DISEÑO DE UN PROCESO INTEGRAL DE PRODUCCIÓN DE PAPAÍNA PRESENTE EN LOS RESIDUOS DE LA LECHOSA “CARICA PAPAYA L”

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO I

DISEÑO DE UN PROCESO INTEGRAL DE PRODUCCIÓN DE PAPAÍNA PRESENTE EN LOS RESIDUOS DE LA LECHOSA “CARICA PAPAYA L”

Presentado ante la Ilustre

Universidad Central de Venezuela

Por la Br.

García, Ashley

Para optar al Título de Ingeniero Químico

Caracas, Mayo de 2021

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO I

DISEÑO DE UN PROCESO INTEGRAL DE PRODUCCIÓN DE PAPAÍNA PRESENTE EN LOS RESIDUOS DE LA LECHOSA “CARICA PAPAYA L”

TUTOR ACADÉMICO: Prof. Jaime Hernández

                             Prof. Francisco Yánez

Presentado ante la Ilustre

Universidad Central de Venezuela

Por la Br.

García, Ashley

Para optar al Título de Ingeniero Químico

Caracas, Mayo de 2021

Índice general

Capítulo I: Fundamentos de la investigación        1

1.1.- Planteamiento del problema        1

1.2.- Antecedentes        2

1.3.- Objetivos        8

Objetivo general        8

Objetivos especificos        8

Capítulo II: Marco teórico referencial        9

2.1.- Lechosa “Carica Papaya L”        9

2.2.- Enzimas Proteolíticas        11

2.3.- La Papaína y sus principales aplicaciones        12

2.3.1.- Aplicaciones en la industria cervecera        14

2.3.2.- Aplicaciones en las industrias cárnicas        14

2.3.3.- Aplicaciones en la industria de los saporizantes        15

2.3.4.- Aplicaciones en la industria farmacéutica        15

2.3.5.- Aplicaciones en la industria de productos cosméticos        15

2.3.6.- Consideraciones adicionales de las diversas aplicaciones de la papaína.        16

2.4.- Métodos de extracción de papaína        16

2.4.1 Extracción con disolventes        16

2.4.2 Extracción asistida por microondas        18

2.4.3  Extracción asistida por ultrasonido        19

2.5.- Proceso de producción convencional de papaína        20

2.6.- Procesos alternativos de producción de papaína.        20

2.7.- Parámetros económicos para determinar la rentabilidad de un proyecto        21

2.7.1 Tasa de retorno mínima atractiva (TREMA)        21

2.7.2 Tasa interna de retorno (TIR)        22

2.7.3 Valor actual neto (VAN)        22

Capítulo IV: Marco Metodológico        23

4.1.- Búsqueda bibliográfica        23

4.2.- Estado del arte de proceso convencional de producción        23

4.3.- Estudio de mercado de la papaína        24

4.4.- Determinación de las tecnologías alternas para la producción de papaína        24

4.5.- Creación del diseño conceptual del proceso alterno de producción de papaína.        24

4.6.- Determinación de la rentabilidad del proyecto        24

Capitulo V: Plan de trabajo        25

Referencias bibliográficas        26

Índice de tablas

Tabla 2.- Aminoácidos presentes en la papaína [Cano y Colb, 2004].        13

Tabla 3.- Plan de trabajo del proyecto.        25

Índice de figuras

Figura 1.- Producción de Papaya en Venezuela desde 1960 – 2020. [FAO, 2021]        9

Figura 2.- Importaciones y exportaciones de Papaya en Venezuela para el periodo 1960 - 2020 (FAO, 2021)        10

Figura 3.- Descripción botánica de la Carica Papaya [Manual práctico de cultivo de Papaya, 2002].        10

Figura 4.- Aspecto del interno del fruto de la lechosa [CropLife, 2009].        11

Figura 5.- Estructura propuesta para la papaína [García, 2019]        13

Figura 6.- Consumo mundial de papaína [Larez, 2017].        14

Figura 7.- Usos de la papaína en el mundo [Fernández, 2005].        16

Figura 8.- Espectro electromagnético [Larez, 2017].        18

Figura 9.- Diagrama de Flujo resumen de la metodología a seguir en el proyecto.        23

Capítulo I: Fundamentos de la investigación

A continuación se presenta la motivación o planteamiento del problema en estudio, en la cual se expresa la importancia del porque realizar esta investigación. También en este capítulo se presentan los objetivos (general y específicos), así como también los antecedentes que sirven de apoyo al estudio.

1.1.- Planteamiento del problema

La Carica Papaya es una especie de planta arbustiva del género Carica ubicada en la familia Caricaceae. Su fruto se conoce comúnmente como papaya o lechosa; la misma se caracteriza por ser de color verde - amarillenta y de pulpa rojiza. Muy apreciada por sus propiedades nutritivas ya que contiene vitaminas B1, B2 y B3 que regulan el sistema nervioso y el aparato digestivo, fortifican el músculo cardíaco, protegen la piel, el cabello y son esenciales para el crecimiento; además contiene vitaminas A y C, es rica en minerales como calcio, fósforo, magnesio, hierro, azufre, silicio, sodio y potasio. Adicionalmente el contenido de fibra mejora la digestión y posee propiedades astringentes. Asimismo, su cáscara y otras partes de la lechosa (como las semillas) contienen la sustancia llamada papaína, la cual es responsable de la mayoría de las propiedades explicadas anteriormente.

La papaína es una enzima del tipo proteolítica, es decir permite la hidrólisis de las proteínas animales y vegetales, haciendo que los enlaces de estas se rompan y la digestión de las mismas se haga de forma más sencilla, ya que sus funciones son similares a la pepsina (enzima presente en el estómago humano). Por otro lado, es empleada en la industria medicinal para el control de insuficiencias gástricas y en el tratamiento de enfermedades digestivas tales como, gastritis o acidez estomacal, debido a que el consumo de lechosa contribuye a neutralizar el exceso de ácido en el estómago (Por lo que es empleada en la fabricación de digestivos y anti inflamatorios).  Pero la Papaína no solo se limita a ser un buen digestivo, si no también posee numerosas aplicaciones, ya que puede usarse como ablandador de carnes, cuajo para la producción de quesos y compuesto clarificante en los mostos de cerveza, en la industria farmacéutica es utilizada por su capacidad cicatrizante. Esta se obtiene usualmente del Latex de la papaya; sin embargo, todas las partes de la planta de lechosa pueden usarse para la extracción de papaína, excepto la raíz. Una fuente potencial es la semilla, cuya ventaja es el aprovechamiento de la fruta madura, ya que ésta no contiene suficiente papaína.

Industrialmente, la extracción de la papaína suele hacerse por secado y purificación del Látex, sin embargo, esta técnica no permite el aprovechamiento de toda la enzima presente en el fruto. Comercialmente hablando lo único que se consume de la lechosa corresponde a la pulpa, por lo que la cáscara y las semillas suelen ser un desecho de la misma, ocupando entre un 25% y 30% del contenido total de la fruta. Por tanto, ya que Venezuela posee una gran cantidad de producción de papaya, donde su consumo produce grandes cantidades de desperdicios que contienen papaína que es altamente demandada en diversas industrias (ya que se trata de un producto cuyas propiedades no han podido ser reproducidas en una enzima sintética) y en base a que solo existe una forma de producción de Papaína a escala industrial de una manera poco eficiente, entonces es preciso realizar un estudio del estado del arte del proceso de producción convencional de Papaína a escala industrial actual y proponer otra alternativa industrial empleando diversos residuos de la Lechosa, con el fin de compararlos económicamente y visualizar la factibilidad de los mismos.

...