-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
1/111
Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Qumica
DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN DE ALMIDN POR CARACTERIZACIN
ESPECTROFOTOMTRICA EN EL JUGO DE CAA DE AZCAR DE LAS VARIEDADES:
CP72-2086, CP88-1165 Y CP73-1547 UTILIZADAS EN EL INGENIO TRINIDAD GUATEMALA
Nancy Paola Castro MndezAsesorado por el Ing. Estuardo Edmundo Monroy Bentez
Guatemala, febrero de 2015
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
2/111
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN DE ALMIDN POR CARACTERIZACINESPECTROFOTOMTRICA EN EL JUGO DE CAA DE AZCAR DE LAS VARIEDADES:
CP72-2086, CP88-1165 Y CP73-1547 UTILIZADAS EN EL INGENIO TRINIDAD GUATEMALA
TRABAJO DE GRADUACIN
PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERAPOR
NANCY PAOLA CASTRO MNDEZ
ASESORADO POR EL ING. ESTUARDO EDMUNDO MONROY BENTEZ
AL CONFERRSELE EL TTULO DE
INGENIERA QUMICA
GUATEMALA, FEBRERODE 2015
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
3/111
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
NMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL I Ing. Angel Roberto Sic Garca
VOCAL II Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
VOCAL III Inga. Elvia Miriam Ruballos Samayora
VOCAL IV Br. Narda Luca Pacay Barrientos
VOCAL V Br. Walter Rafael Vliz Muoz
SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez
TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
EXAMINADORA Inga. Lorena Victoria Pineda Cabrera
EXAMINADORA Inga. Adela Mara Marroqun Gonzlez
EXAMINADOR Ing. Manuel Gilberto Galvn Estrada
SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
4/111
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
En cumplimiento con los preceptos que establece la ley de la Universidad de
San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de
graduacin titulado:
DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN DE ALMIDN POR CARACTERIZACIN
ESPECTROFOTOMTRICA EN EL JUGO DE CAA DE AZCAR DE LAS VARIEDADES:
CP72-2086, CP88-1165 Y CP73-1547 UTILIZADAS EN EL INGENIO TRINIDAD GUATEMALA
Tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera
Qumica, con fecha 23 de abril de 2014.
Nancy Paola Castro Mndez
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
5/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
6/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
7/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
8/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
9/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
10/111
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
11/111
ACTO QUE DEDICO A:
Dios
Mis padres
Mi hermana
Mis abuelos
Mi abuela
Mis tos
Por cada una de sus bendiciones,por darme la
vida, sabidura y fortaleza para continuar y
lograr esta meta.
Roger Castro y Lilian Mndez, que con su
testimonio de amor han sido la mejor gua y
ejemplo en mi vida, por la ayuda invaluable que
siempre me han dado.
Alejandra Castro, por ser mi compaera de
vida, por confiar siempre en m.
Amilcar Mndez y Francisca Daz (q.e.p.d.), porcompartirme su amor, consejos y experiencias,
y por motivarme a salir adelante.
Ana Martnez, por ser un ejemplo de madre y
ms que amiga, por ser mi confidente y
brindarme su apoyo incondicional.
Elizabeth Castro, Vila Castro, Neshi Castro,
Mara Castro, Erwin Castro, Chavi Castro,
Celia Castro, Mayra Castro, Walter Mndez,
Aroldo Mndez y Byron Mndez, a quienes
quiero mucho y han estado pendientes de m.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
12/111
Sonia Mndez
Oscar Barrera
Elky Pea
Francisco Valladares
A quien quiero como una madre, por
demostrarme que los esfuerzos valen la pena.
Por ser como un hermano y brindarme su apoyo
y por compartir conmigo buenos y malos
momentos.
A quien quiero como una hermana por estar ah
siempre sin importar las circunstancias y
demostrarme su sincera amistad.
Por inspirarme a cumplir otros ideales y
demostrarme que si se quiere se puede.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
13/111
AGRADECIMIENTOS A:
La Universidad de
San Carlos de
Guatemala y
Facultad de
Ingeniera
Mis amigos
Lourdes Castillo y
Alejandra Pelez
Ingeniero Estuardo
Monroy
Ingenio Trinidad
Especialmente a la Escuela de Qumica, por la
formacin acadmica y brindarme mucho
conocimiento y experiencias enriquecedoras.
Especialmente a Byron Roldn, Bryan Carrera,
Ernesto Aragn, Jos Leppe, Ivonne Soto,
Andrs Puac, Leonel Morataya, Pablo
Samaniego, Roco Lira y Ana Herrera, por
dejarme aprender de ellos, por compartir a su
lado durante estos aos, y demostrarme que
podemos trabajar en equipo.
Por compartir conmigo durante la realizacin del
EPS, como tambin de una casa, una vida
juntas, por demostrarme que podemos ser
grandes amigas y brindarnos apoyo en
cualquier momento.
Por dedicar su tiempo, experiencia y consejos
en la realizacin de este trabajo de graduacin.
Por darme la oportunidad de desarrollar este
proyecto en prestigiosa empresa.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
14/111
Colaboradores del
Ingenio Trinidad
Especialmente a Luis Cifuentes, Byron
Obregn, Manaen Ramos y Ren Morales, por
sus consejos laborales y apoyarme en la parte
experimental de este trabajo de graduacin.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
15/111
I
NDICE GENERAL
NDICE DE ILUSTRACIONES ............................................................................ V
LISTA DE SMBOLOS ...................................................................................... VII
GLOSARIO ........................................................................................................ IX
RESUMEN ....................................................................................................... XIII
OBJETIVOS ...................................................................................................... XV
Hiptesis .................................................................................................. XVI
INTRODUCCIN ............................................................................................ XVII
1.
ANTECEDENTES .................................................................................... 1
2.
MARCO TERICO ................................................................................... 3
2.1.
Caa de azcar ......................................................................... 3
2.1.1.
Composicin qumica general de la caa deazcar ....................................................................... 3
2.1.2.
Principales constituyentes qumicos de la caa
de azcar y su relacin con el proceso industrial ..... 4
2.1.3.
Principales oligosacridos y polisacridos de la
caa de azcar ......................................................... 6
2.1.4.
Efectos de los polisacridos en el proceso
azucarero .................................................................. 8
2.2.
Almidn en la caa de azcar ................................................... 9
2.3.
Efectos en la variedad de caa ............................................... 10
2.3.1.
Variedades de caa en Guatemala ........................ 10
2.3.1.1. Variedad a analizar en el Ingenio
Trinidad .............................................. 11
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
16/111
II
2.4.
Cambios debidos a condiciones climticas y al momento de
la zafra ..................................................................................... 14
2.4.1.
Efecto del estrs por sobrehumedecimiento y
sequa en el suelo ................................................... 15
2.4.2.
Efectos de la edad de corte en la calidad de la
caa ........................................................................ 16
2.5. Estrato altitudinal en Guatemala .............................................. 16
2.6.
Espectrofotometra ................................................................... 17
2.6.1.
La Ley de Beer-Lambert .......................................... 18
3.
DISEO METODOLGICO .................................................................... 21
3.1.
Variables .................................................................................. 21
3.2.
Delimitacin de campo de estudio ........................................... 22
3.3.
Recursos humanos disponibles ............................................... 22
3.4.
Recursos materiales disponibles (equipo, cristalera,
reactivos) .................................................................................. 23
3.4.1.
Equipo ..................................................................... 23
3.4.2.
Cristalera ................................................................ 23
3.4.3.
Reactivos y materia prima ....................................... 24
3.5. Tcnica cualitativa o cuantitativa .............................................. 24
3.6. Recoleccin y ordenamiento de la informacin ........................ 25
3.7.
Tabulacin, ordenamiento y procesamiento de la
informacin ............................................................................... 26
3.7.1.
Curva de calibracin ................................................ 26
3.7.2.
Toma de datos de concentracin de almidn .......... 27
3.8.
Anlisis estadstico ................................................................... 27
3.8.1.
Media de una muestra ............................................. 27
3.8.2.
Desviacin estndar ................................................ 28
3.8.3.
Coeficiente de variacin .......................................... 28
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
17/111
III
3.8.4.
Comparacin de dos medias mediante t de
student .................................................................... 29
4.
RESULTADOS ....................................................................................... 33
4.1.
Concentracin de almidn en diferentes estratos
altitudinales por variedad de caa ........................................... 33
4.2. Concentracin de almidn por variedad de caa .................... 34
4.3. Concentracin de almidn por ensayo ordenado
cronolgicamente .................................................................... 35
4.5. Concentracin de almidn entre cada variedad por edad de
caa (cosechada) .................................................................... 374.4.
Concentracin de almidn entre cada variedad de caa por
estrato altitudinal ..................................................................... 36
4.6.
Concentracin de almidn por edad de caa (cosechada)..... 39
4.7.
Anlisis estadstico .................................................................. 40
5.
INTERPRETACIN DE RESULTADOS................................................. 43
6.
LOGROS OBTENIDOS .......................................................................... 47
CONCLUSIONES ............................................................................................. 49
RECOMENDACIONES ..................................................................................... 51
BIBLIOGRAFA ................................................................................................. 53
APNDICES ..................................................................................................... 55
ANEXOS ........................................................................................................... 61
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
18/111
IV
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
19/111
V
NDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp72-2086 ............................. 12
2. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp88-1165 ............................. 13
3. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp73-1547 ............................. 14
4. Contenido de almidn (ppm) en funcin de la edad de caa ................. 16
5. Estratificacin zona caera .................................................................... 17
6. Diseo experimental .............................................................................. 25
7. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin de la variedad
de caa .................................................................................................. 34
8. Concentracin de almidn por ensayo en el tiempo .............................. 35
9. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin del estrato
altitudinal por variedad de caa ............................................................. 3610. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin del estrato
altitudinal ................................................................................................ 37
11. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en meses
que fue cosechada la variedad CP72-2086 .......................................... 38
12. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en meses
que fue cosechada la variedad CP73-1547 .......................................... 38
13. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en meses
que fue cosechada la variedad CP88-1165 .......................................... 39
14. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en meses
que fue cosechada (todas las variedades incluidas) .............................. 40
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
20/111
VI
TABLAS
I. Promedio de la composicin qumica de los tallos y jugos de caa de
azcar ....................................................................................................... 5
II. Contenido de materiales en solucin y suspensin en el jugo de caa .... 6
III. Lista de variables .................................................................................... 21
IV. Lista de variables a manipular ................................................................ 22
V. Datos para la curva de calibracin para determinar la concentracin de
almidn presente en el jugo de caa ...................................................... 26
VI. Hoja de toma de datos de 10 muestras diarias ....................................... 27
VII. Valores crticos de la distribucin t ......................................................... 31
VIII. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales para la
variedad CP72-2086 ............................................................................... 33
IX. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales para la
variedad CP88-1165 ............................................................................... 33
X. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales para la
variedad CP73-1547 ............................................................................... 34
XI. Porcentaje de almidn en jugo de caa por variedad muestreada ......... 35
XII. Contraste de significacin (t de student) entre las tres variedades ......... 41
XIII. Contraste de significacin (t de student) entre los tres estratos
altitudinales ............................................................................................. 41
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
21/111
VII
LISTA DE SMBOLOS
Smbolo Significado
A Absorbancia
Cp Canal point
Brix Grados Brix (Brix)
C Grados Celsius
G Gramo
Ha Hiptesis alternativa
Ho Hiptesis nula
Kg Kilogramo
L Litro
Mg Miligramo
mL MililitroM Molaridad
nm Nanmetro
ppm Partes por milln
pH Potencia de hidrogeno
Psig Pound square inch gauge (libras por pulgada
cuadrada).
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
22/111
VIII
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
23/111
IX
GLOSARIO
Absorbancia Cantidad de intensidad de luz que absorbe una
solucin.
Almidn Polisacrido de reserva energtica en la caa de
azcar que contiene alrededor de un 20 % de
amilosa y un 80 % de amilopectina.
Amilasa Enzimahidrolasa que tiene la funcin de catalizar la
reaccin de hidrlisis de los enlaces 1-4 del
componente -Amilasa al digerir elalmidn.
Amilopectina Polisacrido con cadena altamente ramificada por
enlaces -(1 6) del almidn, formada por -D-glucopiranosas, en la que hay uniones -(1 4).
Amilosa Polisacrido sin ramificaciones con una disposicin
helicoidal del almidn, formada por -D-
glucopiranosas unidas por enlaces -(1 4).
Aurcula Apndices ubicados en el margen de la vaina y en el
extremo superior de la caa.
Azcar invertida Hidrolisis de la sacarosa en fructosa y glucosa.
http://es.wikipedia.org/wiki/Enzimahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidrolasahttp://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidrolasahttp://es.wikipedia.org/wiki/Enzima -
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
24/111
X
Azcar reductor Azcar que posee un grupo carbonilo, por lo que es
capaz de reaccionar reduciendo otra sustancia.
Brix Medida de los slidos disueltos en azcar, jugo, licor
o jarabe utilizando un refractmetro.
Cogollo Parte superior de la caa, flores, tallos y hojas que
nacen de un mismo pie.
Color ndice de atenuacin, determinado por absorcin,generalmente se mide empleando el mtodo
ICUMSA.
CONSECANA (Conselho dos Productores de Cana-de-Acar,
Acar e Alcool) consejo de la caa de productores
de azcar, azcar y alcohol.
Cristalizacin Proceso de concentracin en los tachos de la
meladura para formar las partculas slidas de
azcar.
Dextrana Polisacrido soluble en el jugo de caa producto de
la degradacin de la sacarosa y de la polimerizacin
de la dextrosa.
Espectrofotometra Mtodos cuantitativos, de anlisis qumico
que utilizan la luz para medir la concentracin de las
sustancias qumicas.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
25/111
XI
Estrato altitudinal Nivel dependiente de la altitud, distancia vertical al
nivel cero, para el que se suele tomar el nivel medio
del mar.
Evaporacin Proceso de remocin de agua
Filtracin Proceso de separacin de slidos ensuspensin en
un lquido mediante unmedio poroso,que retiene los
slidos y permite el pasaje del lquido.
Fructosa Cetosa levgira o levulosa, al igual que la glucosa
tiene la frmula C6H12O6, siendo ismeros.
Glucosa Aldosa dextrgira o dextrosa, al igual que la fructosa
tiene la frmula C6H12O6, siendo ismeros.
ICUMSA (International Commission for Uniform Methods of
Sugar Analysis).
Lgula Apndice membranoso que sirve de separacin entre
la vaina y la lmina en la caa de azcar.
Longitud de onda Distancia que hay entre dos crestas (los puntos ms
altos) consecutivas en una onda.
Materia extraa Contenidos fraccionales de hojas, cogollo, caa
seca, races ms cepa, tierra y piedras, que ingresan
al proceso de fabricacin.
http://es.wikipedia.org/wiki/Suspensi%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Porosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Porosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Suspensi%C3%B3n_(qu%C3%ADmica) -
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
26/111
XII
Melansigenesis Prdida de azcar en la miel final
Miel Licor madre, separado por centrifugacin de la masa
cocida.
Nudos Zonas del tallo desde donde nacen las hojas.
Oligosacrido Molculas constituidas por la unin de dos a
nuevemonosacridos cclicos.
Pol Contenido de sacarosa aparente expresado como
porcentaje de masa, medido a partir de la rotacin
ptica de luz polarizada al pasar por una solucin
azucarada.
Polisacrido Biomolculas formadas por la unin de una gran
cantidad demonosacridos. Se encuentran entre
losglcidos.
Sacarosa El compuesto qumico puro C12H22O11 que es
conocido como azcar blanco, generalmente medido
mediante polarizacin.
Zafra Temporada en la que se recolecta la caa de azcar
y se produce azcar.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Monosac%C3%A1ridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Biomol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Monosac%C3%A1ridoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%BAcidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%BAcidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Monosac%C3%A1ridoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Biomol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Monosac%C3%A1ridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula -
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
27/111
XIII
RESUMEN
En el proyecto de investigacin se determin la concentracin de almidn
por caracterizacin espectrofotomtrica en el jugo de caa de azcar de las 3
variedades ms utilizadas en el Ingenio Trinidad, cp72-2086, cp88-1165 y cp73-
1547, debido a que en Guatemala no se cuenta con informacin sobre dichas
concentraciones.
Para cuantificar la cantidad de dicho polisacrido se aplic una
metodologa de muestreo y preparacin de jugo de caa propuesto por
CONSECANA y un mtodo de ensayo espectrofotomtrico para el anlisis por
ICUMSA.
Se evalu la concentracin de almidn por variedad de caa en los
diferentes estratos altitudinales propuestos, obteniendo un mayor valor deconcentracin en el estrato litoral para las variedades de caa CP72-2086
CP88-1165; sin embargo, la concentracin de almidn para la CP73-1547 es
mayor en el estrato medio. Al analizar entre las tres variedades el estrato litoral,
s presenta diferencia estadsticamente significativa ante los otros dos estratos,
por consiguiente no se obtuvo diferencia significativa entre el medio y bajo.
Se obtuvo distintos datos de concentracin de almidn por variedad de
caa, al evaluar las 3 variedades estas presentaron diferencia estadsticamente
significativa entre los promedios obtenidos. Por lo tanto, la hiptesis nula es
rechazada y la hiptesis de investigacin es aceptada. Y por ltimo se encontr
una relacin que demuestra que al aumentar la cantidad en meses de caa
cosechada, aumenta la concentracin de almidn.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
28/111
XIV
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
29/111
XV
OBJETIVOS
General
Determinar la concentracin de almidn por caracterizacin
espectrofotomtrica en el jugo de la caa de azcar de las variedades: CP 72-
2086, CP 88-1165 y CP 73-1547 utilizadas en el Ingenio Trinidad.
Especficos
1. Determinar la concentracin de almidn en los diferentes estratos
altitudinales: alto, medio bajo y litoral, para las variedades de caa CP
72-2086, CP 88-1165 y CP 73-1547.
2. Comparar mediante un anlisis grfico y estadstico de T de student, lasdiferentes concentraciones por variedad de caa: CP 72-2086, CP 88-
1165 y CP 73-1547, y la significancia entre ellas.
3. Realizar un anlisis grfico y estadstico comparativo de T de student, las
diferentes concentraciones de almidn entre cada variedad de caa (CP
72-2086, CP 88-1165 y CP 73-1547), por cada estrato altitudinal: alto,
medio, bajo y litoral.
4. Analizar grficamente las diferentes concentraciones de almidn entre
cada variedad (CP 72-2086, CP 88-1165 y CP 73-1547) por rangos de
edad de caa.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
30/111
XVI
Hiptesis
Las tres variedades de caa de azcar de ms uso en el Ingenio Trinidad;
Cp72-2086, Cp88-1165 y Cp73-1547, poseen diferentes concentraciones de
almidn dependiendo de la variedad, el estrato altitudinal y la edad de la caa.
Hiptesis nula:
Existe una diferencia significativa en los niveles de concentracin de
almidn en jugo de las diferentes variedades de caa; Cp72-2086, Cp88-1165 y
Cp73-1547.
Hiptesis alternativa:
No existe una diferencia significativa en los niveles de concentracin dealmidn en jugo de las diferentes variedades de caa; Cp72-2086, Cp88-1165 y
Cp73-1547.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
31/111
XVII
INTRODUCCIN
En la agroindustria alimenticia guatemalteca, el procesamiento de la caa
de azcar es una de las actividades ms importantes productiva y
econmicamente. Por consiguiente, es necesario realizar avances en la
investigacin para conocer ms la naturaleza de la caa de azcar; y el
desarrollo de tcnicas que puedan hacer ms eficiente la extraccin de
sacarosa y mejorar los procesos de produccin en las fbricas.
El almidn es un compuesto presente en los jugos de la caa de azcar
que provoca dificultades en el proceso industrial, en las etapas de filtracin,
clarificacin y especficamente cristalizacin, dando efectos negativos debido al
aumento de viscosidad y adherencia de estos a las paredes de los tachos,
aumentando as el tiempo de cocimiento de masas y disminuyendo la eficiencia
del proceso. Debido a ello se debe controlar la cantidad presente y evitarperjudicar la etapa de cristalizacin del proceso.
En Guatemala no se cuenta con informacin necesaria sobre las
concentraciones de dicho compuesto en el jugo de variedades de caa de
mayor produccin, esta informacin si existe, pero en caa de azcar de otros
pases, hacindose evidente que las condiciones de desarrollo son diferentes
que las del pas, y estos proveen indicativos que solo son tomados como
referencia. Por lo tanto, conocer la materia prima con la que se est trabajando
es de suma importancia para obtener, por medio de investigaciones, resultados
que muestren las necesidades reales en el proceso de fabricacin, y por
consiguiente tomar decisiones para prevenir y corregir las problemticas que
causa este componente.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
32/111
XVIII
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
33/111
1
1. ANTECEDENTES
Las investigaciones relacionadas con trabajos previos de almidn para la
caa de azcar en otros pases han sido realizadas con diferentes enfoques,
pero, para la caa de azcar guatemalteca se ha tenido escasos conocimientos,
sin embargo hay estudios indicativos del comportamiento de este componente
relacionado a ingenios azucareros y su incidencia en el proceso fabricacin del
azcar.
La tesis: Determinacin de la relacin existente entre la concentracin de
sacarosa con respecto a la concentracin de diferentes compuestos qumicos
presentes en el jugo de caa de azcar en 5 variedades, de Ronald Pocasangre
(2006) CENGICAA Guatemala; el objetivo general fue determinar si existi
relacin directa entre la acumulacin de sacarosa y de compuestos y
elementos los cuales fueron: glucosa, fructosa, almidn, fenol, fsforo, cobre,cinc, hierro, manganeso, calcio, potasio, porcentaje de fibra, humedad del tallo;
a diferentes edades fenolgicas y en distintas variedades, para conocer un poco
ms la naturaleza productiva de la caa de azcar, donde se estableci que el
almidn se acumula en ms bajas cantidades que la sacarosa, tendiendo a
incrementarse conforme se aumenta la sacarosa. En el dcimo mes de edad, la
acumulacin de almidones tiende a ser similar a la sacarosa, siendo la variedad
CP73-1547 la que acumul ms almidn.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
34/111
2
El estudio realizado por Jess E. Larrahondo (1995) CENICAA
COLOMBIA: Calidad de la caa de azcar, describe la importancia de la
calidad de la caa de azcar y los factores relacionados para que esta d un
buen rendimiento en el proceso fabril como caractersticas agronmicas,
aspectos morfolgicos, calidad de los jugos y condiciones agroclimticas;
describiendo principales constituyentes qumicos de la caa de azcar, donde
se concluy que la calidad de los jugos afecta el procesamiento de la caa y la
recuperacin de sacarosa en los ingenios; en este sentido se reconoci que
algunos polisacridos como los almidones reducen y dificultan la filtracin
durante el proceso qumico, encontrando que el contenido de almidones en lostallos de la planta es una caracterstica varietal, susceptible a ser reducida
mediante prcticas agrcolas como el riego y la fertilizacin con potasio, por
ltimo, list los factores que afectan la calidad de la caa antes del corte y
despus del corte, en cuanto al contexto de la misma.
La investigacin: Evaluacin del impacto de adicionar la enzima alfa amilasa
durante el proceso de evaporacin en los niveles de almidn de azcar crudoproducido en un ingenio azucarero,por Max Penados Amado (2004), muestra
un estudio experimental realizado en el ingenio La Unin, S. A., para poder
producir azcar crudo con bajo contenido de polisacridos, especficamente el
almidn, y as poder cumplir con las especificaciones de calidad de clientes en
el extranjero. Se concluy que al adicionar la enzima alfa-amilasa al jugo de
caa de azcar en su proceso de evaporacin, disminuy la cantidad de
polisacridos naturales como el almidn; disminuyendo consecuentemente la
concentracin de este en el azcar crudo producido.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
35/111
3
2. MARCO TERICO
2.1. Caa de azcar
Es una planta herbcea de gran tamao que se cultiva en pases
tropicales y subtropicales. Es un hibrido complejo de varias especies, derivadas
principalmente del Saccharum officinarum. La caa se propaga vegetativamente
sembrando trozos de sus tallos. La nueva planta o retoo crece a partir de los
cogollos o yemas de los nudos del tallo, asegurando as una descendencia
uniforme. La produccin de caa vara significativamente de un rea a otra,
dependiendo de la variedad, utilizando factores climticos, disponibilidad del
agua, prcticas de cultivo y la duracin del periodo de crecimiento.
2.1.1. Composicin qumica general de la caa de azcar
La caa de azcar est constituida, en general, por agua
aproximadamente en un 70 por ciento y materia seca en un 30 por ciento. La
materia seca comprende a su vez la fibra (parte insoluble) y los slidos totales
solubles en el agua, denominados brix.
La fibra est formada fundamentalmente por celulosa, la cual est
constituida por azucares sencillos como glucosa (dextrosa). Los slidos
solubles en agua (brix expresado en porcentaje de la caa) y el agua
constituyen lo que se denomina jugo absoluto de la caa.
Los slidos solubles a su vez, comprenden sacarosa y las no-sacarosas.
La razn porcentual entre la sacarosa y el brix de la caa o jugo se conoce
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
36/111
4
como pureza de la caa o del jugo, respectivamente. El contenido aparente de
sacarosa, expresado como un porcentaje en peso y determinado mediante
mtodos polarimtricos se denomina pol. Los slidos solubles diferentes de la
sacarosa incluyen los azucares reductores como: la glucosa, la fructosa y otros
compuestos orgnicos e inorgnicos solubles en el agua.
2.1.2. Principales constituyentes qumicos de la caa de
azcar y su relacin con el proceso industrial
En promedio, los porcentajes de agua (expresados como porcentajes dehumedad de caa) oscilan entre 70 y 73 por ciento. Por tanto, los porcentajes
de materia seca (slidos solubles e insolubles) pueden encontrarse entre 27 y
30 por ciento, de los cuales cerca de 15 a 17 por ciento corresponden a los
denominados slidos solubles (brix caa). Adems, las variedades de caa de
azcar pueden exhibir niveles de fibra de 12 a 15 por ciento, bajo condiciones
de un procesamiento de caa limpia, o sea, excepta de impurezas o materia
extraa de carcter mineral. As, la materia extraa afecta los niveles de brix,
pureza y fibra.
Los principales constituyentes qumicos de los jugos de la caa de azcar
son los azucares, sales orgnicas e inorgnicas, cidos orgnicos, aminocidos
y otros no azucares como material colorante. Los niveles de sacarosa en los
jugos, expresados como pureza (porcentaje brix), oscilan en la caa madura
entre 70 a 90 por ciento de los slidos totales solubles. Los azucares reductores
se encuentran en los jugos entre 2 y 4 por ciento. Otros no azcares como
sales y cidos orgnicos alcanzan porcentajes (brix) entre el 1 y 6 por ciento.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
37/111
5
Tabla I. Promedio de la composicin qumica de los tallos y jugos de
caa de azcar
Constituyente qumico en los tallos Porcentaje (%)
Agua 7073
Slidos
Slidos solubles (brix)
Fibra (seca)
27 - 30
15 - 17
1215
Constituyente qumico en el jugo Porcentaje (%, base brix)
Azcares
Sacarosa
Fructosa
Glucosa
75 - 92
7088
24
24
Sales
Inorgnicas
Orgnicas
27 - 30
33.4
1,54,5
cidos orgnicos 13
Otros no azcares orgnicos
Protenas
Almidones
Gomas
Grasas, ceras, etc.
Compuestos fenlicos
0,50,6
0,0010,05
0,30,6
0,150,5
0,10,8
Fuente: LARRAHONDO, Jess Elicer. Composicin y caractersticas qumicas de la caa de
azcar. p. 24.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
38/111
6
El jugo de la caa de azcar es extrado mediante extraccin en los
molinos o por un proceso de difusin, el cual contiene materiales en solucin y
suspensin, los cuales se describen en la tabla II.
Tabla II. Contenido de materiales en solucin y suspensin en el jugo
de caa
Materiales en solucin Materiales en suspensinAzcaresSales inorgnicas
cidos orgnicosPolisacridosProtenasPectinasColorantesTaninos (polifenlicos)
FibraArena
Arcilla (suelos)MdulaClorofila
AlmidonesCeras
Aire
Fuente: LARRAHONDO, Jess Elicer. Composicin y caractersticas qumicas de la caa de
azcar. p. 24.
2.1.3. Principales oligosacridos y polisacridos de la caade azcar
Esta clase de azcares en los juegos de caa y posteriormente en las
masas del proceso azucarero han sido demostrados como la principal causa de
elongacin de los cristales en la industria azucarera y dificultades en el
agotamiento de las mieles. La reduccin asociada en las tasa de cristalizacin,
con la presencia de oligosacridos, en el proceso fabril conduce a altos tiempos
en la etapa de cristalizacin, estos se encuentran de forma natural en los jugos
de la caa de azcar, pero su acumulacin entre la cosecha y el procesamiento
de la caa, es la mayor fuente de problemas potenciales asociados entre los
oligosacridos y la etapa de cristalizacin o agotamiento de las mieles.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
39/111
7
Los polisacridos son carbohidratos de alto peso molecular presente en la
caa de azcar y particularmente en los jugos extrados durante el
procesamiento azucarero. Se incluyen entre estos: almidn, la celulosa,
polisacridos de las paredes celulares y dextranas. La concentracin de
polisacridos (solubles) en los jugos vara aproximadamente de 1 500 a 3 000
mg/kg de slidos disueltos, dependiendo de la variedad de caa. La
concentracin de polisacridos, generalmente es ms alta en las hojas y
cogollos que en el tallo.
El contenido de polisacridos totales depende del lugar y la variedad de lacaa. El efecto varietal es muy pronunciado, con un rango de valores entre 6
500 y 12 000 mg/kg de slidos disueltos medidos en diferentes variedades.
Entre los polisacridos ms importantes de la caa se pueden citar: el
polisacrido ISP (polisacrido nativo de la caa), los almidones, los glucanos y
las dextranas. El polisacrido ISP, los almidones y los glucanos han sido
reconocidos como polisacridos de origen natural de la caa y ms asociados
con las caractersticas varietales y sitio de cultivo.
El almidn es un polisacrido de origen natural en la caa de azcar; se
encuentra presente en forma de pequeos grnulos insolubles en el agua y
constituye una reserva de carbohidratos alimenticios. Se forma por
condensacin de glucosa y consiste de una mezcla de dos polisacridos. El
mayor componente es la milo-pectina, que representa de 75 a 85 por ciento del
almidn y tiene una estructura altamente ramificada; el resto, la amilasa, es
esencialmente un polmero sin ramificaciones.
El contenido de almidones depende en gran parte de la variedad de caa
de azcar; se encuentra en los puntos de crecimiento de la planta y an ms en
las hojas. Se ha encontrado adems, que est ms concentrado en la caa no
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
40/111
8
madura y, por tanto, la caa madura tiene un contenido ms bajo de almidn. El
contenido de almidn puede variar entre 275 y 1 500 mg/kg de slidos, con un
promedio aproximadamente de 700 mg/kg.
Cuando los jugos se calientan durante el proceso fabril, los grnulos de
almidn se gelatiniza y esto aumenta mucho la viscosidad de las soluciones, lo
cual puede causar problemas con la filtracin de los materiales del proceso o de
las soluciones azucaradas. La incorporacin de altos niveles de almidn con los
jugos en la fbrica, se pueden controlar mediante el procesamiento de caa
madura y bajo contenido de materia extraa vegetal (hojas, cogollos) y el usode variedades de bajo contenido de almidones. Por otra parte, el empleo de
enzimas termos estables, como amilasas, es tambin recomendado.
2.1.4. Efectos de los polisacridos en el proceso azucarero
Se reconoce que los almidones y otras clases de polisacridos producen
efectos negativos en el proceso fabril relacionados con las viscosidades,
calores de polarizacin, filtrabilidad, cristalizacin (crecimiento, forma y
desarrollo del cristal) y melasignesis (reduccin en la recuperacin de azcar
en la fbrica).
En las altas viscosidades observadas en jugos de caa de azcar se
encuentra la disminucin en la transferencia de calor en los evaporadores,
cristalizadores y tachos, lo cual incrementa el punto de ebullicin unido a una
disminucin en los rendimientos de azcar y su calidad, con incrementos en los
costos energticos.
Durante el crecimiento del cristal, la forma de estos puede estar
influenciada por la presencia de las impurezas. Los polisacridos son una de las
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
41/111
9
impurezas que preferencialmente se unen o se absorben en la superficie del
cristal, causando que una crezca ms lentamente.
2.2. Almidn en la caa de azcar
Almacenamiento y sntesis de alimento en la planta.
Rotacin ptica entre +190 y +220 (sacarosa +66,47).
Cosecha mecnica: incorpora partes de la planta con ms alto contenido
de almidones, variaciones por variedad.
Almidn: se solubiliza por accin del calor y la cal.
Cerca del 80 % sobrevive la clarificacin y cerca del 30 % queda en el
cristal.
Efecto en filtrabilidad.
Clasificacin por solubilidad
Solubles: parcialmente eliminados en clarificacin y pasan hasta elazcar terminado.
Insolubles: eliminados en clarificacin y filtraciones y puede pasar al
azcar terminado como materia insoluble.
Presencia en azcar crudo
Polisacridos solubles en azcar crudo (Clarke, 1986): almidn 10- 20 %,
dextranas 20- 60 %, otros polisacridos solubles 25-55 %.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
42/111
10
2.3. Efectos en la variedad de caa
Existen algunas diferencias significativas entre variedades, la cuales son
generalmente elegidas para satisfacer las condiciones agronmicas, por
ejemplo: irrigacin o lluvia, maduracin temprana, tipo de suelo, duracin del
periodo de crecimiento y el sistema de cosecha. Con el tiempo, las variedades
ms populares que se cultivan en un rea partcular sufren cambios. Las
diferencias en la composicin del jugo entre diferentes variedades no son
suficientemente grandes o previsibles como para efectuar ajustes en el
procesamiento segn la variedad. Sin embargo, la dureza de la caa y ladisposicin de la fibra varan de una variedad de caa a la otra, lo que puede
afectar su comportamiento en la planta. Las diferencias en componentes no-
sacarosas son normalmente influenciadas, en gran parte, por la variedad.
2.3.1. Variedades de caa en Guatemala
A nivel de agroindustria azucarera guatemalteca la variedad CP72-2086
es la variedad ms cultivada con 28,8 por ciento, ocupado ms del 40 por ciento
del rea sembrada durante ms de 10 aos y, con ms de 8 toneladas de
azcar por hectrea. La segunda variedad en rea sembrada es CP88-1165
con 28,4 por ciento, pero con una tendencia fuerte hacia el decremento en rea
sembrada. La tasa de decremento promedio anual observada en los ltimos dos
aos es 5,3 por ciento a partir de la zafra 2011-12. En la zafra 2013-14, la
variedad CP73-1547, con 12,4 por ciento del rea ocupa el tercer lugar en rea
sembrada y esta posicin es el resultado de incrementos menores en las
ltimas zafras, esta variedad se ha mantenido como tercera opcin en la
agroindustria azucarera guatemalteca en reas importantes, por ms de 29
zafras. A pesar de que la variedad CP73-1547 es de alta productividad de
azcar, el rea no se ha incrementado debido, principalmente, a que muestra
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
43/111
11
alta incidencia de floracin y corcho, por lo que su adaptabilidad es especfica
para el inicio de zafra en noviembre y diciembre.
2.3.1.1. Variedades a analizar en el Ingenio Trinidad
Variedad promisora de caa de azcar CP72-2086
Aspecto de planta: hbito de crecimiento de tallos semierecto, poco
deshoje natural y cantidad de follaje intermedio.
Lamina foliar: borde aserrado.
Entrenudo: color verde amarillento con manchas negras y forma de
crecimiento cilndrico y ligeramente curvado al costado de la yema.
Aurcula y lgula: aurcula forma transicional ascendente, y lgula
generalmente deltoide con rombo.
Nudo: yema redonda con alas, de base angosta y anillo de crecimiento.
Cuello: color caf y superficie semilisa.
Vaina: desprendimiento intermedio, color rosado y centro quebradizo. Observaciones: incidencia alta a mosaico, raya roja y amarillamiento
foliar.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
44/111
12
Figura 1. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp72-2086
Fuente: CENGICAA. Catlogo de variedades promisoras de caa de azcar de la
agroindustria azucarera guatemalteca. p. 40.
Variedad promisora de caa de azcar CP88-1165
Aspecto general de planta: regular deshoje natural, hbito de crecimiento
de tallos semierectos y follaje escaso.
Lamina foliar: borde semiliso.
Entrenudo: color rojizo, forma de crecimiento curvado ligeramente en
zigzag y posee un canal en el lado de la yema. Los tallos se rajan.
Aurcula y lgula: aurcula forma lanceolada larga y corta en la misma
vaina y lgula creciente lineal.
Nudo: forma de crecimiento obconoidal en el lado opuesto de la yemaovalada con alas.
Cuello: color verde oscuro y superficie lisa.
Vaina: regular desprendimiento de color verde con manchas moradas y
rojas y poca presencia de afate.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
45/111
13
Observaciones: la mayora de tallos se rajan y la mayora de vainas se
concentran en un solo lado.
Figura 2. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp88-1165
Fuente: CENGICAA. Catlogo de variedades promisoras de caa de azcar de la
agroindustria azucarera guatemalteca. p. 41.
Variedad promisora de caa de azcar CP73-1547
Aspecto general de planta: regular deshoje natural, hbito de crecimiento
de tallos semiabiertos, regular cantidad de follaje y cogollo largo.
Lamina foliar: hojas anchas verde oscuro.
Entrenudo: color verde amarillento con mancha negra y cerosa, forma de
crecimiento ligeramente curvado en zigzag. Aurcula y lgula: aurcula forma lanceolada larga y corta en un lado y en
el otro transicional inclinada y lgula deltoide con rombo.
Nudo: forma de crecimiento cilndrico, yema aproximadamente redonda
protuberantes con alas.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
46/111
14
Cuello: color verde oscuro y superficie la mayora lisa.
Vaina: desprendimiento intermedio, color verde con manchas rojizas,
borde seco, unido longitudinalmente.
Observaciones: incidencia baja a escaldadura y carbn.
Figura 3. Aspectos fsicos de la variedad de caa Cp73-1547
Fuente: CENGICAA. Catlogo de variedades promisoras de caa de azcar de la
agroindustria azucarera guatemalteca. p. 41.
2.4. Cambios debidos a condiciones climticas y al momento de la
zafra
En reas donde la caa es cultivada utilizando irrigacin y el
abastecimiento de agua est asegurado, la composicin de caa,
generalmente vara poco de una temporada a la siguiente. Sin embargo, en
reas dependientes de la lluvia, la produccin y la composicin pueden ser
fuertemente afectadas por variaciones en la precipitacin. El efecto sobre la
composicin de la caa puede apreciarse con las cifras comparativas de
temporadas normales y secas. La longitud del entrenudo es, generalmente,
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
47/111
15
una funcin de la velocidad de crecimiento. En periodos de sequa, la longitud
de los entrenudos se reduce y como resultado el contenido de la fibra se
incrementa. Esto resulta en un menor contenido de sacarosa, menos pureza del
jugo y aumento de color en el jugo. Por el contrario, en reas donde se
presentan fuertes lluvias durante la temporada de zafra, generalmente se
observa un incremento en la materia extraa, principalmente en trminos del
contenido del suelo.
Dependiendo de los factores climticos, pueden presentarse un efecto
pronunciado del momento de la zafra sobre la composicin de caa. En caso deque la caa est inmadura al inicio de la zafra, se puede esperar que el
contenido de sacarosa y la pureza del jugo sean bajos y que el contenido de
azcares invertidos sea alto. A medida que la zafra transcurre y la caa
madura, el contenido de sacarosa y la pureza se incrementan. En este
momento se alcanza la mejor recuperacin de sacarosa dado que el contenido
de no-sacarosa es bajo. Hacia el final de la zafra, a veces se observa un
aumento del contenido de fibra. Debido a que la temporada de lluvias es
normalmente el factor que determina la duracin de la zafra, la lluvia al final de
la zafra causa cadas en la calidad y un incremento en la materia extraa.
2.4.1. Efecto del estrs por sobrehumedecimiento y sequa en
el suelo
La caa de azcar se ve sometida a varios tipos de estrs, los cuales
son el exceso y falta de agua en el suelo, generando limitaciones en el
desarrollo de la planta, estos dos efectos pueden causar que la produccin de
sacarosa disminuya y la de almidn aumente, debido que, la caa al verse
estresada tiende a generar un mayor nmero de entrenudos y fibra y a mayor
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
48/111
16
nmero de nudos, mayor cantidad de almidn. Es por ello que el factor
humedad de suelo es importancia para obtener una caa de buena calidad.
2.4.2. Efectos de la edad de corte en la calidad de la caa
Los contenidos totales de compuestos como fenlicos y de polisacridos
solubles y almidones en los jugos, tienden a incrementar con la edad de la
planta en las variedades.
Figura 4. Contenido de almidn (ppm) en funcin de la edad de caa
Fuente: LARRAHONDO, Jess Elicer. Composicin y caractersticas qumicas de la caa de
azcar. p. 24.
2.5. Estrato altitudinal en Guatemala
Guatemala est dividida en 4 estratos de zonas caeras, las cuales tienen
diferentes condiciones de desarrollo, como tipo de suelo y clima (humedad y
temperatura), generando que las condiciones de la caa tambin se modifiquen.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
49/111
17
Figura 5. Estratificacin zona caera
Fuente: Centro Guatemalteco de Investigacin y Capacitacin de la Caa de Azcar. El cultivo
de la caa de azcar en Guatemala. [en lnea]. http://www.cengicaa.org. Consulta:
agosto de 2013.
2.6. Espectrofotometra
Un espectrofotmetro se utiliza para determinar las concentraciones de
diferentes compuestos en solucin, basado en la medida relativa de la luz
transmitida o absorbida a travs de una solucin, como una funcin de la
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
50/111
18
longitud de onda; debido a que cuando una luz monocromtica pasa a travs de
una solucin es parcialmente absorbida y transmitida en relacin a la
concentracin. El equipo tiene una escala entre 0 y 1 de absorbancia y 0 y 100
por ciento de transmitancia.
La espectrofotometra es la medida relativa de la luz transmitida como una
funcin de la longitud de onda. Las medidas son relativas, ya que la intensidad
de la luz es transmitida por el material de referencia o blanco.
Su principio se basa en que muchos materiales obedecen la ley de Beer,la cual se refiere a la relacin entre la energa radiante transmitida y la
concentracin de la solucin irradiada, pudindose describir as: cuando una luz
monocromtica pasa a travs de una solucin, la intensidad de energa
disminuye exponencialmente a medida que aumenta aritmticamente la
concentracin de la solucin, o de otra forma, cuando una luz monocromtica
pasa a travs de una solucin es parcialmente absorbida en relacin a la
concentracin.
El diseo de un espectrofotmetro incluye una fuente de luz, un prisma, un
portaceldas y una fotocelda. Conectado a cada equipo se tienen apropiados
sistemas elctricos o mecnicos para controlar la intensidad luminosa, la
longitud de onda, y para la conversin de energa recibida por la fotocelda en un
cambio de voltaje; y almacenada en una computadora para su posterior
anlisis.
2.6.1. La Ley de Beer-Lambert
La absorbancia con la concentracin se encuentra por la relacin de la
ecuacin para una lnea recta, y= mx+b. Si la medicin se realiza de tal manera
que b = 0 (es decir, una solucin que no contiene colorante no tiene
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
51/111
19
absorbancia), y se se substituye esa ecuacin por la formulacin de la Ley de
Beer-Lambert: A = Cl, donde A: es la absorbancia, : el coeficiente de
extincin molar para una determinada longitud de onda y l: distancia que
atraviesa la luz por la muestra en centmetros.
La pendiente de la lnea recta resultar de la representacin grfica de la
concentracin vs la absorbancia. Para utilizar un espectrofotmetro hay que
preparar una serie de diluciones con concentracin conocida. Una de estas
muestras no contendr soluto y es conocido como el blanco. Se usa para
ajustar el instrumento para leer absorbancia cero.
Luego se registran absorbancias de concentracin conocida
(estndares), al tener una serie de muestras se realiza una grfica del valor de
absorbancia (el eje vertical o Y) versusla concentracin (el eje de las abscisas
o X). La pendiente de la lnea es el coeficiente de extincin ().
Este valor puede calcularse para cada lectura y el promedio asumida
como el valor de la pendiente. Este valor es una constante. As, una vez que secalcula, subsiguientemente puede usarse para determinar una concentracin
desconocida por un nuevo rearreglo de la Ley del Beer-Lambert C=A/.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
52/111
20
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
53/111
21
3. DISEO METODOLGICO
3.1. Variables
Al analizar los factores que influyen en el proceso a realizar, se determin
las variables que, de manera directa e indirecta, estn presentes en el proceso.
Estas se detallan en la tabla III.
Tabla III. Lista de variables
Variable Independiente Dependiente Constante No constante
Temperaturadel ambiente
X X
Periodo demuestreo
X
Estratoaltitudinal
X X
Edad de lacaa
X X
Concentracinde almidn
X X
Absorbancia X X
Cantidad jugo
de caa
X X
Variedad decaa
X X
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
54/111
22
Tabla IV. Lista de variables a manipular
Variable Independiente Dependiente ConstanteNo
constanteConcentracin de
almidn grado reactivocurva de calibracin
X X
Fuente: elaboracin propia.
3.2. Delimitacin de campo de estudio
La realizacin del proyecto de investigacin se llevar a cabo en San
Diego S. A., unidad industrial, Ingenio Trinidad, en l se realizarn las pruebas
a nivel laboratorio por un mtodo espectrofotomtrico en donde se seguir una
lnea de muestreo, preparacin y anlisis de jugos de caa solamente de las 3
variedades de mayor impacto. Con esto se tomarn los datos necesarios que
permitan realizar la determinacin de la concentracin presente en jugo de caa
de azcar.
3.3. Recursos humanos disponibles
Para el desarrollo del trabajo de investigacin se necesit de recurso
humano. Los recursos humanos utilizados para el desarrollo del proceso
experimental y la asesora se detallan a continuacin.
Investigadora: Nancy Paola Castro Mndez
Revisor: Ing. Qco. Estuardo Edmundo Monroy
Asesor externo: Ing. Qco. Flix Ren Morales Magarn
Colaborador: Luis Enrique Cifuentes Ruz
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
55/111
23
3.4. Recursos materiales disponibles (equipo, cristalera, reactivos)
Durante el planteamiento y desarrollo del trabajo de investigacin, se
necesit de diversos recursos materiales, estos se clasificaron en equipo de
laboratorio, cristalera y reactivos y materia prima.
3.4.1. Equipo
El equipo utilizado para el desarrollo de la etapa experimental del trabajo
de investigacin se detalla a continuacin. Este equipo fue proporcionado por elIngenio Trinidad.
Espectrofotmetro Genesys 10S Series UV-Visible, con lectura digital en
absorbancia, ancho de banda espectral 1,8 nm, rango de longitud de
onda de 190-1100nm.
Balanza semianaltica, resolucin 0,01g.
Balanza analtica, resolucin 0,1 mg Bao de mara que atiende a condiciones de temperatura de agua en
ebullicin.
Agitador magntico.
Potencimetro.
3.4.2. Cristalera
La cristalera utilizada para el desarrollo de la etapa experimental del
trabajo de investigacin se detalla a continuacin. Esta cristalera fue
proporcionada por el Ingenio Trinidad.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
56/111
24
Pipetas serolgicas (10 y 25 mL)
Pipeta volumtrica (30mL)
Balones aforados (100, 200 y 1000 mL)
Beaker (250 mL)
Erlenmeyer (250 mL)
Probeta (100 mL)
3.4.3. Reactivos y materia prima
Los reactivos y materia prima utilizados para el desarrollo de la etapa
experimental del trabajo de investigacin se detallan a continuacin. Los
reactivos y materia prima fueron proporcionados por el Ingenio Trinidad.
Jugo de caa de las variedades CP72-2086, CP88-1165 y CP73-1547
Cloruro clcico dihidratado, con pureza mnima de 98,0 %
cido actico glacial
Yodato potsico Yoduro potsico
Sacarosa grado reactivo, con pureza mnima de 99,0 %
Almidn grado reactivo, con pureza mnima de 99,0 %
3.5. Tcnica cualitativa o cuantitativa
La metodologa utilizada en la investigacin de anlisis de jugo de caaincluye la medicin de parmetros cuantitativos y cualitativos, las cuales
implican conocer lo siguiente:
Tipo de caa
Estrato altitudinal de cosecha de caa
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
57/111
25
Edad de caa (cosechada)
Conociendo dichas cualidades, se realiz un mtodo de ensayo, donde
con los datos que se recopilados, se obtuvo:
Medicin de concentracin de almidn en jugo de caa.
Comparacin entre medias de concentracin por variedad y estrato
altitudinal por medio de una tcnica estadstica.
3.6. Recoleccin y ordenamiento de la informacin
A continuacin se describe el procedimiento utilizado para la recoleccin y
ordenamiento de los datos necesarios, para la obtencin de los objetivos
planteados.
Figura 6. Diseo experimental
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
58/111
26
3.7. Tabulacin, ordenamiento y procesamiento de la informacin
A continuacin se describe el procedimiento utilizado para la recoleccin y
ordenamiento de los datos necesarios para la obtencin de las relaciones
planteadas para cada objetivo.
3.7.1. Curva de calibracin
Se realiz una curva de calibracin para el mtodo de almidn en jugo de
caa para las condiciones de laboratorio. Para ello se realizaron 8 corridas,variando la concentracin de almidn y luego 2 repeticiones para cada
concentracin.
Tabla V. Datos para la curva de calibracin para determinar la
concentracin de almidn presente en el jugo de caa
CorridaSolucin almidn
mg / kg
Absorbancia
1
Absorbancia
2
1 0,0
2 50,0
3 100,0
4 150,0
5 200,0
6 250,0
7 3508 500
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
59/111
27
3.7.2. Toma de datos de concentracin de almidn
Se utiliz una tabla para la toma de datos diaria, para anotar la nota de
peso de la caa, con la cual posteriormente se poda obtener el brix, estrato
altitudinal y la edad de caa cosechada.
Tabla VI. Hoja de toma de datos de 10 muestras diarias
Nmero de
muestra
Nota de peso de la
caa
AbsorbanciaConcentracin
almidn (ppm)123410
Fuente: elaboracin propia.
3.8. Anlisis estadstico
A continuacin se detalla el procedimiento utilizado para el anlisis
estadstico. Esto incluye promedio, desviacin estndar y contraste de
significacin mediante t de student.
3.8.1. Media de una muestra
Al clasificar por variedad, por estrato y por edad de caa cosechada, se
realiz una media de jugos de caa con la misma variedad, mismo estrato o
igual edad de caa cosechada, segn fue el caso, para realizar la media se
utiliz la siguiente ecuacin:
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
60/111
28
[Ecuacin 4]
3.8.2. Desviacin estndar
Se determin la desviacin estndar de la concentracin de almidn de
jugos de caa con la misma variedad, mismo estrato o igual edad de caa,
segn fue el caso; para realizar la desviacin estndar se utiliz la siguiente
ecuacin:
[Ecuacin 5]
3.8.3. Coeficiente de variacin
Har referencia a la relacin entre el tamao de la media y la variabilidad
de la variable, a mayor valor del coeficiente de variacin mayor heterogeneidad
de los valores de la variable; y a menor C.V., mayor homogeneidad en los
valores de la variable.
[Ecuacin6]
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
61/111
29
3.8.4. Comparacin de dos medias mediante t de student
Esta prueba se realiz para determinar si hay diferencia significativa entre
la cantidad de almidn por variedad de caa, para aceptar o rechazar la
hiptesis.
Es la prueba estadstica utilizada para distinguir si la diferencia entre las
concentraciones de almidn medidas se puede atribuir a errores aleatorios o si
la diferencia es significativa. En este caso se tendr dos medias muestrales 1
y 2. Se tiene una hiptesis nula que indica que existe una diferenciasignificativa en los niveles de concentracin de almidn en jugo de las 3
diferentes variedades de caa. Por lo que se necesita probar entre las 3
variedades si CP88-1165 y CP73-1547, CP88-1165 y CP72-2086 y CP73-1547
y CP72-2086 difieren significativamente de cero.
Para decidir si 0: 12, cuando se tiene dos muestras con desviaciones
estndar diferentes, se calcula el estadstico t, mediante la siguiente ecuacin:
[Ecuacin 6]
Donde:
: valor de t calculada
: media
: nmero de muestras
: desviacin estndar
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
62/111
30
El valor de t calculada por este estadstico es contrastado posteriormente
utilizando el valor crtico de t mostrado en la tabla VII. Este valor depende del
nivel de significancia y de los grados de libertad.
Los grados de libertad son calculados mediante la siguiente ecuacin:
[Ecuacin 7]
Donde:
: grados de libertad
: nmero de muestras
: nesviacin estndar
Los grados de libertad se aproximan al entero siguiente.
El criterio de decisin sobre los valores de t calculado y crticos, son los
siguientes:
Si entonces las medias no tienen diferencia significativa
Si entonces las medias tienen diferencia significativa
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
63/111
31
Tabla VII. Valores crticos de la distribucin t
Valor de t para un intervalode confianza de valor crticode |t| para valores de P de
nmeros de grados delibertad
90 % 95 % 98 % 99 %
0,1 0,05 0,02 0,01
1 6,31 12,71 31,82 63,662 2,92 4,30 6,96 9,923 2,35 3,18 4,54 5,844 2,13 2,78 3,75 4,605 2,02 2,57 3,36 4,036 1,94 2,45 3,14 3,71
7 1,89 2,36 3,00 3,508 1,86 2,31 2,90 3,369 1,83 2,26 2,82 3,25
10 1,81 2,23 2,76 3,1712 1,78 2,18 2,68 3,0514 1,76 2,14 2,62 2,9816 1,75 2,12 2,58 2,9218 1,73 2,10 2,55 2,8820 1,72 2,09 2,53 2,8530 1,70 2,04 2,46 2,7550 1,68 2,01 2,40 2,68 1,64 1,96 2,33 2,58
Fuente: MILLER & MILLER. Estadstica y quimiometra para qumica analtica. p. 136.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
64/111
32
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
65/111
33
4. RESULTADOS
4.1. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales por
variedad de caa
A continuacin, en las tablas VIII, IX y X se muestra el resultado de la
medicin de concentracin de almidn por cada una de las 3 variedades en los
3 distintos estratos altitudinales: medio bajo y litoral.
Tabla VIII. Concentracin de almidn en diferentes estratos
altitudinales para la variedad CP72-2086
Estrato altitudinal Concetracion de almidn (ppm %Brix)
Litoral 1936,97
Bajo 1061,17
Medio 1074,21
Fuente: elaboracin propia.
Tabla IX. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales
para la variedad CP88-1165
Estrato altitudinal Concetracion de almidn (ppm %Brix)
Litoral 1665,99
Medio 1263,73
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
66/111
34
Tabla X. Concentracin de almidn en diferentes estratos altitudinales
para la variedad CP73-1547
Estrato altitudinal Concetracion de almidn (ppm %Brix)
Litoral 899,48
Bajo 2191,63
Medio 1500,90
Fuente: elaboracin propia.
4.2. Concentracin de almidn por variedad de caa
A continuacin se muestra la relacin entre la concentracin de almidn y
la variedad de caa, correspondientes al segundo objetivo. Se observan los 3
principales tipos de caa: CP72-2086, CP73-1547 y CP88-1165.
Figura 7. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin de lavariedad de caa
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
67/111
35
4.3. Concentracin de almidn por ensayo ordenado
cronolgicamente
A continuacin se muestra el resultado de la medicin de concentracin de
almidn en el jugo de caa de las 3 variedades conforme a como fueron
muestreadas cada da. Posteriormente se presenta una tabla con la
descripcin de la numeracin de la figura 8.
Figura 8. Concentracin de almidn por ensayo en el tiempo
Fuente: elaboracin propia.
Tabla XI. Porcentaje de almidn en jugo de caa por variedad
muestreada
Porcentaje por variedad (%)
No. Fecha Cp73-1547 Cp88-1165 Cp72-2086Promedio almidn
(ppm)
1 2 Dic -11 dic 41,9 12,9 45,2 1500-2000
2 12 Dic-29 dic 39,5 14,0 46,5 2000-1500
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
68/111
36
Continuacin de la tabla XI.
3 2 Ene-29 ene 24,1 26,4 49,4 15004 30 Ene-24 feb 23,3 19,2 57,5 1500-10005 25 Feb-5 mar 9,5 42,9 47,6 10006 6 Mar-23 mar 32,5 2,5 65,0 1000-12507 23 Mar- 27 mar 22,2 7,4 70,4 1250-1000
Fuente: elaboracin propia.
4.4. Concentracin de almidn entre cada variedad de caa porestrato altitudinal
A continuacin se muestra el resultado de la medicin de concentracin de
almidn por cada una de las 3 variedades en los 3 distintos estratos
altitudinales: medio bajo y litoral.
Figura 9. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin del
estrato altitudinal por variedad de caa
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
69/111
37
Figura 10. Concentracin de almidn en jugo de caa en funcin del
estrato altitudinal
Fuente: elaboracin propia.
4.5. Concentracin de almidn entre cada variedad por edad de caa
(cosechada)
A continuacin se muestra el resultado de la medicin de concentracin de
almidn por cada una de las 3 variedades en funcin a la edad que llego esta
para ser cosechada.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
70/111
38
Figura 11. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en
meses que fue cosechada la variedad CP72-2086
Fuente: elaboracin propia.
Figura 12. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en
meses que fue cosechada la variedad CP73-1547
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
71/111
39
Figura 13. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en
meses que fue cosechada la variedad CP88-1165
Fuente: elaboracin propia.
4.6. Concentracin de almidn por edad de caa (cosechada)
A continuacin se muestra el resultado de la medicin de concentracin de
almidn con las 3 variedades incluidas en funcin a la edad que llego esta para
ser cosechada.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
72/111
40
Figura 14. Concentracin de almidn en funcin de la edad de caa en
meses que fue cosechada (todas las variedades incluidas)
Fuente: elaboracin propia.
4.7. Anlisis estadstico
A continuacin se muestra el anlisis estadstico. Se utiliz el contraste de
significacin: t de student para las variedades de caa y estrato altitudinal
(ambas entre parejas).
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
73/111
41
Tabla XII. Contraste de significacin (t de student) entre las tres
variedades
Comparacinde variedades
Grados delibertad
TCrtica
TCalculada
ResultadoConclusin
CpP72-2086 yCp73-1547
100,56
1,96
8,43H_O aceptadaT_calc > T_crit
Si haydiferenciaestadstica-menterepresenta-tiva entre los3 pares devariedades
CpP72-2086 yCp88-1165
119,85 3,06H_O aceptadaT_calc > T_crit
Cp73-1547 yCp88-1165
131,91 5,50H_O aceptadaT_calc > T_crit
Fuente: elaboracin propia.
Tabla XIII. Contraste de significacin (t de student) entre los tres
estratos altitudinales
Comparacinde
variedades
Gradosde
libertad
TCritica
TCalculada
Resultado Conclusin
Medio y bajo 40,42
1,96
2,42
H_OaceptadaT_calc >
T_crit
Si hay diferenciaestadsticamente
representativa
Medio y litoral 36,05 0,97
H_ORechazada
T_calc
T_crit
Si hay diferenciaestadsticamente
representativa
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
74/111
42
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
75/111
43
5. INTERPRETACIN DE RESULTADOS
Durante la zafra 2013-2014 se realiz la determinacin de concentracin
de almidn presente en los jugos de tres variedades promisoras de caa de
mayor impacto que ingresan al proceso de azcar en el Ingenio Trinidad:
CP72-2086, CP73-1547 y CP88-1165, mediante un mtodo
espectrofotomtrico.
Se realiz el procedimiento representativo estadsticamente de muestrear
cada 65 toneladas de caa que ingresen al ingenio que sean correspondientes
a las variedades de estudio: CP88-1165, CP73-1547 y CP72-2086. La
preparacin de caa para la obtencin de jugo a nivel laboratorio, se realiz
mediante el procedimiento de concecana que aplica una desfibradora de caa y
prensa hidrulica.
La medicin de la concentracin de almidn se realiz mediante un
mtodo espectrofotomtrico de ICUMSA, utilizado para anlisis de azcar
crudo, previamente validado para jugo de caa. Para la aplicacin del mtodo
se requiere digerir el jugo de caa con una solucin caliente de cido actico/
cloruro de calcio y adicionar una solucin de yoduro/yodato de potasio para
formar el complejo azul de almidn-yodo. Los resultados se obtuvieron
mediante la comparacin de medias y correlacin de resultados.
Dicha zafra fue dividida en tres temporadas que denotaron la cantidad
promedio de almidn en jugo de caa cosechada que ingresa, siendo
noviembre-diciembre, enero-febrero y marzo-abril respectivamente. La figura 15
demuestra que conforme fue avanzando cada perodo la presencia de almidn
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
76/111
44
de las variedades a analizar fue diferente, en el primer tercio de zafra la
variedad con mayor impacto fue la CP73-1547, en el segundo CP72-2086, y
para el ltimo CP88-1165; la tendencia demuestra cmo disminuye en el tiempo
la cantidad de almidn presente por el porcentaje de variedades ingresando al
proceso, como se observa en la figura 8.
Se observa en la figura 7 que el promedio de la concentracin de almidn
vara conforme la variedad. Se obtuvo la concentracin ms alta de almidn en
la variedad CP73-1547, seguida de CP88-1165 y, por ltimo, la CP72-2086. En
el anlisis estadstico, tabla XII se observa que entre las 3 variedadesanalizadas si existe diferencia significativa. Esto se debe a la dureza de la caa
y la disposicin de la fibra que vara de una variedad a otra, lo que afecta su
comportamiento en la planta y en este caso el factor ms importante, las
diferencias en componentes no-sacarosas, como el almidn.
Cabe resaltar que la variedad CP73-1547 es la que contiene la mayor
cantidad debido a que es una de las variedades ms floreadoras que
fcilmente puede aumentar su concentracin de almidn por estrs hdrico, Las
dos variedades siguientes contienen menor cantidad de almidn debido a que
sus condiciones de desarrollo pueden ser ms variables que la anterior, estas
resisten ms diversidad de suelos, y condiciones climticas. Sin embargo, las
tres variedades pueden concentrar mayor cantidad de almidn si esta se ve
afectada por exceso o falta de agua y el desarrollo de la misma, no ser igual
generando mayor presencia de nudos en la caa, fibra, cogollos y hojas.
En la figura 9 se observa que existe diferencia en el promedio de la
concentracin de almidn en los diferentes estratos altitudinales para las tres
variedades, demostrando que el estrato bajo y litoral tienen el mismo
comportamiento en funcin a las variedades CP72-2086 y la CP88-1165 que
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
77/111
45
aumentan su concentracin de almidn del estrato medio dirigido al litoral, ya
que el estrato litoral se encuentra ubicado ms cerca del mar generando mayor
produccin de almidn en la planta; sin embargo, esto no se cumple para el
estrato medio debido a la mayor presencia de la CP73-1547, ya que por la
ubicacin geogrfica (en la figura 5) se encuentra en Escuintla, rea de mucha
lluvia que se muy marcado al inicio de la zafra, y como se observa en la figura
8, el periodo donde la mayor cantidad de CP73-1547 es cosechada, vindose
estresada ms por lluvia, que por las mimas condiciones de humedad que
presentara en el litoral.
En la figura 10 se observa que no lleva una tendencia de concentracin
por estratos (del medio dirigido al litoral), debido a que en todos los estratos el
valor de concentracin de almidn ms alto es el de la variedad CP73-1547,
respecto a las otras dos variedades, excepto en el estrato bajo, de donde se
obtuvo menor cantidad de datos que en los dems estratos, es por ello que el
estrato que mayor almidn concentra es el medio por las condiciones de zafra
mencionadas anteriormente y la temporada de cosecha de esta variedad,
afectando el comportamiento de datos, que demuestra que hay ms
concentracin en el medio seguido del estrato litoral y, por ltimo, el estrato
bajo, ya que en estos ltimos dos la cantidad de datos de las otras dos
variedades (CP72-2086 y CP88-1165) era mucho mayor.
En la tabla XIII se observa que s existe diferencia estadsticamente
representativa entre los estratos medio bajo y bajo litoral y entre litoral medio no
existe diferencia estadsticamente representativa, por lo mencionado
anteriormente
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
78/111
46
En la figura 14 se demuestra que si aumenta la cantidad en meses de caa
para ser cosechada, aumenta la concentracin de almidn, es decir que con
caa madura habr mayor cantidad de almidn, debido a que la presencia de
componentes no-sacarosa aumenta pasando su tiempo ptimo de produccin
de sacarosa, esta grfica es representativa, ya que engloba las tres variedades,
los estratos altitudinales de desarrollo y la cantidad de datos necesaria, como
se muestra en las figuras 11, 12 y 13 que estn divididas por estrato altitudinal
no fueron tomadas en cuenta, ya que no demuestran ningn comportamiento
por la falta de datos para el anlisis.
La hiptesis planteada indica que existe diferencia significativa entre la
concentracin de almidn de las variedades CP72-2086, CP73-1547 y CP88-
1165. Por consiguiente, la hiptesis nula es aceptada y es rechazada la
hiptesis alternativa.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
79/111
47
6. LOGROS OBTENIDOS
A continuacin se muestran los logros obtenidos en los 6 meses de
realizacin de EPS, y posteriormente en la etapa final de anlisis de datos y
correlacin de resultados.
Se logr obtener el comportamiento de la concentracin de almidn de
las variedades de caa que constituyen el 87 por ciento de la materia
prima del Ingenio Trinidad, segn variedad de caa, estrato altitudinal y
edad de caa cosechada.
Se brind a la organizacin un proyecto donde se aplic un sistema de
investigacin y anlisis de contenidos de almidn presentes en jugo de
caa de azcar, que aport datos que sirvieron para la toma de
decisiones a nivel industrial, especficamente en el rea de fabricacin,
mejorando el proceso de produccin de azcar y aumentando la
productibilidad, ya que se decidi agregar alfa-amilasa al proceso de
fabricacin obteniendo menos galonaje de miel y aumentando la cantidad
de azcar por tonelada de caa.
Se obtuvieron resultados que presentaron a la empresa la aplicacin de
acciones correctivas y preventivas como estar preparados con qu tipode variedad que va ingresar al proceso, que dieron beneficio a la fbrica
con reduccin de costos en rea de operacin.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
80/111
48
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
81/111
49
CONCLUSIONES
1. La variedad de caa CP73-1547 posee la mayor concentracin de
almidn, respecto a las dems variedades, aunque variables como
estrato altitudinal y edad de caa varen.
2. La concentracin de almidn entre las tres variedades de caa de
estudio es diferente, y entre todas s existe diferencia estadsticamente
significativa con una confianza del 95 por ciento.
3. La concentracin de almidn aumenta mientras disminuye la altura
respecto al nivel del mar, siendo el estrato altitudinal litoral en el que se
encuentra la mayor concentracin de almidn para las variedades CP72-
2086 y CP88-1165; sin embargo, para la variedad CP73-1547 no se
observa el mismo comportamiento, ya que en el medio presenta la mayorconcentracin de almidn.
4. No existe diferencia estadsticamente representativa entre la
concentracin de almidn de los estratos medio y litoral.
5. Mientras aumente la edad de la caa para ser cosechada se genera
mayor cantidad de componentes no-sacaros, aumentando la
concentracin de almidn en los jugos de caa.
6. El almidn repercute en el proceso de fabricacin de azcar, generando
ms mieles, y disminuyendo la eficiencia del proceso.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
82/111
50
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
83/111
51
RECOMENDACIONES
1. Implementar un sistema de investigacin que ataque posibles
problemticas que integren factores agrcolas, agronmicos y de
fabricacin, lo cual ayudar a enfocar las medidas de control para
obtener producciones ms eficientes y rentables, con el objetivo de llegar
a obtener mayor concentracin de sacarosa y produccin de azcar.
2. Adicionar enzimas termoestables en forma continua durante el proceso
de fabricacin de azcar, para lograr una mejor recuperacin de
sacarosa y agotamiento de las mieles finales.
3. Implementar un sistema de control ms riguroso para la limpieza y
despunte de la caa de azcar, ya que es en las hojas y los tallos de la
misma donde se encuentra el mayor contenido de almidn.
4. Conocer otras variedades promisoras de caa de azcar que puedan
beneficiar la recuperacin de sacarosa y contengan menos contenido de
almidn.
5. Aplicar a las plantaciones de caa de mayor floracin inhibidores de
floracin.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
84/111
52
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
85/111
53
BIBLIOGRAFA
1. BRUNATTI, Carlos; MARTN, Ana Mara. Introduccin a la
espectroscopia de absorcin molecular ultravioleta, visible e
infrarrojo cercano. [en lnea]. http://materias.fi.uba.ar/. [Consulta:
28 de agosto de 2013].
2. BUENAVENTURA, C. N. et al. Manual de laboratorio para la industria
azucarera. Colombia: Tecnicaa, 1989. 227 p.
3. __________. Manual de laboratorio para la industria azucarera.
Colombia: Tecnicaa, 1989. 227 p. 4.
4. CENGICAA. El cultivo de la caa de azcar en Guatemala.
Guatemala: Artemis Edinter, 2012. 512 p.
5. __________. Censo variedades Guatemala. [en lnea]
http://www.cengicaa.org.[Consulta: 28 de agosto de 2013].
6. CHEN, JCP. Manual del azcar de caa; para fabricantes del azcar de
caa y qumicos especializados. Mxico: Limusa. 1991. 1200 p.
7. Concejo Editorial QUIMICAWEB. Efecto del estrs por
sobrehumedecimiento del suelo en la dinmica del ndice de
cultivos tropicales, Instituto Nacional de Ciencias Agrcolas Cuba.
vol. 28, nm. 4, 2007. 40 p.
http://materias.fi.uba.ar/http://www.xn--cengicaa-j3a.org/http://www.xn--cengicaa-j3a.org/http://materias.fi.uba.ar/ -
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
86/111
54
8. CONCEJO EDITORIAL TECNOLOGIAS LIMPIAS. Etapas y equipos del
proceso. [en lnea] http://www.tecnologiaslimpias.org/. [Consulta:
25 de agosto de 2012].
9. FERNANDES, Antonio. Clculos na agroindustria da cana-de-acar.
3a ed. Brasil: STAB, 2011. 416 p.
10. LARRAHONDO, Jess Elicer. Composicin y caractersticas qumicas
de la caa de azcar. Colombia: Universidad del Valle, 2012. 110
p.
11. MILLER, James; MILLER, Jane. Estadstica y quimiometra para
qumica analtica. 4a ed. Espaa: Prentice Hall, 2002. 278 p.
12. OROZCO VSQUEZ, HCTOR. Et al. Catlogo de variedades
promisoras de caa de azcar de la agroindustria azucarera
guatemalteca. Guatemala: CENGICANA. 2004. 40 p. [en lnea]
http://cengidoc.cengican.org.[Consulta: 26 de agosto de 2013]
13. PORTA, Antonio. Fabricacin del azcar. Espaa: Salvat, 1955. 809 p.
14. REIN, Peter. Ingeniera de la caa de azcar. Alemania: Bartens, 2012.
880 p.
15. SPENCER, Guilfor; MEADE, George. Manual del azcar de caa. 9a
ed. Espaa: Montaner y Simn, 1967. 940 p.
http://www.tecnologiaslimpias.org/http://cengidoc.cengican.org/Portal/Compartir/MANUALES/%20Catalogo%20Variedades.pdfhttp://cengidoc.cengican.org/Portal/Compartir/MANUALES/%20Catalogo%20Variedades.pdfhttp://www.tecnologiaslimpias.org/ -
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
87/111
55
APNDICES
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
88/111
56
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
89/111
57
Apndice 1. Tabla de requisitos acadmicos
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
90/111
58
Apndice 2. Diagrama de Ishikawa
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
91/111
59
Apndice 3. rbol de problema
Fuente: elaboracin propia.
-
7/24/2019 Determinacin de La Concentracin de Almidn Por Caracterizacin 08_1492_q
92/111
60
-
7/24/2019 Determinac