Giovanni Mita Ticona Víctor Hugo July Martínez

DETERMINACIÓN DE CELULOSA EN TALLOS DE QUINUA

Giovanni Mita Ticona∗ Víctor Hugo July Martínez∗∗ Universidad Católica Boliviana “San Pablo”

RESUMEN

En la investigación se realizó una simulación del proceso con Statgrafhics; tallo pelado Bloque A, tallo sin pelar Bloque B y 3 variables tiempo de hidrolisis 3, 4 y 5 días, tiempo de cocción 1, 1:30 y 2 horas, hidróxido de sodio 8, 10 y 12 % con 20 muestras por bloque total 40. El sistema nos determina un ANOVA, para ello se utilizó el R2 , 44.6668 % de la variabilidad en gramaje, las variables independientes son 25.5863 % muestra la desviación estándar de los residuos que son 0.631052 y el MAE es de 0.465338, el valor P es menor que 0.05 % se rechaza la Ho; sin embargo, al no existir diferencias significativas se acepta la hipótesis alterna, al menos uno de los métodos significativamente aporta mayor celulosa de quinua, el mejor rendimiento es de los tallos de quinua pelado 63 %, a un tiempo de 5 días de hidrólisis, 2 horas de cocción y 10 % de hidróxido de sodio.

Palabras clave: <Celulosa> <Tallos de quinua> <Tiempo de hidrólisis> <Porcentaje hidróxido de sodio> <Horas de cocción> <Statgrafhics>

ABSTRACT

In the investigation, a simulation of the process was carried out with Statgrafhics; peeled stem Block A, unpeeled stem Block B and 3 variables hydrolysis time 3, 4 and 5 days, cooking time 1, 1:30 and 2 hours, sodium hydroxide 8, 10 and 12 % with 20 samples per total block 40. The system determines an ANOVA for this, the R2 was used, 44.6668 % of the variability in grammage, the independent variables are 25.5863 % shows the standard deviation of the residuals which are 0.631052, and the MAE is 0.465338, the P value is less than 0.05 % Ho is rejected; However, there are no significant differences and the alternative hypothesis is accepted, at least one of the methods significantly contributes more cellulose than quinoa, the best yield is from 63 % peeled quinoa stems, at a time of 5 days of hydrolysis, 2 hours of cooking and 10 % sodium hydroxide.

Keywords: <Cellulose> <Quinoa stalks> <Hydrolysis time> <Sodium hydroxide percentage> <Hours of cooking> <Statgrafhics>

1.- introducción

Algunos autores afirman que el papiro fue el precursor del papel y que se elaboraba en Egipto hacia el año 2400 a.C. Por otro lado, existe la teoría generalizada de que los chinos descubrieron la forma de fabricar papel hacia el año 105 de nuestra era (Tsai Lun).

Los mayas manufacturaban papel, que llamaban huun, 500 o 1000 años antes de nuestra era (Lenz, 1991). En el caso del papel derivado de las pencas de maguey se tiene referencias de Motolinía quien describe: “Hácese del methl (el maguey) buen papel; el pliego es tan grande como dos pliegos del nuestro y de esto se hace mucho en Tiaxcala” (Lenz, 1991).

Las plantas como fuente principal de fibras son esenciales para la fabricación del papel por su alto contenido en celulosa, es la principal materia prima. En la actualidad se obtienen de

∗ Ingeniero agroindustrial, especialista en procesos de alimentos ecológicos, técnico en proceso de derivados de la carne de llama, investigador en dar valor agregado a las materias primas agrícolas, docente investigador del Instituto Superior Técnico Agronómico (ISTA). Correo electrónico: giovamita@gmail.com ∗∗ Ingeniero industrial de la Universidad Mayor de San Andrés, diplomado en bioestadística, docente universitario de Instituto Superior Técnico Agronómico (ISTA) Llallagua, experiencia en desarrollo de proyectos, plan de negocios y transformación de alimentos. Correo electrónico: huguinjuly@gmail.com

la madera (eucalipto, pino y otros) que son recursos tardíos. Con la presente investigación se propone un aprovechamiento sostenible y sustentable de los tallos de quinua (Chenopodium Quinoa Willdenow); porque es un vegetal renovable a corto tiempo, produce un promedio de 1.75 Ton/ha. y se pueden efectuar corte por año. En Bolivia el año 2018 se ha producido 70.763 Ton. de quinua en grano.

Como objetivo general de la investigación es determinar la cantidad de celulosa presente en los tallos de quinua (Chenopodium quinoa willdenow) en función de dos métodos, de diferentes concentraciones de hidróxido de sodio, tiempos de hidrólisis y tiempos de cocción y con ello se determinó el efecto de los métodos, el efecto de la concentración de hidróxido de sodio, el efecto del tiempo de hidrólisis y del tiempo de cocción. La investigación se realizó en la Asociación de Productores de Quinua Real Yaretani-Camélido y Turismo (APROQUIRY-CT)

2.- Metodología

El trabajo de investigación se realizó en la planta de la APROQUIRY–CT, se encuentra en la localidad de Challuma, Municipio de Salinas Garcy Mendoza, Provincia Ladislao Cabrera Departamento de Oruro, a una distancia de 140 km de la ciudad de Challapata, latitud sur 19°35’41,79’’ latitud oeste 67°18’59,75’’ elevación 3739 m.s.n.m.

En cuanto al análisis estadístico de las variables independientes del tiempo de hidrólisis se consideró 3, 4, 5 días; en tiempo cocción 1, 1.5, 2 horas; en la concentración de hidróxido de sodio 8 %, 10 %, 12 %. En las variables dependientes se consideró el gramaje (g/m2) y densidad aparente (g/m3).

3.- Resultados

Análisis del experimento para el gramaje

ANOVA particiona la variabilidad de gramaje en piezas separadas para cada uno de los efectos. Entonces prueba la significancia estadística de cada efecto comparando su cuadrado medio contra un estimado del error experimental. En el caso 1 el efecto de Bloques tiene un valor P menor que 0.05, indicando que son significativamente diferentes de cero con un nivel de confianza del 95.0 %.

El estadístico R-cuadrado indica que el modelo, así ajustado, explica 44.6668 % de la variabilidad en gramaje. El estadístico Rcuadrado ajustado que es el más adecuado para comparar modelos con diferente número de variables independientes es del 25.5863 %. El error estándar de la estimada muestra, desviación estándar de los residuos es 0.631052. El error medio absoluto (MAE) de 0.465338 es el valor promedio de los residuos. El estadístico de Durbin-Watson (DW) prueba los residuos para determinar si existe alguna correlación significativa basada en el orden en que se presentan los datos en el archivo. Debido a que el valor P es menor que 5.0 %, hay una indicación de posible correlación serial, al nivel de significancia del 5.0 %.

Ho: P = 0 Se rechaza. Ha: P ≠ 0

Se acepta que al menos uno de los métodos significativamente aporta mayor celulosa de quinua en función a la concentración de hidróxido de sodio, el tiempo de hidrólisis o el tiempo de cocción referente al gramaje

Análisis del experimento para la densidad aparente

ANOVA, particiona la variabilidad de densidad aparente en piezas separadas para cada uno de los efectos; entonces prueba la significancia estadística de cada efecto, comparando su cuadrado medio contra un estimado del error experimental. En este caso tres efectos que son el tiempo de hidrólisis, la interacción del tiempo de cocción y tiempo de hidrólisis, los bloques tienen un valor P menor que 0.05, indicando que son significativamente diferentes de cero con un nivel de confianza del 95.0 %.

El estadístico R-cuadrado indica que el modelo, así ajustado, explica 55.3108 % de la variabilidad en densidad aparente. El estadístico R-cuadrado ajustado más adecuado

para comparar modelos con diferente número de variables independientes es 39.9007 %. El error estándar del estimado muestra que la desviación estándar de los residuos es 1.55912. El error medio absoluto (MAE) de 0.9919 es el valor promedio de los residuos. El estadístico de Durbin-Watson (DW) prueba los residuos para determinar si existe alguna correlación significativa basada en el orden en que presentan los datos en el archivo. Puesto que el valor P es mayor que 5.0 %, no hay indicación de autocorrelación serial en los residuos con un nivel de significancia del 5.0 %.

4.- Discusión

Ho: P = 0 Se rechaza. Ha: P ≠ 0

Se acepta porque, al menos uno de los métodos significativamente aporta mayor celulosa de quinua en función a la concentración de hidróxido de sodio, el tiempo de hidrólisis o el tiempo de cocción en lo referente a la densidad aparente

Del experimento – del gramaje

Gráfico 1: Superficie de respuesta estimada % de hidróxido de sodio=10,0

El gráfico 1 muestra la superficie de respuesta en la que se aprecia la curvatura producto de la interacción explicada anteriormente, se observa que el gramaje incrementa en función al tiempo de cocción y no existe incremento del gramaje en función de la hidrólisis ya que no existe un ascenso. La Metodología de la Superficie de Respuesta (RSM) es un conjunto de técnicas matemáticas y estadísticas utilizadas para modelar y analizar problemas en los que una variable de interés es influenciada por otras. Siendo el objetivo final establecer los valores de los factores que optimizan el valor de la variable respuesta. (Yepes, 2019).

Gráfico 2: Contornos de la superficie de respuesta estima % de hidróxido de sodio=10,0

El gráfico 2 muestra el contorno de la superficie de respuesta estimada de cresta ascendente, que esta explorando la relación potencial entre tres variables tiempo de cocción, tiempo de hidrólisis y el porcentaje de hidróxido de sodio, cuyos valores de los resultados son el gramaje. A medida que el color se aclara, la respuesta aumenta. La respuesta (gramaje) aumenta cuando el tiempo de cocción y el tiempo de hidrólisis aumenta; sin embargo, el porcentaje de hidróxido de sodio es indistinto en este resultado.

Del experimento – densidad aparente

Gráfico 3: Superficie de respuesta estimada % de hidróxido de sodio=10,0

El gráfico 3 muestra la superficie de respuesta, en la que se aprecia la curvatura producto de la interacción explicada anteriormente, la densidad aparente incrementa en función al tiempo de hidrólisis y no existe incremento en función del tiempo de cocción ya que no existe un ascenso.

Gráfico 4: Contornos de la superficie de respuesta estima % de hidróxido de sodio=10,0

El gráfico 4 muestra el contorno de la superficie de respuesta estimada de minimax cresta ascendente, que está explorando la relación potencial entre tres variables: tiempo de cocción, tiempo de hidrólisis y el porcentaje de hidróxido de sodio, cuyos valores de los resultados son la densidad aparente. A medida que el color se oscurece, la respuesta (densidad aparente) aumenta, cuando el tiempo cocción y el tiempo de hidrolisis se eleva; sin embargo, el porcentaje de hidróxido de sodio es indistinto en este resultado.

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Yepes, J. (2019). Economía aplicada. (U. Salamanca, Ed.) España.

Recepción: 31 de diciembre de 2020 Aprobación: 15 de enero de 2021 Publicación: febrero 2021