1 APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS DEL

APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS DEL BENEFICIO DEL LIMON
Madrigal Peralta Domingo*a,b, López Vásquez Ramonb , López Jarquin Silviaa
a
Instituto Tecnológico de Oaxaca, Depto. de Ingeniería Quím. y Bioquím., Calz. Tecnológico y W. Massieu
s/n, Oaxaca, Oax., México. C.P. 68030. b Sociedad Oaxaqueña de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, A.C.,
Apdo. Postal 3257, Oaxaca, Oax.
Tradicionalmente el Estado de Oaxaca, se ha caracterizado por estar entre los principales Estados
productores de cítricos, principalmente el limón. El 78% de su producción se localiza en la Región de la
Costa, en las inmediaciones de San Pedro Tututepec, zona en la cual se encuentran ubicadas varias
plantas que benefician este fruto para obtener principalmente aceite esencial, cuyo proceso de producción
implica la generación de desechos de cáscara, y el peso es del orden de 2,500 Ton anuales. Actualmente
parte de este desecho es exportado a Dinamarca y Estados Unidos para la obtención de pectinas y el
restante se dispone a cielo abierto en los terrenos aledaños a las Plantas Beneficiadoras, con los
consecuentes problemas de contaminación del suelo y mantos friáticos, que inclusive se manifiestan en el
olor y sabor del agua proveniente de los pozos cercanos así como la sobrepoblación de fauna nociva.
En este trabajo se presenta como alternativa para el aprovechamiento de dichos residuos, la obtención de
pectinas, cuyas bondades fueron experimentadas a nivel laboratorio entre varios cítricos y posteriormente a
nivel piloto utilizando un reactor de 50 lts de capacidad, dentro de las instalaciones del Instituto Tecnológico
de Oaxaca.
Palabras clave: pectinas, limón, cítricos, citrus aurantifolia
ANTECEDENTES
Los principales productores de cítricos en nuestro país son los Estados de Colima, Michoacán, Guerrero,
Veracruz y Oaxaca aportando el 88% de la producción total de limón, contribuyendo cada uno de ellos
aproximadamente con una quinta parte del total del cítrico(SARH, 1987).
En 1988 Oaxaca tuvo una producción total de cítricos de 116,703 ton de las cuales 88,703 fueron de limón,
lo que significa el 76% de la producción total de cítricos. De las siete Regiones Geográficas en las que se
divide el estado, es en la Costa, donde se cultivaron 70,000 ton exclusivamente de limón, lo que representa
el 78% del total del limón que se produce en el Estado (CONAFRUT, 1988).
Gran parte del limón es encerado y vendido como limón fresco (25,200 ton. 36%) y otra es utilizada como
materia prima para la obtención de aceite esencial (44,800 Ton. 64%), donde se obtiene como material de
desecho, cáscara o bagazo, que deshidratado conduce a 2,500 ton. Actualmente una parte del bagazo es
exportado a Dinamarca y Estados Unidos, utilizándolo para la obtención de Pectinas.
Por otra parte, los cítricos se han aprovechado para la obtención de pectina. Este material son polisácaridos
que tienen como unidades monoméricas al ácido galactourónico(Calvet; Glickman, 1969) con algunos
grupos carboxílicos esterificados, principalmente con radicales metilos. El promedio de los pesos
moleculares en estos compuestos, se encuentran entre 30,000 y 300,000 según sea el origen y método de
obtención. Como resultado se sus propiedades gelificantes, la pectina ha tomado mucha importancia como
una goma industrial, utilizándose en jaleas, mermeladas y en gran variedad de productos alimenticios.
La pectina es eficaz contra venenos, en las intoxicaciones con metales pesados, además se usa en la
formación de complejos que regulan la acción de la insulina, de la epinefrina, de la estreptomicina y otros
fármacos. Gran variedad de cosméticos se preparan con pectinas, y en la preparación de medios de cultivo
bacteriológicos se emplean varios tipos de pectinas, como medio de identificación de ciertos
microorganismos y como sustituyente de agar (Kirk,1962).
Debido a que las pectinas son compuestos utilizados en alimentos, es necesario utilizar en su producción
reactivos, disolventes y equipo que no dejen residuos tóxicos en el producto final; por esto es importante
1
que el proceso de extracción cumpla estas necesidades, además de que las propiedades fisicoquímicas,
como son pH, porciento de cenizas, grado de gelificación, etc. deben estar dentro del rango apropiado para
que las cualidades de la pectina puedan ser aprovechadas (López, 1989).
El objetivo de este trabajo fue el de implementar un método para la extracción de pectinas de la cascaras o
bagazo de limón obtenido como subproducto en las plantas de aceite esencial de la región de la Costa
Oaxaqueña.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Después de haber revisado en la literatura los diferentes procesos(Roy, 1973) que se han utilizado para la
obtención de pectinas, se elaboró el que se muestra en el Diagrama 1 para trabajar en el laboratorio. Este
proceso se eligió por su facilidad de adaptación y disponibilidad de reactivos, además de ser viable a
escalarse a nivel planta piloto, pues se considera que todas las operaciones son fáciles y de dominio
común de la industria.
Diagrama 1. Proceso para la obtención de pectinas.
Bagazo
deshidratado
Secado y
molido
Hidrólisis
Escurrido y
prensado
Residuo
celulósico
Clarificación
Purificación
Precipitación
Siguiendo el proceso de Diagrama 1, se obtuvieron pectinas para cada uno de los cítricos, que se indican
en el Cuadro 1, en el cual se puede observar que los mayores rendimientos fueron en el bagazo de limón,
obteniéndose hasta un 21% de extracto pectínico, el que le sigue es la naranja con un 17.5%. El limón en
estado de composición tuvo el rendimiento mas bajo de pectina.
Cuadro 1. Porciento de extracto pectínico aislado de cítricos.
Material
% en Base Seca
Limón verde rayado
13
Naranja
17
Limón estado de descomposición
7
Toronja
11
Bagazo de limón (cascara deshidratada) *
15-21
*Obtenido de la fabrica de aceite esencial de limón, BENELIN en el Gachupin, Tututepec, Oax.
2
El Cuadro 2 muestra los rendimientos de pectina como pectinato de calcio, estos fueron obtenidos
mediante la técnica de cuantificación de pectina recomendada por la Norma Oficial Mexicana se la
Secretaría de Fomento Industrial (SPFI, NOM-P-347-S, 1980).
Al analizar los rendimientos obtenidos de pectina como pectinato de calcio, se observa que con esta técnica
se obtuvieron valores mas bajos, que los obtenidos como extracto pectínico aislado. Esto es debido a la
técnica de aislamiento; en el primer caso la hidrólisis es básica y se obtiene, como subproducto final
pectinato de calcio que se traduce a pectina pura contenida en el cítrico y en el segundo, la hidrólisis es
ácida y el extracto pectínico contiene además de pectina, algunos azúcares y almidones. Al cuantificar la
pureza de este extracto se encontró en un rango de 80-82 % de pectina. Glicksman (1969) reporta que en
el limón se ha encontrado de un 10-30 % de pectina, y nuestros resultados muestran que se extrae
prácticamente toda la pectina, lo que indica la eficiencia del método.
Cuadro 2. Porciento de pectina como pectinato de calcio en cítricos.
Material
% Base Seca
Limón verde rayado
Naranja
Limón en descomposición
Toronja
Bagazo de limón (cascara deshidratada) *
8
5
4
13
15
En el Cuadro 3 se reportan los resultados del análisis de calidad a las diferentes pectinas que se obtuvieron
el laboratorio.
De acuerdo a estos resultados podemos decir que la calidad de la pectina obtenida es muy satisfactoria al
compararla con la marcada en la literatura (Glickman, 1969; FCC, 1981) y tomando como referencia el
análisis de una pectina comercial.
Cuadro 3. Parámetros de Calidad de Pectinas Obtenidas.
Parámetro
Limón
rayado
Bagazo
Limón
Limón
descomp.
Toronja
Naranja
Pectina
comercial
1
98.0
97.0
93.2
90.2
91.8
97.6
2
3.4
3.3
3.0
3.4
3.2
3.2
3
5.5
4.1
4.3
8.9
4.6
4.8
4
a
a
a
a
a
a
5
100
100
100
100
100
100
1)Grado de esterificación (%), 2) pH, 3) Cenizas(%), 4) Gelificación, 5) Grado de gelificación. a) Buena
calidad.
CONCLUSIONES
El proceso que se desarrollo en el laboratorio para la obtención de pectinas es muy viable de escalarse a
nivel planta piloto e industrial.
La materia prima para la obtención de pectinas en el estado de Oaxaca es considerable y solo en la región
de la costa se producen 2 500 toneladas anuales de bagazo de limón deshidratado, con lo cual se pueden
obtener 500 toneladas anuales de pectina.
3
Los solventes y reactivos empleados para este proceso permiten obtener pectinas de grado alimenticio de
buena calidad. de acuerdo a las normas de calidad que existen para este producto, la pectina obtenida en
este proceso esta dentro de las establecidas.
Conforme al proceso de obtención de pectinas y los resultados aquí obtenidos, se establecen las bases
para realizar un estudio socioeconómico de la región de la Costa, así como la instalación de una planta
piloto para la obtención de pectinas, considerando que se tiene la materia prima suficiente. Por otra parte
se generaría otra fuente más de empleo para la región de la Costa aprovechando sus propios recursos
naturales.
PARTE EXPERIMENTAL
MATERIA PRIMA UTILIZADA.
Las muestras utilizadas para la realización de este trabajo fueron obtenidas de diferentes centros
comerciales, y el bagazo de limón se obtuvo en la región de la Costa, proporcionado por la Beneficiadora
de limón BENELIN localizada en el Gachupin Tututepec, Oax.
Se obtuvo una muestra representativa de bagazo deshidratado, tomando una porción del mismo de varios
sacos.
El limón verde se obtuvo de terrenos de cultivo de la región antes mencionada, en los municipios de Santa
Rosa de Lima y San José del Progreso, Tututepec. También se realizaron pruebas con limones de la región
del Istmo y Valles Centrales.
Para realizar la identificación botánica, se colectaron ejemplares de limón en la misma zona para el
herbario. Una muestra de este ejemplar de limón (Citrus aurantifolia) está depositada en el herbario en el
Instituto Tecnológico de Oaxaca.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Las muestras de limón verde, naranja y pomelo frescos, fueron rayados, para eliminar todas las glándulas
que contienen aceite. Para el caso del limón se extrajo todo el jugo, para la naranja y el pomelo después de
rayado se obtuvo todo el albedo posible.
Después de esta operación el material se molió y se secó determinándose su humedad; pesando un gramo
de muestra y depositándola en una caja de petri, a peso constante. La caja ya con la muestra se introdujo a
una estufa a 60ºC hasta que la muestra se encontró totalmente seca. El porciento de humedad se
determinó por diferencia de pesos.
AISLAMIENTO DE PECTINA
En un matraz erlenmeyer de 1 000 ml se colocaron 50 gr de bagazo deshidratado con 800 ml de agua
acidulada hasta pH ácido. La mezcla acidulada se calentó a 85ºC durante una hora, transcurrido el tiempo
de calentamiento se separó el extracto pectínico y el bagazo gastado por medio de un escurrimiento y
prensado, el extracto se enfrió y se sedimento, ajustando el pH a 4, se clarifico con tierra diatomaceas y se
filtró. El extracto pectínico claro se precipitó y se secó.
REFERENCIAS
4
Calvet, E., Química Orgánica Aplicada a la Industria en practicas de laboratorio, Tomo IV, editorial Salvat,
s.a.
Comisión Nacional de Fruticultura, Segundo informe de gobierno Oaxaca, Delegación Oaxaca (1988).
Food Chemicals Codex, National Academy Press, third edition, WDC (1981).
Glickman, M. Gum Tecnology the food Industry, food science of monograpas Academiy Press, New York,
(1969).
Kirk, O, Enciclopedia de la Tecnológica Química, tomo VI, editorial Uteha, México (1962).
López, J. S. Tesis, ITO, Oaxaca (1989).
Roy, L. W. Industrial Gums Academy Press, Second Edition New York and London (1973).
SARH, Jefatura del programa de planeación, subprograma de información y estadística, Delegación en el
estado de Oaxaca (1987).
Secretaría de Patrimonio y Fomento Industrial, Norma Oficial Mexicana Nom-P-347-S (1980).
5