Producción De Dextrinas A Partir De Almidón Nativo De Yuca Por Ruta Seca En Una Agroindustria Rural

BIOTECNOLOGIA

Producción de Dextrinas a partir de Almidón Nativo de Yuca por Ruta Seca en una Agroindustria Rural

Dextrin Production from Cassava Native Starch by Dry Route in a Rural Agroindustry

Reinaldo J. Velasco*, William A. Luna, Julián A. Mera y Héctor S. Villada

Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Departamento de Agroindustria, Calle 5 No. 4-70. Popayán, Cauca, Colombia

(e-mail: rvelasco@unicauca.edu.co)

*autor a quien debe ser dirigida la correspondencia

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Resumen

En una agroindustria rural se utilizó yuca variedad MCOL 1505 para obtener dextrinas por ruta seca, siguiendo técnicas propuestas a nivel de laboratorio y probadas en planta piloto. La concentración óptima del almidón fue 37.8 % (w/v) y el pH final tuvo una media de 3.1. El presecado se realizó con aire entre 55 y 60 ºC con un flujo de 0.21 m3/s con un sistema de homogenización, durante 120 minutos para una humedad del 3 al 5 % de los pellets. Para la conversión a dextrina se utilizó un flujo de aire de 0,1 m3/s a 150 ºC, un sistema de homogenización, y el tiempo de conversión fue de 45 minutos. Se obtuvo dextrina de yuca de calidad similar a la dextrina comercial de almidón de maíz. Se comprobó a nivel industrial que las condiciones experimentales determinadas en el laboratorio continuaron siendo válidas a excepción de las operaciones de mezclado y secado.

Palabras clave: dextrinas, yuca, almidón nativo, pellets, ruta seca

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Abstract

In a rural agricultural industry, cassava variety MCOL 1505 was used to obtain dextrin using a dry route developed in the laboratory and tested in a pilot plant. The optimum concentration of starch was 37.8 (w / v) and the final pH had an average of 3.1. The pre-drying process was conducted with air between 55 and 60 °C at a flowrate of 0.21 m3/s with a homogenization system, during 120 minutes for pellets of 3 to 5% moisture. For the conversion of cassava to dextrin an airflow of 0.1 m3/s at 150 °C and a homogenization system were used, being the conversion time of 45 minutes. Cassava dextrin of quality similar to the commercial corn starch dextrin was obtained. It was found that experimental conditions determined in the laboratory continued to be valid at industrial level except for the mixing and drying operations.

Keywords: dextrin, cassava, native starch, pellets, dry route

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INTRODUCCIÓN

En Colombia el almidón de yuca se obtiene en pequeños establecimientos agroindustriales rurales llamados rallanderías cuyo principal producto es el almidón agrio (hidrolizado) utilizado en panaderías. En el proceso de extracción del almidón en las rallanderias se pueden distinguir las siguientes etapas: lavado, rallado, filtración (de la cual sale una lechada de almidón) y sedimentación (de la cual sale una pasta de almidón) (Acosta et al., 2006).

El almidón esta compuesto aproximadamente entre un 15-20 % de amilosa y el resto de amilopectina y muestra propiedades especiales que pueden ser usadas para diferentes propósitos. Algunas de estas propiedades no son apropiadas para ciertas aplicaciones específicas, pero existen métodos disponibles para modificarlas. Las principales modificaciones pueden clasificarse en físicas, químicas, enzimáticas y combinadas. Los tratamientos químicos están basados en la disponibilidad de un gran número de radicales hidroxilo en las moléculas de almidón, estos radicales pueden reaccionar en diferentes vías con diferentes reactivos. Existe una creciente demanda de los almidones modificados, los cuales son utilizados con fines específicos (Moorthy, 1994). Por ejemplo los almidones oxidados se utilizan en la preparación de salsas y mayonesas y en la elaboración de encolados, los almidones fosfatados son recomendados para alimentos refrigerados, congelados y en la elaboración de gelatinas y gomas coloidales, y las dextrina que también son almidones modificados, son usados en la elaboración de pegamentos (Wurzburg, 1986).

Técnicamente, las dextrinas son productos de la degradación parcial del almidón, obtenidas por medio de temperatura y/o catalizadores, en un mecanismo de conversión que involucra procesos de ruptura hidrolítica, reorganización de moléculas y repolimerización. La dextrina tiene la misma fórmula empírica del almidón original (C6H10O5)n, donde en el almidón el valor de n es completamente largo pero en las dextrinas decrece progresivamente con la degradación del almidón. La dextrina es considerada químicamente un polímero intermedio entre el almidón y la dextrosa, se presenta como un sólido amorfo color crema hasta marrón, soluble en agua fría e insoluble en alcohol (Aristizábal et al., 2007).

El origen del almidón es muy importante para la manufactura de dextrinas, ya que de esto depende su calidad y sus propiedades. El almidón de yuca ha sido reconocido como la materia prima más adecuada para la producción de dextrinas de alta calidad (Prime Quality Dextrins). El proceso de producción de dextrinas es esencialmente el mismo para todos los almidones, pero la facilidad de conversión cambia con el tipo de almidón y su calidad. Almidones de cualquier variedad de yuca pueden ser utilizados para la producción de dextrinas, sin embargo la conversión se favorece para variedades de alto contenido de amilopectina debido al alto numero de cadenas ramificada (Aristizabal et al., 2007).

Para la obtención de dextrinas de yuca por vía seca, se ha propuesto y desarrollado una nueva técnica, consistente en la conversión en lecho fijo de pelets de almidón de yuca, la cual resulta ser de mayor aplicabilidad en términos técnicos, económicos, sociales y ambientales para la agroindustria rural colombiana, particularmente de las llamadas rallanderías, en comparación con las tecnologías disponibles actualmente para la producción de dextrinas. El proceso propuesto es prácticamente limpio y con bajos requerimientos de inversión al permitir utilizar directamente la torta húmeda de almidón sin necesidad de costosas instalaciones de presecado, elimina la generación de polvos y permite obtener un producto de fácil manejo y empaque. El catalizador usado fue ácido clorhídrico, con una concentración de 37 % (v/v) para mantener un pH cercano a tres. La etapa de mezcla es de particular importancia porque el catalizador debe ser distribuido completamente sobre los gránulos de almidón y así lograr una buena penetración; de lo contrario se presentarán problemas de carbonización de las partículas de almidón. El ácido requiere estar suficientemente diluido, dado que la velocidad de difusión dentro del gránulo es directamente proporcional al contenido de agua del almidón (Aristizábal et al., 2007).

Después de la etapa de mezclado se obtienen pelet con una relación L/D igual a 1,25 y una humedad del 45 %. Posteriormente se realiza un presecado con temperatura entre 50-60 oC hasta una humedad del 5 %. A continuación el pelet es sometido a altas temperaturas. El estudio de Aristizábal et al. (2007), proponen a nivel de planta piloto la utilización de un secador lecho fijo para las etapas de presecado y conversión. Dependiendo de la temperatura que se maneje se pueden obtener dos clases de dextrinas: blancas y amarillas. Las dextrinas amarillas o canarias son obtenidas a temperaturas entre 150-220 °C, pH bajo y tiempo largos de tostación 6-18 horas. Presentan un distintivo color que va desde crema a amarillo. La mayoría son solubles 100 % en agua fría. Estas dextrinas resultan de la combinación de dos mecanismos: hidrólisis y repolimerización, los cuales tienen lugar en sucesión. Se usan en la elaboración de adhesivos para la industria del papel, como aglutinantes, plastificantes, agentes de relleno, encapsulantes de aromas, sustituto de grasas, flexibilizantes y en la elaboración de antibióticos (Balagopalan y Padmaja, 1988).

El objetivo del presente estudio fue probar la técnica propuesta Aristizábal et al. (2007), e implementar la línea de proceso en la producción de dextrinas a partir de almidón nativo de yuca por ruta seca en una agroindustria rural.

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

Como fuente de almidón se utilizó yuca variedad MCOL 1505 (algodona), del departamento del Cauca. Su extracción se realizó en la planta industrial Todoyuca ubicada en Pescador (Cauca-Colombia), utilizando el método descrito por Acosta et al. (2006), que es el normalmente empleado en los procesos industriales para la obtención de almidón nativo de yuca.

El catalizador utilizado fue acido clorhídrico con una concentración entre 30 y 40 % (v/v), según metodología propuesta por Moorthy (2000), para la acidificación de suspensiones de almidón.

Se utilizaron dos clases de aglutinantes: dextrina y pasta de almidón (4 % de sólidos), para cada caso se utilizaron dos concentraciones de aglutinante, que fueron 1,5 % (w/w) y 3 % (w/w), respectivamente.

Métodos

Mezcla del catalizador. Se realizaron ensayos para establecer la concentración óptima del almidón manteniendo un pH alrededor de tres. Se evaluaron dos métodos para el mezclado del catalizador con el almidón: mezcla directa con lechada de almidón (producto de la etapa de filtración) y mezcla con suspensión de almidón (producto de la etapa de sedimentación). En ambos casos se determinó el factor ácido, que es la cantidad de acido necesario para llevar una suspensión de almidón-agua hasta el pH requerido para iniciar la dextrinización. Para el mezclado del almidón con el catalizador se empleo una mezcladora marca Hobart durante

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