Aprovechamiento potencial de residuos de la agroindustria caldense según su composición estructural

  • Ciliana Flórez Montes Departamento de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, Campus La Nubia, Manizales, Caldas, Colombia
  • Andrés Felipe Rojas González Departamento de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, Campus La Nubia, Manizales, Caldas, Colombia
Palabras clave: residuos agroindustriales, celulosa, hemicelulosa, lignina, extractivos

Resumen

El presente documento tiene como objetivo la identificación de los principales residuos de la agroindustria en el departamento de Caldas, la caracterización estructural de estos y proponer un aprovechamiento potencial. La caracterización estructural se lleva a cabo mediante la determinación de los componentes estructurales (celulosa, hemicelulosa y lignina) y no estructurales (extractivos y cenizas) de cada uno de los residuos agroindustriales. Teniendo en cuenta estos resultados, se identifican las aplicaciones potenciales de los residuos estudiados según sus porcentajes de celulosa, hemicelulosa, lignina y extractivos. Los resultados indican que las semillas de naranja y mandarina, el vástago de tomate de árbol y las cáscaras de mango, guanábana, maracuyá y plátano tienen un aprovechamiento potencial en la industria del papel, textil, alimenticia y azúcares fermentables, en la fabricación de biomateriales y en la obtención de éter y ésteres de celulosa, debido al porcentaje de celulosa presente en éstos. Los residuos con porcentajes importantes de hemicelulosa, como las cáscaras de piña y tomate de árbol y las semillas de tomate de árbol, pueden ser utilizadas en la industria química, alimenticia y farmacéutica. Las cáscaras de mango, guanábana y lulo, y la borra de café presentan altos contenidos de lignina por lo que representa una fuente potencial de compuestos como la vainillina y los lignosulfonatos, que tienen aplicaciones en la industria alimenticia y química. Las cáscaras de maracuyá, piña y mango tienen aplicaciones en la industria alimenticia y farmacéutica debido a su contenido de extractivos. 

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Asuntos:

Ingeniería Química

Disciplinas:

Ingeniería Química,

Referencias bibliográficas

• Abril A y Navarro E. 2012. Etanol a partir de biomasa lignocelulósica. 1ra ed. Aleta Ediciones, Analucía. 101p.

• Agyekum AK y Nyachoti CM. 2017. Nutritional and metabolic consequences of feeding high-fiber diets to swine: A review. Engineerin, 3(5): 716-725. https://doi.org/10.1016/J.ENG.2017.03.010

• Albarracín KG, Jarmillo LI y Albuja M. 2015. Obtención de bioetanol anhidro a partir de paja (Stipa ichu). Revista Politécnica, 36(2): 109-117. https://doi.org/10.1016/J.ENG.2017.03.010

• Almardeai S, Bastidas-Oyanedel JR, Haris S y Schmidt JE. 2017. Avicennia marina biomass characterization towards bioproducts. Emirates Journal of Food and Agriculture, 29(9): 710-715. https://doi.org/10.9755/ejfa.2017.v29.i9.109

• Álvarez A, Salgado R, García E, Domínguez MM, Granados JM, Aguirre A, Carmona R, Morales A, Herrera PJ, Licea A y Mendoza AM. 2012. Aprovechamiento integral de los materiales lignocelulósicos. Revista Iberoamericana de Polímeros, 13(4): 140-150. http://www.ehu.eus/reviberpol/pdf/SEPT12/alvarez.pdf

• Alzate LM, Jiménez C y Londoño J. 2011. Aprovechamiento de residuos agroindustriales para mejorar la calidad sensorial y nutricional de productos avícolas. Producción + limpia, 6(1): 108-127. http://www.scielo.org.co/pdf/pml/v6n1/v6n1a10.pdf

• Aragonès G, Danesi F, Del Rio, D y Mena P. 2017. The importance of studying cell metabolism when testing the bioactivity of Phenolic compounds. Trends in Food Science & Technology, 69: 230-242. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.02.001

• Arévalo W. 2015. La Biomasa: Una Alternativa Energética Proveniente de la Vida Misma. p. 80-90. Montenegro-Mora LA (Ed). Las energías sustentables y sostenibles en el departamento de Nariño. UNIMAR, Nariño.

• Barbosa L. 2013. Desarrollo y evaluación de nuevos sistemas de envases activos de uso alimentario. Tesis de Doctorado en Nutrición y Bromatología, Universidad de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela.

• Barroso M. 2010. Pretratamiento de biomasa celulósica para la obtención de etanol en el marco de una biorrefinería. Tesis de Pregrado en Ingeniería Forestal, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

http://oa.upm.es/10559/1/MIGUEL_BARROSO_CASILLAS.pdf

• Basu P. 2010. Biomass Characteristics. p. 27-63. Basu P (Ed). Biomass Gasification and Pyrolysis. Practical Design and Theory. Elsevier, Kidlington. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

• Belén-Camacho DR, Sánchez ED, García D, Moreno-Álvarez MJ y Linares O. 2004. Características fisicoquímicas y composición en ácidos grasos del aceite extraído de semillas de tomate de árbol (Cyphomandra betacea Sendt) variedades roya y amarilla. Grasas y aceites, 55(4): 428-433.

http://www.ingentaconnect.com/content/doaj/00173495/2004/00000055/00000004/art00013

• Cabarcas E, Guerra AF y Henao CA. 2012. Extracción y caracterización de pectina a partir de cáscaras de plátano para desarrollar un diseño general del proceso de producción. Tesis de Pregrado en Ingeniería Química, Universidad de Cartagena, Cartagena de Indias. http://190.242.62.234:8080/jspui/bitstream/11227/109/1/Trabajo%20de%20grado-Extraccion%20y%20caracterizacion%20de%20pectina%20apartir%20de%20cascaras%20de%20platano%20para%20desarrollar%20un%20dise%C3%B1o%20genera~1.pdf

• Cai J, He Y, Yu X, Banks SW, Yang Y, Zhang X, Yu Y, Liu R y Bridwater A. 2017. Review of physicochemical properties and analytical characterization of lignocellulosic biomass. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76: 309-322.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.072

• Campos MJ. 2015. Nuevos procesos catalíticos para la obtención de furfural. Tesis de Doctorado en Química Física Aplicada, Universidad Autónoma de Madrid, Madrid.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.072

• Cardona CA, Orrego CE y Tamayo JA. 2012. Arcano, una oportunidad para el desarrollo de la agroindustria en el departamento de Caldas. 1ra ed. Universidad Nacional de Colombia, Manizales. 139.

• Carreño LC, Caicedo LA y Martínez CA. 2012. Técnicas de fermentación y aplicaciones de la celulosa bacteriana: una revisión. Ingeniería y Ciencia, 8(16): 307-335.

http://www.scielo.org.co/pdf/ince/v8n16/v8n16a12.pdf

• Chasquibol N, Arroyo E y Morales JC. 2008. Extracción y caracterización de pectinas obtenidas a partir de frutos de la biodiversidad peruana. Ingeniería Industrial, 26: 175-199. http://repositorio.ulima.edu.pe/handle/ulima/2438

• Chatterjee A, Hu X y Lam FLY. 2018. Case study 2: Development of hydrothermally stable functional materials for sustainable conversion of biomass to furan compounds. p. 251-272. Luque R y Lam FLY (Eds). Sustainable Catalysis: Energy-Efficient Reaction and Applications. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

https://doi.org/10.1002/9783527693030.oth2

• Coronado M, Vega S, Gutiérrez R, Vázquez M y Radilla C. 2015. Antioxidantes: perspectiva actual para la salud humana. Revista Chilena de Nutrición, 42(2): 206:212.

https://doi.org/10.4067/S0717-75182015000200014

• Cruz N, Bustos C, Aguayo MG, Cloutier A y Castillo R. 2018. Impact of the chemical composition of Pinus radiata wood on its physical and mechanical properties following thermos-hygromechanical densification. BioResources, 13(2): 2268-2282.

https://doi.org/10.15376/biores.13.2.2268-2282

• DANE. 2015. Encuesta Nacional Agropecuaria ENA 2015. DANE, Bogotá D.C.

• Del Val Gento V y Giraldo GA. 2016. Planta de cogeneración mediante gasificación de biomasa residual. Tesis de Pregrado en Ingeniería Industrial, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Valladolid.

http://www.eis.uva.es/energias-renovables/trabajos_07/Cogeneracion-Biomasa.pdf

• Demirbas A. 2010. Fuel from biomass. p. 33-74. Demirbas A (Ed). Biorefineries For Biomass Upgrading Facilities. Springer, Londres.

• Do Nascimento T, Damilano D, Gomes A, Bezerra FC, Rogrigues RF, Cordeiro D, Moraes CA, Ardaillon D, De Morais MA y Cezar RS. 2016. Potential for biofuels from the biomass of prickly pear cladodes: Challenges for bioethanol and biogas production in dry areas. Biomass and Bioenergy, 85: 215-222.

https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.12.005

• Galán XF. 2016. Potencial energético de la biomasa residual agrícola en Colombia. Tesis de Especialización en Gestión Ambiental, Fundación Universidad de América, Bogotá D.C.

• Gonzáles KD, Daza D, Caballero PA y Martínez Ch. 2016. Evaluación de las propiedades físicas y químicas de residuos sólidos orgánicos a emplearse en la elaboración de papel. Luna Azul, 43: 499-517. https://doi.org/ 10.17151/luaz.2016.43.21

• González R. 2002. Eugenol: propiedades farmacológicas y toxicológicas. Ventajas y desventajas de su uso. Revista Cubana de Estomatología, 39(2): 139-156.

http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-75072002000200005

• Han JS y Rowell JS. 1997. Chemical composition of fibers. p. 83-134. Rowell RM, Young RA y Rowell JK (Eds). Paper and Composites from Agro-Based Resourses. CRC press, Boca Ratón.

• Harshvardhan K, Sura M, Goswami A y Goswami T. 2017. Biological approach for the production of vanillin from lignocellulosic biomass (Bambusa tulda). Journal of Cleaner Production, 149: 485-490. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.02.125

• Hupa M, Karlström O y Vainio E. 2017. Biomass combustion Technology development – It is all about chemical details. Proceedings of the Combustion institute, 36(1): 113-134. https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.06.152

• Jiménez-Mora JP y Rodríguez-Romero W. 2018. Actividad de enzimas antioxidants eritrocitarias en una muestra de adultos jóvenes y mayores del Valle Central, Costa Rica. Revista Biomédica, 29(1): 13-24.

http://www.medigraphic.com/pdfs/revbio/bio-2018/bio181c.pdf

• Kumar A, Lee Y, Kim D, Rao KM, Kim J, Park S, Haider A, Lee DH y Han SS. 2017. Effect of crossilinking functionality of microstructure, mechanical properties, and in vitro cytocompatibility of cellulose nanocrystals reinforced poly (vinyl alcohol)/sodium alginate hybrid scaffolds. International Journal of Biological Macromolecules, 95: 962-973. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.10.085

• Londoño-Londoño J, Sierra J, Álvarez R, Restrepo AM y Pássaro CP. 2012. Aprovechamiento de los subproductos citrícolas. p. 343-367. Garcés LF (Ed). Cítricos: cultivo, porcosecha e industrialización. Corporación Universitaria Lasallista, Caldas.

• Maeda N, Katakura T, Fukasawa T, Huang AN, Kawano T y Fukui K. 2017. Morphology of woody biomass combustion ash and enrichment of potassium components by particle size classification. Fuel processing technology, 156: 1-8.

https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.09.026

• Maneerun T, Kawi S y Wang ChH. 2015. Biomass gasification bottom ash as a source of CaO catalyst for biodiesel production via transesterification of palm oil. Energy Conversion and Management, 92: 234-243.

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.12.057

• Martínez-Valverde I, Periago MJ y Ros G. 2000. Significado nutricional de los compuestos fenólicos de la dieta. Archivos latinoamericanos de nutrición, 50(1): 5-18.

• Mejía LF, Martínez HA, Betancourt JE y Castrillón CE. 2007. Aprovechamiento del residuo agroindustrial del mango común (Mangifera indica L.) en la obtención de azúcares fermentables. Ingeniería y Ciencia, 3(6): 41-62. http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/ingciencia/article/view/440

• Melissari B. 2012. Comportamiento de cenizas y su impacto en sistemas de combustión de biomasa. Memoria de Trabajos de Difusión Científica y Técnica, 10: 69-82. http://www.um.edu.uy/docs/6_comportamiento_de_cenizas_y_suimpacto_en_sistemas_de_%20combustion_de_biomasa.pdf

• Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. 2006. Plan Frutícola Nacional - Desarrollo de la fruticultura en Caldas. Gobernación de Caldas, Manizales. https://www.invima.gov.co/images/stories/resoluciones/resolucion2906de2007plaguicidasalimentos.pdf

• Muñoz-Muñoz D, Pantoja-Matta AJ y Cuatín-Guarín MF. 2014. Aprovechamiento de residuos agroindustriales como biocombustible y biorefinería, 12(2): 10-19. http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v12n2/v12n2a02.pdf

• Panesso EA, Calle MC y Meneses EJ. 2012. Salud bucal y xilitol: usos y posibilidades en caries y enfermedad periodontal en poblaciones “PEPE”. Revista Universidad y Salud, 14(2): 205-215. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0124-71072012000200010&lng=en&nrm=iso

• Pedraja A. 2016. Combustión, gasificación y pirólisis de lignosulfonato de calcio mediante TG-DSC-MS. Tesis de Pregrado en Técnico Industrial, Universidad de Cantabria, Cantabria. http://hdl.handle.net/10902/8166

• Peñaranda LV, Montenegro SP y Giraldo PA. 2017. Aprovechamiento de residuos agroindustriales en Colombia. Revista de Investigación Agraria Y Ambiental, 8(2): 141–150.

https://doi.org/http://dx.doi.org/10.22490/21456453.2040

• Pérez ÁT, Batista MA, Velásquez JC y García JM. 2013. Acetato de celulosa del bagazo de la caña de azúcar: plastificación y evaluación de propiedades. Ciencias Holguín, 19(4): 1-9. http://www.ciencias.holguin.cu/index.php/cienciasholguin/article/view/818/846

• Pradyawong S, Qi Q, Li N, Sun XS y Wang D. 2017. Adhesion properties of soy protein adhesives enhanced by biomass lignin. International Journal of Adhesion and Adhesives, 75: 66-73. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2017.02.017

• Prinsen P, 2010. Composición química de diversos materiales lignocelulósicos de interés industrial y análisis estructural de sus ligninas. Tesis de Maestría de Estudios Avanzados en Química, Universidad de Sevilla, Sevilla.

https://doi.org/10.7868/S0555109913030112

• Ramírez K, Rojas Ó, Alvarado P y Vega-Baudrit J. 2012. Obtención de xilosa a partir de desechos lignocelulósicos de la producción y proceso industrial de la piña (Ananas comusus). Uniciencia, 26: 75-89. https://biblat.unam.mx/es/revista/uniciencia/articulo/obtencion-de-xilosa-a-partir-de-desechos-lignocelulosicos-de-la-produccion-y-proceso-industrial-de-la-pina-ananas-comosus

• Rentería JL. 2014. Procesamiento de frutas de maracuyá (Passiflora edulis) para obtención de pectina, en Machala, 2013. Tesis de Pregrado en Ingeniería Agronómica, Universidad Técnica De Machala, Machala. http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/1045

• Ruales ÁV. 2015. Evaluación del Potencial Energético y Bioactivo de los Residuos Generados por la Producción y Transformación de la Uva. Tesis de Maestría en Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia, Manizales.

• Sánchez A. 2016. Modelado del proceso de extracción de ácido acético con recuperación del disolvente orgánico. Tesis de Pregrado en Ingeniería Química, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid. http://oa.upm.es/42845/1/TFG_ANA_SANCHEZ_LEVOSO.pdf

• Sánchez-Mendoza NA, Cruz-Castellanos M, Dávila-Ortiz G y Jiménez-Martínez C. 2016. Péptidos con actividad antioxidante provenientes de fuentes animales y vegetales. p. 117-142. Ramírez ME (Ed). Propiedades funcionales de hoy. OmniaScience, Barcelona. http://www.omniascience.com/monographs/index.php/monograficos/article/view/352/254

• Sandak A, Sandak J, Waliszewska B, Zborowska M y Mleczec M. 2017. Selection of optimal conversion path for willow biomass assisted by infrared spectroscopy. iForest Biogeosciences and Forestry, 10: 506-514. http://doi/10.3832/ifor1987-010

• Sanz A. 2016. Tecnología de la celulosa. La industria papelera. Escuela de Ingenierías Industriales – Uva (España). https://www.eii.uva.es/organica/qoi/tema-03.php, consulta octubre de 2017.

• Saval S. 2012. Aprovechamiento de residuos agroindustriales: pasado, presente y futuro. BioTecnología, 16(2): 14-16. https://smbb.mx/wp-content/uploads/2017/10/Revista_2012_V16_n2.pdf#page=14

• Shokri J y Adibkia K. 2013. Application of Cellulose and Cellulose Derivatives in Pharmaceutical Industries. p. 47-66. Van De Ven T y Godbout L (Eds). Cellulose - Medical, Pharmaceutical and Electronic Applications. InTech, Irán. https://doi/10.5772/55178

• Suárez N. 2010. Estudio de la sustitución parcial del fenol por lignina en la obtención de las resinas fenol-formaldehído utilizadas para la fabricación de tableros aglomerados OSB a partir de especies forestales colombianas. Tesis de Pregrado en Química Industrial, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira. http://hdl.handle.net/11059/2051

• Suhas, Gupta VK, Carrot PJM, Singh R, Chaudhary M y Kuchwaha S. 2016. Cellulose: A review as natural, modified and activated carbon adsorbent. Bioresource Technology, 216: 1066-1076. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.05.106

• Trapero YM. 2013. Farmacocinética y toxicología del 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído (vainillina) en modelos in vivo. Tesis de Doctorado en Ciencias de la Salud, Universidad de Oriente, La Habana. http://tesis.sld.cu/index.php?P=FullRecord&ID=254

• Vargas YA y Pérez LI. 2018. Aprovechamiento de residuos agroindustriales en el mejoramiento de la calidad del ambiente. Revista Facultad de Ciencias Básicas, 14(1): 1-14. https://revistas.unimilitar.edu.co/index.php/rfcb/article/view/3108/2874

• Yepes SM, Montoya LJ y Orozco F. 2008. Valorización de residuos agroindustriales – frutas – en Medellín y el sur del Valle del Aburrá, Colombia. Revista de la Facultad Nacional de Agronomía Medellín, 61(1): 4422-4431.

http://www.redalyc.org/pdf/1799/179914077018.pdf

Cómo citar
Flórez Montes, C., & Rojas González, A. F. (2019). Aprovechamiento potencial de residuos de la agroindustria caldense según su composición estructural. Revista Facultad De Ciencias Básicas, 14(2), 143–151. https://doi.org/10.18359/rfcb.3411
Publicado
2019-12-03
Sección
Artículos

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