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CARACTERIZACIÓN DE LA CASCARILLA DE CACAO

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by

angie garzon

on 14 November 2014

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Transcript of CARACTERIZACIÓN DE LA CASCARILLA DE CACAO

INTRODUCCIÓN
MARCO TEÓRICO
Taxonomía:
Theobroma cacao L
.
Fenología: Sterculiaceae,periodo de vida 40 años, temperatura media (25 - 29)°C, se desarrolla en suelos no inundables, fértiles y ricos en materia orgánica.
Semilla: Tamaño similar al de la almendra, color chocolate, presenta un largo de entre 2 y 3 cm.
Contenido: Agua, Proteína, Carbohidratos, Nicotiamida, Lignina.
Desechos de la manofactura: Representa el 12% de la semilla, empleado como abono (causa enfermedades), se trata como fuente alimenticia por su alto contenido en fibra dietaría.
TAMIZADO
TAMIZADO (CARACTERIZACIÓN FÍSICA)
RESULTADOS Y ANÁLISIS
CARACTERIZACIÓN DE LA CASCARILLA DE CACAO
Natalia Alvarez
Sergio Arenas
Angie Garzón
Leonardo Guzman
Lizeth Perez
Nicolas Valderrama

Producción: 2.8 millones de toneladas.
Colombia: Tercer país productor de cacao en América latina.
La cascarilla de cacao representa el mayor subproducto en la industria chocolatera.


EQUIPOS Y MATERIALES
MÉTODOS UTILIZADOS
MOLIENDA (CARACTERIZACIÓN FÍSICA)
Se emplearon 60g de cascarilla de cacao.
Molino utilizado: Cyclotec 1093.
Capacidad de la molienda: 4g/s.
Tiempo: 30s.
Serie ASTM, la cual consiste en 6 tamices de tamaños de abertura diferentes y una charola de fondos.
Norma utilizada: “Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Solids”.
Masa utilizada: Corriente de salida del molino.
DENSIDAD (CARACTERIZACIÓN FÍSICA)
Método: Picnometro (25ml).
Se emplearon 5g del material molido.
Se realizaron 3 replicas del procedimiento.
EXTRACCIÓN CON SOXHLET (CARACTERIZACIÓN FISICO-QUíMICA)
Extracción sólido líquido con tres solventes: Hexano (97%),Etanol (96%) y Agua destilada.
Objetivo: Obtener el porcentaje de grasas, lípidos de bajo peso molecular y azucares.
La muestra debe estar seca.
Norma técnica ASTM E 1757-01.
ANÁLISIS ESTEREOSCÓPICO (CARACTERIZACIÓN FÍSICA)
En una lámina portaobjetos se colocó en el centro de esta, una pequeña muestra de cascarilla de cacao molida, se procedió a colar la lámina en la base del estereoscopio.
TAMIZADO (CARACTERIZACIÓN FÍSICA)
Serie ASTM, la cual consiste en 6 tamices de tamaños de abertura diferentes y una charola de fondos.
Norma utilizada: “Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Solids”.
Masa utilizada: 60g.
PORCENTAJE DE HUMEDAD Y DE
CENIZAS (CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA)
Equipo utilizado: Balanza de humedad.
Masa empleada: 0.5g.
Tiempo: 3 minutos.
Equipo utilizado: Mufla.
Masa empleada: 1g.
Tiempo: 5 horas.
Temperatura: 500°C.
INFRARROJO (CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA)
Al producto de la molienda se le realizo un análisis infrarrojo.
Objetivo: Identificar diferentes grupos presentes en la muestra.
DETERMINACIÓN DE AZUCARES ESTRUCTURALES Y LIGNINA (CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA)
Cromatografía HPLC: Celulosa, Hemicelulosa y lignina.
Norma utilizada: “Standard Method for the Determination of Carbohydrates by HPLC”.
La muestra debe estar liquida por lo tanto se realiza una hidrólisis ácida con ácido sulfúrico.
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE PROTEÍNAS (CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA)
Método descrito por Mossé.
Se utiliza el factor de nitrógeno (NF).
El procedimiento requirió 1g de la muestra libras de extraíbles.
Resultado: Tonalidad Azul-Verdoso.
POSIBLES ERRORES Y DESACIERTOS
La inadecuada limpieza y secado del picnómetro.
La remoción de las posibles burbujas de aire que se formaron en el recipiente volumétrico no se llevó a cabo de manera satisfactoria.
Ajuste de la bolsa recolectora.
Incrustación de partículas en los tamices.
Manipulación y transporte de la muestra.
ANÁLISIS ESTEROSCOPICO
Se pudo observar que el tamaño y las formas de las partículas son muy irregulares.
Las partículas no son esféricas y varían significativamente unas respecto a otras.

CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA
Los solidos presentan un tamaño muy irregular.

DETERMINACIÓN DE AZUCARES Y LÍPIDOS
DETERMINACIÓN DE AZUCARES ESTRUCTURALES Y LIGNINA
Se sometió la muestra obtenida anteriormente a una serie de procesos mediante los cuales se le rompieron las cadenas poliméricas.
Se realizo la cromatografía (HPLC) determinando la concentración de la fibra en los dos tipos de cascarilla.


DETERMINACIÓN DE HUMEDAD
Se sometieron a análisis 0.5g de material libre de extraíbles de lo cual se encontró que para las muestras de la cascarilla 1 y 2 hay un 6.32% y 4.12% de humedad respectivamente.




DETERMINACIÓN DE CENIZA
Se sometió 1 gramo de cada una de las muestras libre de extraíbles a 500°C por 5h para determinar el porcentaje de ceniza en el material.

ESPECTROSCOPIA INFRARROJA
Se estableció la formación de la cascarilla de cacao de las dos muestras de cacao mediante la identificación de las bandas características de los grupos funcionales presentes en el material particulado.
Se realizo un análisis granulométrico de la muestra pulverizada
previamente, se obtuvo una masa de 58g (3% respecto a la masa
inicial).
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA

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Velásquez, Jorge A; Giraldo, Paula A. Posibilidades competitivas de productos de Antioquia frente a los acuerdos de integración y nuevos acuerdos comerciales, Medellín, Gobernación de Antioquia, Marzo 2005.
Dr. Ayeni, L.S. Effect of Combinen Cocoa Pod Ash ande NPK Fertilizer on Soil Properties, Nurient Uptake an Yield of Maize, Journal of American Science, 2010.
Barazarte, H; Sangronis E, La cáscara de cacao (Theobroma cacao L): una posible fuente comercial de pectinas, LATINOAMERICANOS DE NUTRICIÓN, Organo oficial de la Sociedad Latinoamérica de nutrición, 2008.


CuéllarG, Oscar, Obtención del extracto polar etanol : agua (1:1) de la cáscara de cacao y evaluación de su actividad antibacteriana, Escuela de Química, Universidad Tecnológica Pereira, Pereira, 2010.
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Moulay L., Sniderman Z., Ibarra A., Marti Bartual V, Method of Preparing a Highly-Solubly Cocoa Extract, WIPO, Barcelona, 2006.
Murillo I., Jara M.Q, Evaluación de 2 Dietas Experimentales con Diferentes Niveles de Cascarilla de Cacao (Theobroma cacao L.) en las Fases de Crecimiento y Acabado de Cuyes (Cavia porcellus L.) de Raza Andina, 2006.
Sánchez Guzmán B.S, Caracterización Fisicoquímica y Funcional de la Fibra Dietética del Fruto del Níspero (Eriobotrya japonica) y de la Cáscara de Mango Obo (Mangifera indica L). Instituto de Agroindustrias, Universidad Tecnólogica de la Mixteca, Oaxaca, 2005.


Abarca D, Identificacion de la fibra dietaria en residuos de cacao (Theobroma cacao L.), variedad complejo nacional por trinitario, Escuela de Ingeniería en industrias agropecuarias, Universidad Técnica Particular de Loja, Área Biológica, Ecuador, 2010.
Baena Luz M; Cardona G, OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE FIBRA DIETARÍA A PARTIR DE CASCARILLA DE LAS SEMILLAS TOSTADAS DE Theobroma cacao L. DE UNA INDUSTRIA CHOCOLATERA COLOMBIANA, Escuela de Química, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, 2012.
Rodríguez, R; Jiménez A; Fernandez B, Fibra Alimentaria, Editorial S.A. Raycar, Madrid, España, 2003.
Chacón de R, I; Gómez, C, Descripción morfológiaca de frutos y semillas de cacao criollo porcelana (Theobroma cacao L.) en el Sur del Lago de Maracaibo, Argon, 2011.
Moreno Rafael, Nutripeal, Cacao en Polvo, obtenido el 9 de noviembre de 2014 en la pag. www.nutripeal.com/propiedades/941.


Mossé, J., “Nitrogen to Protein Conversion Factor for 10 Cereals and 6 Legumes or oilseeds – a Reappraisal of Its Definition and Determination – Variation According to Species and to Seed Protein Content”, 1990, Journal of Agriculture and Food Chemistry Vol. 38(1), 18-24.
NREL. National Renewable Energy Laboratory. Biomass Research, obtenido el 9 de noviembre de 2014 en la pag. http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.html.

APLICACIÓN INDUSTRIAL
Fuente comercial de pectinas.
Carbón activado aplicado en industrias farmacéuticas, licoreras, alimentarias, cigarreras, textiles, fabricantes de grasas y aceites, productoras de gases, sistemas de aire acondicionado o control de emisiones, entre otras.
Remineralización de suelos.
Fibra dietaría, para su adición en lácteos, panadería, bebidas y confitería.
Adsorbente.
Alimento para animales de granja.
Precursor para la elaboración de sales de potasio para Jabón.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Del análisis granulométrico se obtuvo un 3% de pérdida de masa con respecto a la inicial. Se puede afirmar que el 43% de las partículas tenían un diámetro de 920,5μm y que un 1,7% presentaban un diámetro de 156,5μm.
Las muestras de cascarilla de caco I y II presentaron una humedad el 6,32% y 4,12 % respectivamente valor muy cercano al reportado en la literatura.
Los grupos funcionales en la cascarilla de cacao fueron aromáticos, amidas, aminas, éteres, alcoholes, nitrilos, metilenos y ácidos carboxílicos.
La molienda del material presento una eficiencia aceptable ya que fue posible reducir su tamaño en un 89% utilizado una energía de 23.45 kW h mm½ /ton para una alimentación de 60g de cascarilla.


• Aunque la determinación de la densidad (0,9534 g/cm3) del material no fue posible compararla con la literatura se puede estar seguros de que fue un valor confiable ya que se realizó en repetidas ocasiones y la desviación de los datos fue despreciable.
• Mediante el análisis estereoscópico fue posible observar que aunque la molienda fue eficiente esta trituración no presento homogeneidad.
• La determinación de azucares arrojo los siguientes valores 25,47% y 25,87% para el tipo de cascarilla I y II respectivamente, los cuales no fueron tan siquiera cercanos a los reportados en la literatura (70%) seguramente debido que el tiempo de remoción no fue el suficiente para retirar la mayor parte de los carbohidratos presentes en la muestra.

• Mediante la determinación de azucares estructurales y lignina fue posible observar que la cascarilla de cacao posee estructuras complejas que permiten que esta permanezca por años sin alteración alguna generando un impacto negativo en el medio ambiente.
• Mediante la determinación del porcentaje de ceniza del cual se obtuvieron los siguientes valores para la muestra I y II de 2,6% y 2,4% respectivamente es posible saber que las cascarillas analizadas tienen baja cantidad de minerales como el potasio, magnesio, calcio, entre otros, los cuales están influenciados por la naturaleza de los suelos en las que fueron cultivadas y extraídas.
• La determinación del porcentaje proteínas arrojo los siguientes valores 7,89% y 5,75% para los dos tipos de cascara de cacao, respectivamente dichos valores presentaron un error del 40% seguramente debido a errores en la metodología utilizada al momento de realizar el cálculo del porcentaje de proteínas.



MOLIENDA
Se determino el diámetro promedio de la corriente de alimentación.
Se midió el espesor con un calibrador digital.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
Se realizo un análisis granulométrico de la muestra pulverizada
previamente, se obtuvo una masa de 58g (3% respecto a la masa
inicial).
TAMIZADO
DETERMINACIÓN DE DENSIDAD
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