Industrialización del limón subproductos comerciales.
Publicado en La Gaceta 13 de noviembre de 2021
Introducción (Marcelo Ruiz)
La agroindustria citrícola representa más del 60% de los ingresos de Tucuman por exportación. Tucumán es el primer Productor y Procesador mundial de limón, y es un importante exportador mundial de fruta fresca, dijo el Ing. Marcelo Ruiz, Director Asistente en Tecnología Industrial de la EEAOC.
La EEAOC está presente con aportes al Sector Citrícola en servicios e investigaciones tanto en el área agrícola como en el área industrial. Referido a los servicios del área industrial podemos destacar el asesoramiento en la disposición sustentable y caracterización de residuos orgánicos sólidos o líquidos de la agroindustria citrícola, la elaboración de protocolos para su aprovechamiento en la preparación de compostaje y/o su biodegradación, las evaluaciones energéticas de los procesos industriales, auditorias energéticas en fábrica, determinación de material particulado en emisiones gaseosas de calderas y secaderos de cáscara de limón, ensayos y mediciones de variables de proceso “in situ, bajo protocolos de ensayos estandarizados (IRAM, ISO, ASME, ASTM, etc.).Es importante también la evaluación microbiológica de ambientes y equipos productivos que tienen mucha demanda de la actividad.Se destaca también el importante aporte que realiza el complejo de laboratorios de la SeccionQuimica, en particular los Laboratorio de Residuos de Plaguicidas (con certificaciones bajo la norma ISO 9001) y el Laboratorio de Metales (con acreditación de ensayos del OAA, bajo la norma ISO 17025, que da el respaldo de competencia técnica a nivel internacional para la emisión de protocolos analíticos). Además realiza los controles de calidad de agua para la habilitación de empaques.
En lo referente a Investigación, se estudia también el uso de la poda de citrus con fines energéticos.Se realizan caracterizaciones analíticas y de calidad de las mismas para dicho fin. Un aporte significativo son los estudios de sustentabilidad de procesos agroindustriales que involucran aldeterminación de impactos ambientales mediante análisis de ciclo de vida (ACV) y huellas ambientales según ISO 14.040 e ISO 14.044 que son tópicos que demanda los clientes de la actividad.
Cabe destacar que también se llevan a cabo y se evalúa a escala laboratorio y planta piloto, la Producción de flavonoides, pectina y fibra a partir de cáscara de limón, temasque se abordaron con mayor detalle en las presentaciones de los Investigadores Oscar Diez y Paula Diez.
Producción de pectina a partir de la cascara de húmeda de limón.
(Investigador Oscar Diez)
Pectina, viene de la palabra griega “Pekos” (denso, espeso, coagulado).Esta sustancia se asocia con la celulosa y le otorga a la pared celular la habilidad de absorber grandes cantidades de agua.La celulosa tiene un importante rol en la estructura ya que le da rigidez a las células, mientras que la pectina contribuye a su textura.
El mercado mundial de pectinas es de aproximadamente (U$S 1.2 billones de dólares anuales), con un crecimiento estimado del 6% por año.Las pectinas sonampliamente utilizadas como insumo en las industrias alimenticia, farmacéutica y metalúrgica.
Si bien existe un producto sustituto de la pectina, como el CMC (CarboxiMetil Celulosa), el mismo se obtiene por síntesis química, mientras que la pectina es de origen natural, presentando efectos benéficos para el organismo humano, ya que elimina metales pesados que existen en el organismo, limpia el sistema circulatorio y se están adelantando estudios para corroborar sus propiedades anti-cancerígenas
Los grandes productores de pectinas realizan sus procesos productivos con diferentes patentes, a partir de cáscara deshidratada. En todos los casos se obtienen diferentes calidades de productos pépticos, fundamentalmente porque el tipo de pectina y su calidad dependen de la materia prima utilizada.Para una misma materia prima, la calidad final de la pectina obtenida dependerá además de la selección del proceso de extracción y purificación
Estas características productivas, obligan a ensayar el proceso extractivo en diferentes escalas experimentales a fin de lograr certeza sobre rendimientos y calidades. En los últimos cuatro años la EEAOC ensayó este proceso productivo en escala Laboratorio, luego en escala Planta Piloto y finalmente en forma conjunta con la Cooperativa de Productores Citrícolas de Tafí Viejo (COTA), en escala semi-industrial.
El marco conceptual del proyecto de producción de pectina apuntó, desde su comienzo, a utilizar la cáscara húmeda como materia prima, entendiendo que la eliminación del proceso de secado de cáscara, impactará positivamente en el balance energético industrial mejorando además el balance ambiental por la disminución de emisión por chimenea (menor cantidad de combustible quemado) y disminución de efluentes líquidos del proceso de lavado de cáscara previo a la deshidratación.
Se experimentó sobre cáscara húmeda de diferentes variedades y estados madurativos, con la finalidad de conocer el nivel de preparación (granulometría de la materia prima), determinar la relación cáscara/agua, definir el tipo y concentración del hidrolizante, conocer el pH de operación, el rango de temperatura detrabajo,definiendo así el tiempo óptimo para el desarrollo de la cinética de extracción.
Para lograr optimizar la operación de separación de la pectina de la solución hidrolizada, fue necesario establecer la relación óptima de la mezcla solución madre/etanol, caracterizar el gel producido, verificar la estabilidad del mismo para las operaciones posteriores de lavado y purificación, determinar sus densidades relativas y también de la mezcla hidro-alcohólica. Finalmente se debió caracterizar la mezcla hidro-alcohólica separada del gel, para establecer el sistema de recuperación de alcohol por destilación.
Los resultados obtenidos permitieron protocolizar la operación de hidrólisis y definir el diseño y construcción del reactor de hidrólisis, definir los parámetros para separación del gel y obtener los datos complementarios necesarios para el diseño y construcción del sedimentador y de la columna de destilación para recuperación del etanol.
Del trabajo conjunto entre la citrícola COTA, la empresametalurgicaINTESA SA y EEAOC, se completaron los diseños del equipamiento necesario y en 2018 se construyeron y montaron en COTA. En los ensayos productivos de la escala Semi-Industrial, se lograron rendimientos equivalentes a los reportados por grandes productores de pectina a partir de cascara deshidratada.El diseño del reactor de hidrólisis para cáscara húmeda, con doble sistema de circulación, operando en las condiciones depH y temperatura equivalentes a los reactores de cáscara deshidratada, logra finalizar la reacción en 60 minutos promedio.
Se espera para para la próxima campaña poner en marcha el sistema completo y con periodos de operación mayores.
Producción de flavonoides a partir de la cascara de húmeda de limón.(Licenciada en Biotecnología Paula Diez)
Los flavonoides son compuestos polifenólicos generados por los vegetales para proteger al organismo de daños producidos por agentes oxidantes como ser la radiación UV, la polución ambiental, sustancias químicas, entre otros.Se han reportado varios efectos beneficiosos que tendrían estos compuestos en la salud de organismo humano: son antioxidantes naturales, ayudan a evitar el envejecimiento de las células, se los usa para aumentar el tono de las venas y la resistencia de los capilares, comoantivirales, antiinflamatorio, actúan en la prevención de enfermedades coronarias y desórdenes neurodegenerativos.
En el limón estas sustancias están presente en mayor cantidad en la porción blanca denominada albedo de la cascara del fruto, se encuentran en forma de glicósidos, siendo la flavanona Hesperidina el polifenol que se encuentra en mayor proporción.También podemos encontrar,aunque en pequeñas cantidades a la flavanonaEriocitrina y la Diosmina.
Conociendo la naturaleza química de estos compuestos, la posibilidad de obtenerlos a partir de la cascara deshidratada de limón y los efectos beneficiosos que podrían aportar a la salud humana, se efectuaron a nivel laboratorio ensayos, evaluando de manera controlada una serie de variables para establecer un sistema de extracción de flavonoides a partir de la cascara húmeda de limón. Con estos resultados obtenidos se logró diseñar un sistema a escala planta piloto.
La metodología en uso es una maceración de la cascara húmeda del limón con el solvente, bajo condiciones de extracción elegidas. Obtenido el extracto, se efectúan una serie de análisis para comprobar identidad, cantidad y actividad eliminadora de radicales libres de las sustancian presentes. El objetivo final del proyecto es lograr protocolizar este proceso de producción de bioflavonoides y diseñar los equipos para poder realizarlos a escala industrial.
En forma conjunta con el grupo de investigación delInstituto de Investigaciones en Medicina Molecular y Celular aplicada (IMMCA) se caracterizan los flavonoides extraídos y se estudian sus posibles usos medicinales.
La producción industrial de estas sustancias junto con la producción de pectina y fibra dietaria, podríaconstituirse en una excelente alternativa para agregar valor en origen a los derivados de una de las actividades más pujantes y que mayor impacto socio económico tiene en la región.