EVALUACIÓN DEL LA PRODUCCIÓN DE HIDROLIZADO DE COLAGENO A PARTIR DE LOS RESIDUOS DE WET-BLUE Y WET-WHITE

EVALUACIÓN DEL LA PRODUCCIÓN DE HIDROLIZADO DE COLAGENO A PARTIR DE LOS RESIDUOS DE WET-BLUE Y WET-WHITE

ANDREA CAROLINA NIETO CORTÉS
ANDREY CAMILO PEDRAZA GROSSO

ANTEPROYECTO DE GRADO

INGENIERÍA QUÍMICA

DIRECTOR

DRA. ING. NUBIA YINETH PIÑEROS CASTRO

UNIVERSIDAD DE BOGOTÁ JORGE TADEO LOZANO

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA DE QUÍMICA

BOGOTÁ D.C.

NOVIEMBRE, 2016

1. Justificación

Las curtiembres en Bogotá representan una parte fundamental en la economía y  la generación de empleo con más de mil familias dependientes de esta actividad económica.

Según la Muestra Mensual Manufacturera - MMM del DANE, la producción de cuero en Colombia registró un crecimiento de 4.5% para el periodo de enero a mayo de 2015. Respecto a las ventas se observa una variación positiva de 2.8% y la generación de empleo en este sector muestra un incremento de 6.3% en los primeros cinco meses de 2015, en el primer semestre del 2015 las exportaciones de Wet-Blue fueros de US$ 49.9 millones de los cuales Bogotá y Cundinamarca representan el 24%. (Alarcon, 2015)

Hoy en día estas empresas se enfrentan a un gran problema medio ambiental debido a sus vertimientos y disposición final de los residuos sólidos. Las virutas desechadas por la rebajadora son un residuo que es utilizado para hacer suelas pero la demanda es muy baja por lo que el resto se composta, lo cual no es muy bueno debido a que impacta la calidad del suelo y aguas subterráneas por medio de la lixiviación.

El principal  problema de los residuos sólidos es que los cueros curtidos con cromo (Wet-Blue) tienen altas concentraciones de sales de cromo trivalente,  el Cr+3 tiene un bajo impacto en los suelos, esto debido a la elevada capacidad de adsorción en los suelos arcillosos y/o con altos contenidos de materia orgánica, a diferencia del Cr+6 que es muy inestable. El Cr+3 puede pasar a Cr+6 dependiendo del potencial de oxidación y el pH del suelo. También el Cr+3 en bajas concentraciones constituye un micro elemento esencial en los animales,  a diferencia del Cr+6 que es tóxico en bajas concentraciones. (Chávez 2010)

En este proyecto se plantea aprovechar el volumen de estos residuos desechados con el fin de minimizar el impacto ambiental y aprovecharlo de manera productiva por medio de una hidrólisis alcalino-enzimática y el hidrolizado obtenido pueda ser usado  como materia prima de otras industrias.

1. Marco teórico

1. Proceso de curtido de pieles

A continuación se presentan las diferentes etapas del cultivo.

1. Desencalado

Esta etapa tiene como objetivo remover la cal, el sulfuro y demás insumos alcalinos de la piel, utilizando principalmente sales de amonio, ácidos orgánicos tamponados, azúcares y melazas, ácido sulfoftálico, entre otros. Permite neutralizar la piel y detener su hinchamiento.

1. Purga enzimática

Permite aflojar las fibras de colágeno con enzimas proteolíticas, pancreáticas y/o bacterianas y limpiar la piel de restos de epidermis, pelo y grasa no eliminados en operaciones anteriores.

1. Piquelado

Llevar las pieles al pH requerido para el curtido (entre 2.8 y 3.5) con sal y ácidos (sulfúrico, clorhídrico o fórmico). Adicionalmente, detener cualquier tendencia al hinchamiento ácido y fijar las sales de cromo entre las células

1. Curtido

1. Wet-Blue

Transformar la piel en un producto resistente a la putrefacción (wet-blue), haciendo reaccionar el colágeno de la piel con el agente curtiente, principalmente con sales de cromo trivalente.

En general, todo curtido a cromo es iniciado en pH bajo, a esta condición la afinidad de las sales de cromo por la proteína es mínima, ideal para la penetración del curtiente. Después de la  adecuada penetración y absorción, el pH es gradualmente elevado a 3.8 o 4 mediante agentes basificantes produciendo una reacción entre las sales de cromo y la proteína (Frankel, 1989).

1. Wet-White

Los cueros wet-white se producen con combinaciones de taninos sintéticos, taninos vegetales, glutaraldehídos y minerales, como sales de aluminio y de circonio.  El curtido wet-white permite fabricar cueros libre de cromo, con el mismo equipo que utilizan las curtiembres que normalmente curten al cromo. (Frankel, 1989)

1. Escurrido

Se elimina la mayor cantidad de agua, por medio de una operación mecánica con el fin de preparar el cuero para el rebajado.

1. Rebajado

Las pieles entran a una operación mecánica de rebajado, en una maquina provista de cuchillas que giran a gran velocidad, para dan un grosor uniforme al cuero.

1. Métodos de caracterización

1. Determinación de Grasa

El contenido de grasas va a ser determinado por el método de AOAC de una muestra de viruta libre de humedad, fundamentado por la extracción de grasas con hexanos.

1. Determinación de proteínas

El contenido de colágeno se va a determinar valorando el nitrógeno total bajo el procedimiento de Kjeldahl obtenido por el método AOAC,la viruta debe estar libre de humedad.

1. Determinación de Cromo

El contenido de cromo se va a determinar bajo el método EPA 7190 espectrofotómetros de absorción atómica (AAS).

1. Determinación de humedad

Se va a determinar según lo establece la norma para cueros INEN 0565, se deben pesar una muestra a una temperatura de 100°C hasta que la masa se haga constante.

1. Hidrolizado de proteínas

La hidrólisis de las proteínas se realiza por medio de proteasas; que enzimas que hidrolizan las cadenas poli peptídicas de los sustratos proteicos, se realiza normalmente en un reactor, donde se debe controlar la agitación, pH, temperatura y tiempo de proceso.

El grado de hidrólisis es la propiedad fundamental de un hidrolizado y va a determinar sus características y así mismo su posible uso. Se define como el porcentaje de enlaces peptídicos rotos en relación a proteína original (Ricardo Benitez, 2008).

En este caso, se utilizan enzimas proteolíticas son las que hidrolizan los enlaces peptídicos, ciertos alimentos contienen enzimas proteolíticas.

La papaya y la piña son dos de las fuentes de plantas más ricas, como se atestigua por su uso tradicional como “ablandadores” naturales para la carne. La papaína y la bromelina son los nombres respectivos para las enzimas proteolíticas que se encuentran en estas frutas (M. Barros, 1998).

El hidrolizado de colágeno es la mezcla de polipéptidos con una distribución de pesos moleculares que es función del grado de hidrolisis alcanzado. Esta sustancia tal y como se obtiene en la reacción de hidrolisis tiene aplicaciones limitadas debido al alto contenido de humedad y la presencia de cromo en el producto, por lo cual es necesario realizar un acondicionamiento adicional (Andrea Diaz, 2006).

1. Estado del arte

En la escuela superior politécnica de Chimborazo se realizó la obtención de colágeno por hidrólisis alcalina-enzimática del residuo de “Wet-Blue” en el proceso de curtición, donde se tomaron 50g de Wet-Blue, se caracterizó para determinar los parámetros de la hidrólisis (T=40°C-70°C, pH= 8-10), luego se agregó al reactor 0.1g Na(OH)/ g Virutas, enzimas de la piña “bromelina” y agua, obteniendo el hidrolizado de colágeno y la torta de cromo. Este proyecto se aplicó el hidrolizado de colágeno como lubricantes para el cuero (Diaz, 2006).

Un estudio realizado por la Universidad de las Américas se tomó una muestra de 3Kg de virutas, se caracterizó la muestra y  por medio de la estequiometria se calculó el ácido sulfúrico necesario para quitar el cromo de la piel.  Luego varió el tiempo de reacción y la concentración de enzima, teniendo como tiempo optimo 8 horas y una concentración de enzimas del 6%. Obteniendo una recuperación de 2.45% de colágeno lo que demuestra que existe influencia de la concentración de la enzima y del tiempo de procesamiento.

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