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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

CAMPUS ARTURO RUIZ MORA

ING. AGROINDUSTRIAL

TÉCNOLOGIA FRUTAS Y HORTALIZAS

EXTRACCION DE PECTINA DE LA CASCARA DE MARACUYA

ARELLANO MORRIS CASTILLO DANIEL CUENCA ESTAFANIA GALLEGOS JANETH OCHOA NORMA

09/07/ 2013


INTRODUCCIÓN “La pectina proviene de la palabra griega “Pekos” (denso, espeso, coagulado), son polisacáridos de origen vegetal, heterogéneos, higroscópicos y solubles en ácidos y agua, con propiedades de gelificación, estabilización de emulsiones y aporte de fibra nutricional. Las pectinas son polímeros lineales de gran peso molecular proveniente de las paredes o cáscaras de las frutas. Están formadas por unidades de Ácido D-Galacturónico parcialmente esterificado con metanol, unidos por enlaces glucosidicos α-(1→4) entre los cuales se intercalan restos de ramnosa con ramificaciones de azúcares neutros como galactosa, arabinosa y xilosa. Químicamente,

la

pectina

es

un

polisacárido

compuesto de una cadena linear de moléculas de ácido D-galacturónico, las que unidas constituyen el ácido poligalacturónico. Las moléculas del ácido Dgalacturónico tienen la siguiente estructura.

El azúcar fundamental es el ácido galacturónico

que

va

a

estar

parcialmente metilado en su grupo carboxilo. En determinados puntos de la estructura de las pectinas, existe otro azúcar que es la ramnosa. La ramnosa provoca la formación de codos pécticos doblando el polímero de ácido galacturónico. Las zonas lisas corresponderán a las cadenas lineales de ácido galacturónico que cada cierto resto se doblan en el codo péctico por la presencia de la ramnosa.”1

1

Ángel Vian Ortuño (1999). Introducción a la Química industrial “Alhambra universidad”. 2 Edición. Editorial Reverte. Barcelona-España. pág. 486.


TEMA: Extracción de pectina de la cáscara de maracuyá por el método

convencional. OBJETIVOS: General: 1. Extraer la pectina de la cáscara de maracuyá mediante el método convencional utilizando la hidrólisis ácida. Específico: 1. Conocer las técnicas de extracción y caracterización de pectinas. 2. Evaluar el rendimiento de la pectina extraída en la elaboración de mermelada. 3. Determinar el tiempo de gelificación de la pectina obtenida de la maracuyá.


FUNDAMENTO TEÓRICO “Las sustancias pécticas se encuentran sin excepción en todas las plantas superiores, en las regiones intercelulares y en las paredes celulares. Estas membranas se componen de celulosa, hemicelulosas y pectina, encontrándose estas últimas en la lámina media, sirviendo de material de cimentación entre las células. En los tejidos jóvenes, especialmente en los frutos, las pectinas se encuentran presentes en cantidades tan abundantes que a menudo forman canales anchos, apartando entre sí a las células. Al ser un coloide hidrofilito, la pectina tiene la capacidad de absorber grandes cantidades agua. Por esta capacidad, las sustancias pécticas aparentemente juegan un rol importante en las primeras etapas de desarrollo de los tejidos vegetales cuando los sólidos se encuentran a un separadas y a una distancia relativamente grande de los vasos conductores de agua.

En la mayoría de los tejidos vegetales y en las frutas inmaduras gran cantidad de material está presente en forma insoluble en agua llamada protopectina, transformándose a su forma más soluble con la madurez. Esta variación de solubilidad influye en los cambios de textura anexados a la madurez. Aparte de las pectinas hay otras sustancias pécticas (de naturaleza análoga) como las protopectinas que son un material insoluble que se encuentra unido a otros componentes de


la pared celular de los tejidos vegetales como la celulosa o la hemicelulosa. Están presentes en la fruta no madura, y a medida que ésta madura, la protopectina se va solubilizando y se transforma en pectinas. Si ocurre una sobremaduración, las pectinas se van a degradar por determinadas enzimas y forman el ácido péctico que es cuando no hay metilación en los grupos carboxilos del ácido galacturónico. Si continúa degradándose dará lugar a la formación de monómeros de ácido galacturónico. Todas estas sustancias confieren distintas textura a la fruta.”2 El contenido en pectinas de los tejidos vegetales varía según el origen botánico y anatómico de la planta: Origen Patata

Contenido en Pectina (%) 2.5

Zanahoria

10.0

Tomate

3.0

Manzana

5.5

Torta de manzana (residuos)

17.5

Girasol

25.0

Albelo de agrios

32.5

Fibra de algodón

0.7

Pepitas de limón

6.0

Corteza de limón

32.0

Pulpa de limón

25.0

Remolacha azucarera

20

Uva

0.6

Tabla 1: Devia P. 2003. Proceso para producir pectina pectinas cítricas, Universidad Eafit, Enero-Marzo número 19, Medellín Colombia 2003. Pág. 21-30.

2

Devia P. 2003. Proceso para producir pectina pectinas cítricas, Universidad Eafit, Enero-Marzo número 19, Medellín Colombia 2003. Pág. 21-30.


EXTRACCIÓN DE LA PECTINA. “En el proceso a escala industrial de las pectinas, se pueden observar las siguientes etapas: 1. Acondicionamiento: la materia prima se lava, blanquea, seca y tritura para pasar a la siguiente etapa. 2. Extracción: consiste en una hidrólisis ácida que hace que la protopectina pase a su forma soluble. Aquí se debe tomar en cuenta la relación materia prima/agua, pH y la temperatura y tiempo de extracción dependiendo de la materia prima. 3. Filtración: mediante centrífugas, se elimina el bagazo o material extraído para que quede solo el líquido con las sustancias pécticas. 4. Recuperación: se pueden eliminar ciertos sólidos de las pectinas y se puede concentrar hasta un 20% de sólidos solubles. También se puede recuperar por diferentes tipos de precipitaciones, como la precipitación con alcoholes (etanol), acetonas, compuestos orgánicas o con sales metálicas. 5. Molienda: aquí se le ajusta el tamaño adecuado a la partícula de pectina con el propósito de obtener mejor solubilidad (apróx. 25 mm.) 6. Normalización: se hace con el propósito de obtener pectinas con grado de gelificación uniforme, agregando azúcar como diluyente de ser necesario para evitar que las pectinas forme grumos con los líquidos. Se desea llegar al grado deseado para la venta (grado 5). 7. Empacado: las pectinas se empacan en bolsas de polietileno listas para ser vendidas al público.”3

3

Gaviria N. y López L. 2005. Extracción A Escala Laboratorio De La Pectina Del Maracuyá Y Escalado Preliminar A Planta Piloto. Medellín: Universidad EAFIT. Departamento De Ingeniería De Procesos. Proyecto de grado para optar el título de Ingeniero de Procesos.


DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA OBTENCIÓN DE LA PECTINA Materia prima

Agua caliente a 65 ⁰C

Selección y clasificación

Lavado

Pesado

En partes pequeñas

Agua desmineralizada pH=2 corregido

Cortado

Adición de solución ácida

A 85ºC y 400 RPM

Cocción

Con alcohol 60%

Filtración

Pectina Lavada

A 60ºC por 1hora

Secado

Molienda

Pectina en polvo

Al vacio

Envasado

Restos de cáscara


APLICACIÓN DE LA PECTINA “La pectina, el ácido, el azúcar y el agua son las sustancias que se consideran fundamentales en la formación del gel. Tras muchas experiencias en este aspecto, se ha llegado a la conclusión de que las tres primeras sustancias tienen una gran importancia en el desarrollo de dicho proceso, habiéndose determinado las concentraciones óptimas para alcanzar el grado del gel. La concentración de la pectina, en tanto por ciento, habrá de ser de 0,5 a 1,5, siendo el valor óptimo el de 1%. En un substrato de fruta ácida, la pectina es un coloide cargado negativamente. La agregación del azúcar influye en el equilibrio establecido entre la pectina y el agua, desestabilizando la primera. Esta se conglomera y forma algo así como una “malla de fibras” microscópicas, capaz de soportar líquidos, con lo cual se establece la continuidad de la misma, adquiriendo así el grosor por los hilos que forman de la referida malla. Las concentraciones más altas dan la mayor densidad a estas fibras en la estructura, y su rigidez vienen influidas en la concentración de ácido y azúcar.”4 Ingredientes: 

Azúcar

Pulpa de Fruta

Pectina

Ácido Cítrico

Agua

Materiales: 

Olla

Jarra de Pico

Paleta

4

Fuente de consulta: Universidad de los Andes, Extracción de pectina de alto metoxilo a partir de cascaras de parchita para la producción de mermelada.


Frascos de Vidrio

Preparación: 1. Se pesan 1000 gramos de fruta fresca previamente lavada con la finalidad de eliminar cualquier tipo de partículas extrañas, suciedad y restos de tierra que pueda estar adherida a la fruta. 2. Se procede a licuar la piña para la obtención de la pulpa. 3. La cantidad de agua a añadir dependerá del nivel de maduración de la fruta si, cuanto más madura sea la fruta menos agua se precisa para reblandecerla y cocerla. La fruta se calienta hasta que comience a hervir. 4. Después se mantiene la ebullición a fuego lento con suavidad hasta que el producto quede reducido a pulpa o hasta perder un tercio aproximadamente de su volumen original antes de añadir el azúcar. La cocción de la mezcla es la operación que tiene mayor importancia sobre la calidad de la mermelada. Un tiempo de cocción corto es de gran importancia para conservar el color y sabor natural de la fruta y una excesiva cocción produce un oscurecimiento de la mermelada debido a la caramelización de los azúcares. 5. Una vez que el producto está en proceso de cocción o el volumen se haya reducido en un tercio, se procede a añadir la solución la pectina y la mitad del azúcar en forma directa. 6. La mermelada se remueve hasta que se haya disuelto todo el azúcar. Una vez disuelta, la mezcla se remueve lo menos posible y después se lleva hasta el punto de ebullición rápidamente. 7. Cuando la mermelada esté hecha se puede verter en los frascos. Vierta la mermelada en los frascos, ciérrelos y póngalos boca abajo. Espere a que la mermelada se enfríe para guardarlos.


DISCUSIONES: 1. Las moléculas de pectina son hidrofílicas debido al gran número de grupos polares que contienen. La función del agua en el gel de pectina de frutas es disolver el ácido y el azúcar, ambos indispensables para la formación del gel y para dispersar la pectina. Las moléculas de pectina se dispersan en el agua para formar sales coloidales estabilizadas por las cargas negativas que resultan de la ionización de los grupos carboxilo. a. De acuerdo a la práctica realizada la velocidad de gelificación en comparación con una pectina comercial, no es eficiente, debido a que no se forma con rapidez el gel. 2. Las pectinas más altamente metiladas requieren azúcar para la formación de un gel. Entre menos metilada sea la pectina, menor es la cantidad de azúcar para formar un gel, siempre que los iones divalente estén presentes. Los iones divalentes como el calcio, se entrelazan con moléculas contiguas de pectina a través de los grupos carboxilo, estableciendo así una red de pectina. a. La pectina de la cascara de maracuyá es un pectina de bajo metoxilo, ya que se requiere mayor cantidad de azúcar para que se forme el gel. 3. Puosaran (2002) investigo acerca de la extracción de pectinas de guayaba, papaya, piña y cascara de limón y naranja; obteniendo un rendimiento de 25.3% en la cascara de limón y de cascara de maracuyá un 38.6% el cual fue el más alto de los porcentajes. Analizando este antecedente resulta la idea de poder darle un valor agregado a esta materia prima que se desperdicia el 60% del fruto en cáscara, también con el fin de disminuir la eliminación de desechos al medio ambiente, y beneficiar a los procesadores de frutos cítricos que beneficiará mayores ingresos al reutilizar las cáscaras de maracuyá. a. La pectina de maracuyá a nivel de laboratorio tuvo un rendimiento del 33% en comparación a lo publicado por Pousaran en donde cita que el rendimiento de la extracción de la misma fruta es de 38,6% con lo cual podemos decir que nuestro resultado está próximo en comparación con el citado.


CONCLUSIONES:  Mediante el método de extracción convencional de pectina se obtuvo un rendimiento del 33% a partir de la cáscara de maracuyá. Para la elaboración de mermelada se obtuvo un rendimiento de 61%, de acuerdo la FAO debe estar en 62% por lo cual establecemos que es correcta la aplicación de la pectina para mermelada.  La pectina de cascara de maracuyá requiere un tiempo de 10 minutos aproximadamente para la formación de gel, depende de la cantidad de solución que se desea realizar, este tiempo está establecido para 150 ml.  La cantidad de azúcar requerida para la formación del gel en la elaboración de mermelada fue mayor usando pectina de cascara de maracuyá, debido a que se considera a esta pectina como de bajo metoxilo. RECOMENDACIONES: 1. Trabajar de manera ordenada, siguiendo los pasos ya indicados. 2. Las personas a prepara la pectina deben estar limpias y con las vestidas con la debido indumentaria. 3. Los materiales a utilizar deben estar estériles, lavados, boca abajo. 4. Dejar escurrir boca abajo sobre un lienzo o secador limpio 5. Realizar los análisis correspondientes, para asegurarnos la calidad de la pectina. 6. Controlar tiempos y temperaturas al momento de la extracción ya que puede destruirse la molécula de la pectina.


BIBLIOGRAFÍA:  Ángel Vian Ortuño (1999). Introducción a la Química industrial “Alhambra universidad”. 2 Edición. Editorial Reverte. Barcelona-España. pág. 486.  Devia P. 2003. Proceso para producir pectina pectinas cítricas, Universidad Eafit, Enero-Marzo número 19, Medellín Colombia 2003. Pág. 21-30.  Gaviria N. y López L. 2005. Extracción A Escala Laboratorio De La Pectina Del Maracuyá Y Escalado Preliminar A Planta Piloto. Medellín: Universidad EAFIT. Departamento De Ingeniería De Procesos. Proyecto de grado para optar el título de Ingeniero de Procesos.  Pousaran B. 2002. Yellow passion fruit rind-a potential source of lowmethoxyl pectin. J. Agric. Food Chem. 54 (7): 2738-2744.  Universidad de los Andes, Extracción de pectina de alto metoxilo a partir de cascaras de parchita para la producción de mermelada. Paginas relacionadas:  http://www.revistas.unal.edu.co/index.php/revfacmed/article/view/23706


ANEXOS

Recepci贸n

Extracci贸n de pulpa

Extracci贸n de pulpa


Lavado 60掳 durante 10 minutos

Inactivaci贸n bacteriana

Agua desmineraliza a ph 2


Hidrolisis acida (85掳; 1h 20min)

Separaci贸n del gel

Filtraci贸n de la pectina con alcohol industrial


Extraccion de pectina de maracuya