Aprovechamiento de Desechos Agroindustriales

 

APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES EN LA PRODUCCIÓN DE INSUMOS PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

 

Residuos Agroindustriales

Son los materiales resultantes de los proc procesos esos de producción y transformación de la agroindustria, susceptibles de ser tratados, reusados, reciclados o recuperados, en las condiciones tecnológicas y económicas del momento específicamente por la extracción de su parte valorizable.

RESIDUO o DESECHO

SUBPRODUCTO

 

Residuos Agroindustriales

Provienen de las actividades del sector primario de la economía: agricultura, ganadería, pesca, actividad forestal y de los procesos asociados a la industria alimentaria.

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No tiene más uso para el generador, en términos de sus fines de producción, transformación o consumo.

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Contienen materia útil, pero su valor económico, es menor que el costo aparente de su recolección,

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transporte y transformación para ser aprovechados.

Están compuestos principalmente por residuos orgánicos. Residuos de tipo peligroso solo se generan en pequeñas cantidades. 

 

 Aprovechamiento  Aprovecham iento de los residuos residuos agroindustriales agroindustriales Aumento de la producción

Centralización de la

Surgimiento de leyes ambientales más

producción

estrictas.

Conversión de los residuos en productos útiles Fertilizantes, acondicionadores de suelo

Aumentar la producción de alimentos

Producción de sustancias químicas Combustión directa de los residuos o la producción de Metano

Uso delalimento residuo como animal o para la producción de PUC

Generar energía

Incrementar producciónla ganadera

Insumos para la industria

 

Residuos de la industria láctea. Lactosuero

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Representa la parte acuosa que que se del cuajo luego de la precipitación y remoción desepara la caseína de la leche en la elaboración del ques queso. o. Para el año 2009: Producción mundial de queso, 20,05 x 106 t Cantidad de suero líquido 180,45 x 106 t En Venezuela : Producción de queso 104.04 x 103 t y suero, 936.36 x 103 t 

Descarga de grandes can cantidades tidades de lactosuero al ambiente con una alta carga contaminante causando un grave problema ambiental

 

Lactosuero

Retiene el 55% de los nutrientes de la leche:

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lactos lact osa a (4, 4,55-5% 5% w/v) w/v),, pr prot oteí eína nass so solu lubl bles es (0,60,6-0, 0,8% 8% w/v) /v),, lípidos lípid os (0 (0,4-0, ,4-0,5% 5% w/v)y w/v)y sale saless mine minerale raless (8 (8-10% -10% del ext extract racto o seco).. Cont seco) Contiene iene cantid cantidades ades aprec apreciables iables de otros compon com ponent entes, es, tal tales es como como á ácido cido lác láctico tico (0 (0,05 ,05% % w/ w/v) v) y ácido cítric cítrico, o, compu compuestos estos nitro nitrogenad genados os no prote proteicos icos (urea) y vitaminas del grupo B. Tipos Tip os de lac lactos tosuer uero: o:

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Suero Sue ro ácido ácido (p (pH H 5), 5), res result ultant ante e de la pro produc ducció ción n de quesos quesos fresco fre scoss o blan blandos dos..

Suero dulce (pH 6.7), resultan resultante te de la producción de quesos madurados.

 

Esquema del aprovechamiento industrial del lactosuero Lactosuero

Suero  Suero  concentrado   concentrado o en polvo

Desmineralización

Lactosa

Ultrafiltración

Permeado

Hidrolizado de la lactosa

Edulcorantes

Lactosa purificada Lactosilurea Lactulosa Lactitol

Hidrolizado de la lactosa

Biogas

Proteico  Concentrado Proteico  Fermentación

PUC β-galactosidasa Etanol Bebidas Ácidos orgánicos Galactosa Glicerol Goma Xantano Saborizantes Carotenoides

 

Lactosuero Lacto suero líquido líquido sin sin tratamie tratamiento nto

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Se emplea en alimentación animal y en fertilización de suelos.

Proporciona Proporci ona proteínas de alta calidad y lactosa, calcio, fósforo, azufre y vitaminas solubles en agua. Limitaciones: el contenido de lactosa 

cantidad de minerales

 

Lactosuer Lact osuero o concent concentrado rado,, dulce o ácido ácido en polvo

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Puede ser desmineralizado y/o desproteinizado. 

Se emplean en:

Alimentación humana, en la elaboración de helados, productos de panadería y pastelería, salsas y derivados lácteos. Alimentación animal mezclados con melaza y harina de soya.

 

Lactosa

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Es el azúcar de la leche puede ser purificada a partir del lactosuero o el permeado por cristalización. 

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Se utiliza como un complemento en fórmulas lácteas infantiles y como excipiente excipi ente en productos farmacéuticos.

A través de la fermentación directa de la lactosa o la fermentación de la glucosa y galactosa obtenidos por hidrólisis de la lactosa se obtienen productos como enzimas, etanol , proteína unicelular.

 

Concent Con centrado rado de proteína proteína de la lactosu ctosuero ero (WPC)

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La recuperación de la fracción proteica, es la p primera rimera etapa en la mayoría de los procesos para el el aprovechamiento del suero, generalmente se aplica la ultrafiltración.

El contenido contenido de proteínas del concentrado es es de 30-60% y no contiene sales.

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Compiten con otras fuentes de proteína baratas como la soja. Las proteínas del suero ß-lactoglobulina, alfalactoalbúmina, inmunoglobulinas, albúmina sérica y peptonas-proteosas, presentan una mayor proporción de aminoácidos esenciales que la caseína, un mayor contenido de lisina y un valor biológico o calidad que 

supera a la del huevo.

 

Concent Con centrado rado de proteína proteína de la lactosu ctosuero ero (WPC)



La ultrafiltración no produce desnaturalización o modificación de la estructura proteica 

El concentrado de proteína esta libre de sales,

adecuado para uso en todo tipo de alimento para para consumo humano, incluso alimentos dietéticos y fórmulas infantiles 

El WPC puede emplearse como complemento en dietas basadas en cereales (deficientes en lisina).

 

Proceso de Bioconversión del lactosuero a PUC,  β-galactosidasa y etanol

Permeado, Lactosuero desproteinizado

Ultrafiltración

Suplementación Esterilización

Residuo sólido WPC

PUC 48-52% de proteína

Concentración

Fermentación aeróbica Levaduras de los géneros Kluyveromyces y Candida

Centrifugación Secado Biomasa

alimentado

Centrifugación Extracción Purificación β-galactosidasa

Etanol

Bioproceso: discontinuo, continuo o lote

Fermentación alcohólica K.marxianus

Otros Bioproductos

 

B-galactosidasa Hidroliza de la lactosa, en sus componentes glucosa y galactosa, produciéndose un producto de mayor dulzor, lo que permite usar la lactosa como materia prima para la producción producción de edulcorantes. 

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Lossustitutos jarabes obtenidos han servido de del jarabede deesta maízhidrólisis o sacarosa en las industrias de repostería, panadería y heladería. La adición de esta enzima a la leche y productos lácteos lácteos como yogur, crema agria y mantequilla, mejora el sabor sin que ocurra un incremento calórico significativo, incrementa el poder edulcorante y favorece el consumo humano en individuos con intolerancia a la 

lactosa.

 

Otros bioproductos bioproductos

Se pueden obtener a partir del lactosuero con diferentes microorganismos y procesos otros productos biológicos como:

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

Ácidos orgánicos con usos en la industria de alimentos (acético, propiónico, láctico, cítrico), Vitaminas (B2 y BI2 o cobal cobalam amin ina ay riboflavina, respectivamente)

Amino ácidos (glutámico, lisina, treonina. Glicerol y goma xanta xantano, no, polisacárido, con aplicaciones en la extracción de petróleo y en las industrias textil y alimentaria como espesante, emulsionante y estabilizador 

 

Procesamiento de frutas y vegetales: Residuos ricos en Pectina

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La pectina es el principal principal componente componente enlazante de la pared celular de de los vegetales y frutas. Su estructura básica está está integrada integrada por moléculas de ácido ácido Dgalacturónico unidas por enlaces α-D-1→4 y en la cual algunos de los grupos carboxilos pueden estar esterificados con metilos. 

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Ácidos pectínicos con diferentes grados de esterificación.

En los vegetales, la pectina se encuentra en forma

insoluble ode protopectina, que solubilizacon durante la maduración las frutas y en l a se la extracción ácido, formando la pectina soluble.

 

Procesamiento de frutas y vegetales: Residuos ricos en Pectina

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Las pectinas se clasifican en función del porcentaje de restos de ácido áci do galac galactur turóni ónico co esteri esterific ficado ado como: como: de alto metoxilo: cuando el porcentaje es superior al 50% 50%

de bajo metoxilo metoxilo cuando cuando es inferior al 50% 50%

 

Pectina

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Forma geles en medio ácido y en presencia de azúcares.

Se usa en el procesamiento de alimentos: como aditivo (espesante, gelificante y estabilizante) de 

alimentos y bebidas para crear o modificar modif la textura de compotas, jaleas, caramelos, jugosicar y productos lácteos bajos en grasa y como fuente de fibra dietética. En preparaciones preparaciones farmacéuticas se se utiliza como ingrediente de antidiarreicos, desintoxicantes, entre otros y reduce la intolerancia a la glucosa en diabéticos; baja el nivel del colesterol sanguíneo y de la fracción lipoproteica de baja densidad. 

 

Pectina Corteza

Pesar y lavar

Molienda

Secado

Inactivación enzimática Agua T: 95-98oC

Centrifugación

Enfriamiento

Precipitación Secado T: 60oC

Extracción de la pectina

Filtración

Agentes de extracción Tiempos de extracción Temperatura de extracción

Secado T: 60oC

Lavado

Hasta no detectar sólidos solubles

Etanol al 95% Pectina seca

Caracterización para evaluar rendimiento y calidad: humedad, cenizas , peso equivalente, % metoxilo, % ácido anhidrogalacturónico, anhidrogalacturónico, grado de esterificación, esterificación, tiempo tiempo de gelificación gelificación y viscosidad

 

Pectina

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Es posible obtener pectina con propiedades comparables a la pectina comercial a partir de cáscaras de parchita, mango, guayaba , limón, plátano verde. La calidad de la pectina se ve afectada por las condiciones del tratamiento de extracción y el uso dependerá de esta calidad. 

Por ejemplo: Pectina de cáscaras de plátano: gelificación lenta, bajo metoxilo Cascara de Parchita (verde-amarill (verde-amarillo): o): gelifi gelificación cación rápida, alto metóxilo Corteza Corte za de Mango: gelifica gelificación ción rápida y bajo met metoxilo oxilo

 

Otros subproductos de la agroindustria Cascarilla de Arroz Bagazo de caña de azúcar  Pulpa de café Mazorca de cacao  Excedentes y residuos sólidos generados durante la producción de harinas (trigo, maíz) Residuos del procesamiento de cangrejo y camarón Residuos de la industria cárnica 

PRODUCTOS OBTENIDOS Bioetanol

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Acidos Aci dos orgáni org ánicos cos Enzimas Aditivos Cromóforos o colorantes termoestables PUC Aminoácidos Quitina y quitosanos Harinas de sangre y de otros residuos, suplementos proteicos

 

Conclusión

La utilización de subproductos y excedentes de la agroindustria como materia prima es un campo con un gran potencial de desarrollo sobre todo a través de procesos de bioconversión o biorrefinación para la síntesis de compuest compuestos os químicos con diversos e importantes usos en la industria alimentaria, así como representa una alternativa para el manejo de residuos de poco valor comercial que en la may mayoría oría de los casos son altamente contaminante.