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ALTERNATIVAS PARA LA CLARIFICACIÓN DEL JARABE DE GLUCOSA
OBTENIDO POR HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ALMIDÓN
Los chulos
El presente artículo estudia algunas rutas para la separación y purificación del jarabe de glucosa obtenido por la hidrólisis enzimática del almidón de papa.
La clarificación del jarabe de azúcar consiste en la eliminación de sustancias que son las causantes de producir turbidez, color y alteraciones en el sabor y olor.
El proceso de clarificación se realiza en tres etapas.
La primera de ellas, la remoción de sólidos, se lleva a cabo con la aplicación de técnicas convencionales de separación sólido-líquido como la sedimentación, centrifugación y filtración, estudiando, además, el efecto de utilizar agentes floculantes y coagulantes, previo a las operaciones ya mencionadas.
La segunda etapa, la purificación, se hace con la adición de agentes decolorantes y posterior ultrafiltración del jarabe.
Finalmente, la concentración, se efectúa por evaporación al vacío.
La tecnología enzimática se perfila actualmente como una posible alternativa de industrialización, gracias a la disponibilidad comercial de las enzimas. Los hidrolizados enzimáticos azúcares de mayor poder de diso lución útiles para la preparación del color caramelo, dar cuerpo, acentuar los sabores a frutas y mejorar el color y las texturas productos de alta competitividad.
El mercado exige un jarabe sin coloración, impurezas, trazas de elementos extraños, y de alta concentración, se hace necesario realizar un control adecuado de las variables que puedan afectar los requerimientos, ya que son estas características las que determinan la calidad del producto final e influyen en su presentación
METODOLOGIA
OBTENCIÓN DEL JARABE DE GLUCOSA El jarabe de glucosa del cual se partió
para realizar el estudio de clarificación se obtuvo por el proceso estandarizado de hidrólisis enzimática del almidón de papa
Los agentes poliméricos empleados como coagulantes fueron tres tipos de Poliaminas altamente catiónicas, comercialmente conocidas como Magnifloc.
El procedimiento consistió en tomar 60 ml. de jarabe de glucosa y calentarlos hasta 60°C, para posterior adición de la solución de Magnifloc en la concentración mencionada. Se retiró el calentamiento y luego de cinco minutos se añadió en el vórtice del jarabe agitado la concentración de Superfloc determinada. Se separó el jarabe del floc formado mediante centrifugación por 5 min a 1.164 G (2000 rpm) y finalmente se determinó la turbidez del jarabe claro y se evaluó el porcentaje de remoción de sólidos con la expresión
CENTRIFUGACIÓN Ensayos a diferentes velocidades de entre
46.26, 329, 937 y 1400 G en una centrifuga de distancia radial de 11.5 cm. Por 15, 30 , 45 y 60 minutos.
Estos ensayos se realizaron con floculante y sin floculante en una centrifuga con velocidades de 291 G (1000 rpm) desde 5 minutos hasta obtener valores de turbidez constante.
Calcular el porcentaje de remoción de sólidos:%RS = (Ti -Tf / Ti ) x 100
FILTRACIÓN
Sistema de filtración al vacio con un embudo Bûchner y acoplado a un Erlenmeyer de 1 L. Para hacer similar a la condición industrial se realizó con una serie de lonas filtrantes de tipo poliester.
Se contabilizó el volumen y tiempo de filtrado simple
También se repitió el proceso con una serie de lonas de mayor a menor poro.
Se realizó todo con floculantes y sin floculantes.
FORMULAS PARA CÁLCULOS Para rendimiento :
R = ( Vf / Vi ) x 100
Para flujo de filtrado:F = (V / t )
SEDIMENTACIÓN Observación y conteo de formación de líquido
claro por precipitación de sólidos en el tiempo. Tanto con floculantes como sin floculantes.
A temperatura de 5ºC Y a temperatura ambiente, la primera por la inhibición de crecimiento bacteriano y la segunda para evaluar el crecimiento
Se midió la altura de sólidos sedimentados.
DECOLORACIÓN
Se uso carbón activado, bentonita sódica y tierras diatomáceas Celite 520.
Se adicionó 50 ml de jarabe con una concentración del 1 % p/v dejando 15 minutos.
También se probó a 0.5, 1 y 2 % p/v.
ULTRAFILTRACIÓN Equipo especial de hoja plana Millipore de
tamaño de poro de 0.001 m y se evaluó la calidad del filtrado mediante el valor de turbidez reportado por el permeado.
EVAPORACIÓN Evaluación en rotovapor
Brinkmann Buchi, operado al vacio y provisto de balón ovalado y condensador de vidrio.
Se evaluó a temperaturas de 60 a 100ºC con un intervalo de 10 ºC y se evaluó la concentración de sólidos.
Se evaluó la concentración de jarabe de glucosa por refractometría a 20ºC expresado como ºBrix
RESULTADOS
Se obtuvo un jarabe de glucosa:
1. OBTENCIÓN DE JARABE DE GLUCOSA
2. SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN: COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN
Se probaron 9 combinaciones de agentes coagulantes/floculantes y todas las combinaciones oscilan entre 96.4 % y 96.8 % y no se permite determinar claramente cual es más efectiva.
Se optó por los polímeros de menor costo y fácil adquisición. Se optaron tres métodos:
Se escogió la ruta de floculación mas apropiada el uso de agentes poliméricos por ser los más eficientes en cuanto a remoción de sólidos e involucrar menores costos de inversión
La eficacia parecida de los agentes se debe a que el jarabe es una suspensión coloidal y se lleva un fenómeno de nucleación.
Centrifugación
SE UTILIZARON FLOCULANTES EN LA CENTRIFUGACION DE 60 ml DEL JARABE Y SE CENTRIFUGO A 1000 rpm CON Y SIN FLOCULANTES
CON FLOCULASNTES SE OBTUVO 98% DE RENDIMIENTO
LA FRACCION DEL LIQUIDO CLARO SE CALCULO Y SE REPORTO:
55.33% JARABE CRUDO
58.33% JARABE FLOCULADO
NO ES EL METODO MAS ADECUADO DE PUFIFICACION
FILTRACION Lona morris Lona 22 Lona 26: mayor porcentaje de remocion
93.4%Debido a su mayor tamaño de poro, tiene
mayor velocidad y poder de filtracion.
En general los rendimientos de filtracion se pueden considerar buenos (alrededor del 85%), tenian un porcentaje de perdidas bajos, lo que lo hace un metodo apropiado en la industria
A diferencia de las otras 2 lonas (22 y 26) la lona Morris obtuvo un menos rendimiento debido a que la mayoria de las partículas tenían un diámetro menos de 5 micras
SEDIMENTACION Se midio la sedimentación del jarabe
luego de 12 horas a temperaturas de 25 y 5 ºC y se determino su velocidad de sedimentación observando los siguientes resultados
TIPO DE JARABE
TEMPERATURA VEL. SED.
RENDIMIENTO
CRUDO 25 3 44
CRUDO 5 4 38
FLOCULADO 25 3.5 52
FLOCULADO 5 4 43
AUN CUANDO SE OBTIENEN RENDIMIENTOS ALTOS, LA EFICIENCIA Y LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION DEL PROCESO SON MUY BAJAS(MENOS DE 4 cm/hr) y (menos de 50%) RESPECTIVAMENTE, POR LO TANTO ESTA TECNICA DE SEPARCION NO ES BUENA.
DECOLORACION SE LE ADICIONARON DIFERENTES
COLORANTES EN CONCENTRACION DE 1% UTILIZANDO UN BLANCO DE AGUA.
EL CARBON ACTIVADO Y LAS TIERRAS DIATIMACEAS SON LAS MAS EFECTIVAS, EN COMPARACION CON LAS BENTONITAS ACTIVADAS UTILIZADAS.
ULTRAFILTRACION
DESPUES DE ESTO LA TURBIEDAD REPOTADA FUE DE 0.202 NTU, ESTE VALOR REPRESNTA UNA REMOCION DE SOLIDOS DEL 99.96%
EL VALOR INCIAL DE TURBIDEZ ERA DE 727 NTU
SE UTILIZO ADEMAS UNA MENBRANA DE ULTRAFILTRACION DE 0.001 mm DE DIAMETRO
SELECCIÓN DE LA RUTA DE PURIFICACIÓN
Excelente: 90-100% Muy bueno: 80-90% Bueno: 60-80% Regular: menores de 60%
Análisis
RUTA DE PURIFICACIÓN Adicionar Carbón activado (1% p/v), 60%. Filtrar en medios con poros de 1mm. Ultrafiltración- membrana = 0.001mm. Concentrar el jarabe. 70°C MAX.
EQUIPO SELECCIONADO Para llevar acabo - procesamiento1.168 Kg/dia
jarabe de glucosa. 15% de demanda insatisfecha 2005.
CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO OBTENIDO
Requerimientos microbiológicos: UFC total= 400 hongos, 50 levaduras, <3, negativo E. coli y Salmonella.
COSTO $ Al año: Tres toneladas carbón activado= $ 2,958.2 Equipo= $41,371.17 Total= $44,329.4 Presupuesto de clarificación = de 257.1
toneladas / año. (15% demanda insatisfecha).
CONCLUSIONES La centrifugacion y sedimentacion
presentan rendimientos bajos(53y 44%). El uso de floculantes/coagulantes no es
efectivo en la remocion de solidos aunque mostro un 10% de mejora en los procesos de separacion.
La filtracion mostro rendimientos altos con y sin floculante(87 y 78%). Y 89% en la remocion de solidos y una buena calidad de producto.
Se necesitan agentes adsorbentes para remover colores producidos por la temperatura y agentes enzimaticos de la produccion del jarabe.
Solo se necesito 1%p/v de carbon activado a 60°C durante 15 min para resolver lo anterior.
La ultracentrifugacion tangencial mostro un producto final translucido con brillo y sin turbidez por encima de las centrifugaciones convencionales.
La concentracion se llevo a cabo al vacio a 70°C lo que evito la formacion de colores y sabores indeseables.
Para la separacion y purificacion se seleccionaron los siguientes procesos:
Decoloracion con CA Filtracion normal Purificacion con ultracentrifugacion
tangencial. Evaporacion hasta 80°BRIX.
Aunque la ruta escogida tiene grandes posiilidades de ser implementada a nivel industrial existen otras alternativas de separacion que deben de ser tomadas en cuenta.
El jarabe presento valores aceptados por la norma tecnica colombiana.
FIN