un recolado con el ob#eto de retenerlas !ibras !inas ue pudieron pasar, operación ue se puede realiar usando un

tami vibratorio 1L"mina 2'3.

La lechada de almidón ue sale de la coladora contiene almidón, !ibra !ina y

material proteico en suspensión. La sedimentación de la lechada se realia en

canales 1L"mina 2N3 o en tanues de sedimentación 1L"mina 2*3 esta etapa

puede durar tres horas en los canales y de & horas en los tanues.

)l !inal en los canales se obtienen tres capas5 la capa in!erior es el almidón, la

intermedia se denomina mancha 1almidón meclado con material proteico3 y la

capa superior es agua.

El agua sobrenadante es eliminada en un desagXe y se de#a sedimentar de nuevo

en un tanue para separar restos de mancha y luego es conducida a r$os o

uebradas o recirculada para la operación de lavado y evitar la contaminación de

las corrientes de agua.

La mancha es retirada lavando con agua la capa superior del almidón

sedimentado y utiliando para ello una herramienta manual de limpiea ue tiene

un borde recubierto con caucho.



La capacidad de sedimentación de la lechada de almidón es una de las limitantes

de esta tecnolog$a. 6i se emplean tanues de sedimentación la capacidad est"

limitada por el n/mero de tanues de ue se disponga.

Los tanues se construyen con ladrillos y se recubren con baldos$n, generalmenteson de un volumen de 2* m' . 6i se emplean canales de sedimentación la

operación es continua. Estos son de concreto y est"n revestidos de baldosa o

cer"mica ue !acilita la limpiea y evita el deterioro del concreto. 6u sección

transversal tiene ( cm de ancho y N( cm de pro!undidad.

El canal ideal para crear un !lu#o laminar y lograr una sedimentación homogénea

deber$a ser rectil$neo y de m"s de %&( m de largo.

or lo general no es posible hacer esta construcción por !alta de espacio por lo

ue com/nmente se construye un laberinto o con#unto de canales paralelos de 2*

cm cada uno, sin pendiente o inclinación durante su recorrido y dise0ados de tal

!orma ue sus puntas o extremos sean curvos o redondeados para evitar ue la

lechada de almidón choue contra las paredes de los canales, !orme turbulencia

por contra!lu#o y mecle el almidón con la mancha en estos puntos. 6e ha

recomendado un sistema ue consta de siete canales de 2*'( m de largo cada

uno.

La sedimentación hecha en canales es m"s r"pida, ya ue un gr"nulo de almidón

debe recorrer (,& m en un tanue de sedimentación y solo (,% m en los canales.

En los tanues se mecla parte de la mancha con el almidón y se pierde hasta un

dos por ciento del almidón sedimentado cuando este se desmanchaZ en los

canales casi toda la mancha sale suspendida en el agua residual y muy poca

alcana a sedimentar sobre la capa de almidón. Kna ve sedimentado el almidón

en los canales o tanues de sedimentación, tiene una humedad entre N*NH por

ciento es recolectado y transportado en bloues compactos y es desmenuado

con las manos o con un implemento uebrantador para ser secado por exposición

al sol sobre patios de concreto 1L"mina 2.3 o sobre bande#as 1L"mina 2H3 hasta

un nivel de humedad de aproximadamente %2 por ciento. ara !acilitar el secado



en patios de concreto el almidón se seca sobre pl"stico de polietileno color negro

calibre , a !in de captar mayor radiación solar y lograr un secado r"pido y

uni!orme se extiende en capas a raón de %2 8gPm2 .

Beneralmente para secar una tonelada de almidón en un patio de secado de %((( m2 , se reuieren aproximadamente seis horas de sol. El almidón debe ser

removido suavemente dos o tres veces durante este per$odo con rastrillos en esta

operación el viento arrastra polvo de almidón ocasionado pérdidas de alrededor de

(,H por ciento 1)larcón y +u!our, %DD&3.

El secado es una de las etapas m"s limitantes en el proceso de extracción de

almidón de yuca en las agroindustrias de mediana escala ya ue se reuieren

grandes extensiones de suelo para los patios de secado y contar con un climasoleado !avorable. El almidón seco en !orma de terrones es molido y

posteriormente tamiado en mallas o tamices, generalmente entre malla %((G2((

su !inura o granulometr$a depende de las caracter$sticas del almidón ue se desea

obtener. Qinalmente, es empacado en bolsas de papel multipliegos o en bolsas de

polipropileno.



H.( )CTA;A+)+E6 ) @E)LAV)@ )@) ESECKCA=O +EL @=YECT=

)ntes ue cualuier cosa, debimos aprender ue engloba el sector agroindustrial.

ue actividades lo comprenden y como es actualmente.

)l conocer las posibilidades de desarrollo de un ingeniero u$mico en este amplio

campo, y ver las carencias y posibilidades de ayuda planteamos soluciones a

di!erentes problemas.



)l intentar solucionar varios con!lictos, para ver posibilidades de desarrollo de

proyectos estaba la contaminación del medio por parte de los pol$meros

convencionales hechos como sub productos de petróleo.

Y como tardan a0os en degradarse, el riesgo para la salud y la !alta de euilibrio

en los ecosistemas por su persistente invasión.

Las posibilidades de ayudar son muchas, el crear bio !ilms a partir de un producto

natural y ue sea de r"pida degradación es de gran ayuda en tiempos actuales,

por lo cual decidimos ue el bio !ilm por almidón era el mas correcto.

6in embargo la materia prima de alto contenido en almidón en el estado son ma$,

ue es de una gran demanda alimenticia, el pl"tano pero en verde y se debe

desperdiciar gran parte de la producción y la yuca, ue aunue no es

comercialiada a niveles grandes, se cultiva de traspatio y es per!ecta a cultivarse

en gran parte del estado por el clima.

Anvestigar las posibilidades de extraer el almidón de yuca con un rendimiento

!avorable.

También como se puede crear bio!ilm a partir del almidon, puede ser por

!ermentación o por gelatiniación. +e ambas la !ermentación es complicada al

tratar de buscar la cepa adecuada y mantener controlado el crecimiento

bacteriano.

Elegimos pues la gelatiniación ue es r"pida y mas sencilla.



Anvestigamos los di!erentes métodos para realiarla y el euipo mas conveniente.

+esarrollamos el proyecto escrito y la presentación

Y al !inal la entrega de proyecto.

ara una visualiación mas amplia, presentamos el siguiente esuema5

R3/10%)0 '1

)/03,4&41 3,%039) 43

P012'35) ) 0371'=30

P01/1,30C15/)0)0037'%)417 R3)'&()0 /032)7

P01/1,30 53%1417E'39&0 ') 5)7*1,@)2'3

D373*)0 &43)7/1*1 03)'&()2'37 I,=37%&9)0 =&)2&'&4)443 &43)7

P01/37%) 4371'*&1,37

I,=37%&9)*&+, 712033' %35)

C151 /143517 '17&,93,&3017 65&*17

/)0%&*&/)0 3, '))901&,47%0&)

Q 73*%1037 ')*1,>105),

Q 37 ,))901&,47%0&)



&.( C@=O=B@)M) +E )CTA;A+)+E6 ) @E)LAV)@

)ctividades arealiar

mesQebrero Maro )bril mayo% 2 ' N * % 2 ' N % 2 ' N * % 2 ' N

Antroduccióna la materia

x x

6elección desector

x

Elección del royecto

x x x x

Anvestigaciónde materiasprimasdisponibles

x

)ntecedente

s

x

=b#etivos y #usti!icación

x

Anv. Beneral x x x x



Tecnolog$asdel proceso

x x x x

ractica delaboratorio

x

Elaboraciónde lapresentación

x

resentación!inal

W

D.( QAO)OCA)MAEOT=

ara poder empear la realiación del proyecto a nivel empresarial elegimos su

residencia en el estado de Chiapas.

rimero hay ue proponer el inicio de cultivos de gran escala de la materia prima

para el almidón5 la yuca en el estado de Chiapas, ue por sus variantes clim"ticas.

La yuca se adapta a casi cualuier tipo de clima y ayuda a la regeneración de

suelo considerado como in!értil.

laneamos ue la inversión inicial sea por parte de las secretarias

correspondientes de gobierno como 6)B)@), buscando ue los productores

!ormen una asociación y sea mas !"cil la comercialiación del producto.

+e no ser su!iciente el pago de las secretarias gubernamentales por concurso o

inscripción de proyecto agroindustrial, suponemos un préstamo bancario.

Las instalaciones de la industria estar"n localiadas cerca del soconusco, ya ue

es ah$ donde mayor parte de la yuca cultivada. ue el transporte de materia prima

sea de menor tiempo posible para nuestra empresa.



-asta el momento, para la planeación e investigación de este ante proyecto asi

como su realiación !inal ya tenemos algunos gastos ue se ven re!le#ados en la

siguiente tabla5

Materiales gasto

Yuca [2( )gua [&glicerina ['(;inagre [%*Ansumos

)ceite [%(sal [%(Transporte [(copias ['(

Ampresiones ['(T=T)LE6



)OEW=6

Qotogra!ias de la practica de laboratorio5

9extracción de almidón de yuca:

%(.( QKEOTE6 C=O6KLT)+)6

)ngulo Laura 12(%'3. Contaminación por bolsas de pl"stico. La #ornada, ediciónespecial.

Enlace de internet5

http5PPIII.#ornada.unam.mxP2(%'P(*P2HPecom.html

7alpa8#ian 6. y 6mith 6. Manu!actura, ingenier$a y tecnolog$a 12((23. olimeros5estructura, propiedades generales y aplicaciones. erson Education. aginas D*D.Capitulo H.

6min8 ;eronica 12(%(3. )rgentina5 crean un pl"stico a base de ma$ y mandioca.<<C '( noviembre 2(%(.

http://www.jornada.unam.mx/2013/05/27/eco-m.html

http://www.jornada.unam.mx/2013/05/27/eco-m.html



Enlace en internet5

http5PPIII.bbc.co.u8PmundoPnoticiasP2(%(P%%P%(%%2D\argentina\plastico\biodegradable\mai\mandioca\rb.shtml

EC=TACA)6.C=M 12(%23. l"sticos biodegradables !abricados con almidón dema$ en los cultivos de !resa.Enlace de internet5

http5PPIII.ecoticias.comPsostenibilidadPN*((Plasticosbiodegradables!abricadosalmidonmaicultivo!resa

)gencia )KEC 12((3. Con almidón de yuca se hace pl"stico para empaues.Enlace en internet5http5PPaupec.univalle.edu.coPin!ormesP2((PeneroPbioempaues.html

Anvestigaciones del centro )desvaTorres Magdalenahttps5PPIII.interempresas.netP)gricolaP)rticulosP%'NH((Convenciondereddeconcesionariosde6ame+eutQahrAbericay;Qorumde@ecambios6+Q.html

)risti"bal, S., 6"nche, T. y Me#$a, L. 2((H. Bu$a técnica para producción y

an"lisis de almidón de yuca. <olet$n de servicios agr$colas de la Q)= %'.

=rganiación de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación, 2((H.

p % G %'H.

Coo8e, @ +. y MaduagIu, E O. %DH&. The e!!ects o! simple processing on the

cyanide content o! cassava chips. S. Qood Technol %'5 2DD'(.

into 6, @. %D&(. Elaboración y usos del almidón de yuca AC). <olet$n técnico O]

. +iciembre de %D&(. p. % G *.

http://www.ecoticias.com/sostenibilidad/64500/Plasticos-biodegradables-fabricados-almidon-maiz-cultivo-fresa-




trabajo final agroindustrias

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