PERFIL DEL PROYECTO DE TESIS PARA PARA OPTAR OPTAR EL TITULO PROFESIONAL PROFESION AL DE INGENIERO QUIMICO I. DAT DATOS GENE GENERA RALE LES S 1.1.TÍTULO Obte Obtenc nció ión n de alco alcoho holl etíl etílic ico o a part partir ir de papa papa ( solanum solanum tuberosum tuberosum) variedad UNICA.
1.2. NOMBRE COMPLETO DEL EJECUTOR EJECUTOR Elmer Jesús amos Orte!a "achiller en Ciencias con con #ención en en In!eniería $%ímica
1.3.TIPO DE INVESTIGACIÓN E&perimental.
1.4.ÁREA DE INVESTIGACIÓN "iotecnoló!ica.
1.5. NOMBRE COMPLETO DEL ASESOR ASESOR INDICANDO GRADO YO TÍTULO PROFESIONAL In!. #an%el 'nche osales. *ro+esor adscrito al ,epartamento de In!eniería $%ímica. Cate!oría - *rincipal. Condición - Nombrado.
1.!.. NOMBRE 1.! NOMBRE DEL PATROCINA ROCINADOR" DOR" INSTIT INSTITUCI UCIÓN ÓN O EMPRES EMPRESA A A LA QUE REPRESENTA. Universidad Nacional Jor!e "asadre rohmann. 1
1.#.LUGAR DE EJECUCIÓN Universidad Nacional Jor!e "asadre rohmann/ 0acna. 0acna. 1aboratorio de 2isico3%ímica (2ACI) (2ACI) 4 1aboratorio de *rocesos *rocesos (E'I$52AIN) (E'I$52AIN)
II. PLANTEA PLANTEAMIEN MIENTO TO DEL DEL ESTUDI ESTUDIO O 2.1.DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 2.1.1.. ANTECED 2.1.1 ANTECEDENTES ENTES DEL DEL PROBL PROBLEMA EMA 2elipe 2elipe Art%ro rt%ro Jadn Jadn *iedra *iedra (678 (6788) reali realió ó %na invest investi!a i!ació ción n en #adrid5Espa9a denominada :Obtención del "ioalcohol a partir del e&tracto del Camote;. El prod%cto obtenido est considerado como alcohol nat%ral/ alcohol potable o etanol/ obtenido en %na primera etapa mediante %n proceso de hidrólisis del camote/ para l%e!o proceder a la +ermentación de los aúcares red%ctores< 4 +inalmente %na destilación. Es conocido tambi=n como alcohol hidratado. El prod%cto +inal t%vo %na concentración del >? @ 1 (rados a4 1%ssac). Esta concentración se la obtiene desp%=s del proceso de la destilación. 1a de+inición de bioalcohol o etanol de biomasa/ se establece debido a 3%e la +ermentación de aúcares contenidos en la materia or!nica de las plantas 4 s%s prod%ctos. 'e concl%4e 3%e es posible la obtención de alcohol etílico a partir del e&tracto de camote. Oscar J%lin 'nche 4 Carlos Ariel Cardona (677?)/ llevaron a cabo %na investi!ación en Caracas5ene%ela tit%lada :*rod%cción "iotec "iotecno noló! ló!ica ica de Alcohol lcohol Carb%r Carb%rant ante e I- Obtenc Obtención ión a *artir *artir de ,i+ere ,i+erente ntess #ater #aterias ias *rim *rimas; as;
en el el c%al c%al se ha ha consi consider derado ado
al
almidón como %na de las principales +%entes para la obtención de alcoh alcohol ol carb%r carb%rant ante e lleva llevando ndo a cabo cabo previa previamen mente te %n proces proceso o de romp rompim imie ient ntoB oBde de!r !rad adac ació ión n de este este biop biopol olím ímer ero o a trav= trav=ss de la hidrólisis %tiliando al+a amilasa a %na temperat%ra de >75887 C. 'e conc concl% l%44e 3%e 3%e de cada cada 877 877 ! de almi almidó dón n se p%ed p%eden en obte obtene ner r teór teóric icam amen ente te 888
!
de !l%co l%cossa
imp implica licand ndo o
%na
rela relacción ión 2
este3%iometria de >-87/ asimismo se deDa en claro 3%e el almidón constit%4e %na +%ente renovable de ener!ía de +cil acceso se!%ra 4 e+ectiva siendo %na de las l as metas 3%e la h%manidad debe alcanar. Irma #ariana #ariana "enavides Artea!a 4 #aría #a!dalena *oo 1ópe (677 (677) )// llev llevar aron on a cabo cabo %na %na inve invest sti! i!ac ació ión n en Ibar Ibarra ra5E 5Ec% c%ad ador or denom denomina inada da :Elabo :Elaborac ración ión de %na %na "ebida "ebida Alcoh Alcohóli ólica ca ,estil ,estilada ada (odFa) a partir de tres ariedades de *apa ( Solanum tuberosum) Utiliando ,os 0ipos de Enimas; consistente en la elaboración de la bebida destilada odFa a partir del almidón de papa concl%4endo 3%e sí es posible obtener obtener %na bebida bebida alcohólica alcohólica destilad destilada a a partir de las variedades de papa (s%per chola/ capiro/ 4 !abriela) mediante hidrólisis enimtica %tiliando las enimas 0E#A#G1 867 1/ 04pe 04pe 1 4 2UNA#G1 77 1. #aría 0eresa 0eresa Hernnde Nodarse (677)/ p%blicó %n artíc%lo tit%lado :0endencias Act%ales en la *rod%cción de "ioetanol;/ llevado a cabo en la Universidad a+ael 1andivar5%atemala/ en el c%al aborda temas relacionadas a la bús3%eda de materias primas baratas/ 3%e s%stit%4an a las tradicionales materias a%caradas/ para alcanar ma4or e+iciencia en los procesos de +ermentación/ rec%peración 4 p%ri+i p%ri+icac cación ión de alcoho alcoholl prod%c prod%cido ido.. 1a a%tora a%tora descri describe/ be/ en este este artíc%lo/ los +%ndamentos t=cnicos 4 cientí+icos de la prod%cción de bioetanol incl%4endo %na re+le&ión sobre las tendencias act%ales 4 el balance dentro de la disc%sión 4a e&istente sobre la competencia por prod%cir alimentos o ener!=ticos. En este artíc%lo se presenta a la papa papa como como %n prod prod%c %cto to amil amilc ceo eo rico rico en almi almidó dón n con con %n potencial enorme para la prod%cción de bioetanol. #air #airan an %i! %i!o% o% (678 (6788 8) des desarro arrolllló ó %na %na inve invest sti! i!ac ació ión n tit% tit%la lada da :*rod%cción de "ioetanol Comb%stible a partir de "ioniato; l levado a cabo en la #ontev ntevid ideo eo5U 5Urr%!% %!%a4 en el c%a c%al se e&p e&pone one las las e&perienc e&periencias ias de/ primero/ primero/ la hidrolisis hidrolisis enimtic enimtica a del almidón con al+a5amila al+a5amilasa sa 4 amilo!l%c amilo!l%cosida osidasa sa comercial comerciales es para conversió conversión n de 3
almidó almidón n en aúcar aúcar// 4/ l%e!o/ l%e!o/
la +ermenta +ermentació ción n con levad% levad%ra ra de
panadería Saccharomyces cerevisiae para la obtención de alcohol etílico. etílico. En esta esta investi!a investi!ación ción se se concl%4e concl%4e 3%e 3%e el "ioniato "ioniato es es %na materi materia a prima prima m%4 promis promisori oria a para para la prod%c prod%cció ción n de bioeta bioetanol nol comb%stible p%di=ndose obtener ?777 litros por hectrea trabaDando con las enimas comerciales %tiliadas. %isela del ocío ambrano "edón (678K)/ desarrolló en la ci%dad de $%ito5Ec%ador/ %na investi!ación denominada :Est%dio 0=cnico5 Econ Económ ómic ico o para para la Obte Obtenc nció ión n de Alcoh lcohol ol a part partir ir del del Camo Camote te (Ipomo (Ipomoea ea "atata "atata); ); %sand %sando o m=todo m=todoss conve convenci ncion onale aless incl%4 incl%4end endo o meDoras a nivel de laboratorio %tiliando para el e+ecto enimas espe especí cí+i+ica cass en el proc proces eso o de saca sacari+ ri+ic icac ació ión n sim% sim%la lada da.. En
la
investi!ación se concl%4e concl%4e 3%e el pro4ecto es rentable/ p%esto 3%e los in!resos estn por encima de los costos de prod%cción/ adems los indica indicador dores es econó económic micos os calc% calc%lad lados os dem%es dem%estra tran n res%lt res%ltado adoss +avorables. *ablo Antonio Antonio Us%cachi 1ópe 1ópe (6788)/ (6788)/ desarrolló %na investi!ación investi!ación denominada :*roceso de Obtención de "ioetanol a partir de la *apa *er%ana; *er%ana; llevado llevado a cabo en 1ima5*e 1ima5*erú/ rú/ mediante mediante el m=todo m=todo de Hidrolisis Enimtica 4 posterior +ermentación concl%4endo 3%e se p%eden obtener L> litros de etanol >L @ B por tonelada de papa 4 adems concl%4e 3%e el pro4ecto es rentable siendo s% tiempo de rec%peración de /8 a9os. 1inda #arita Cr% *%p%che 4 Jos= #i!%el #illones i!il (678M)/ desarrollaron %na investi!ación denominada- :*ro4ecto de Inversión para la Instalación de %na *lanta *rod%ctora de Alcohol de *apa en la *rovincia de Chota en Chicla4o5*erú/ basado en la conversión de almidones en aúcares 4 posteriormente en alcohol anhidro para s% %so como complemento o s%stit%to de la !asolina/ concl%4en 3%e la instalación de %na planta procesadora de papa para la prod%cción de alco alcoho holl etíli etílico co es viab viable le tant tanto o en el aspe aspect cto o t=cn t=cnic ico o como como 4
económico. 2.1.2.
PROBLEMÁTICA PROBLEMÁTICA DE LA INVESTIGACIÓN
En el *erú/ menos del K @ de la prod%cción total de papa se orienta al procesamiento/ nivel red%cido en comparación a los ma4ores niveles de procesamiento re!istrados en otros países de 1atinoam=rica/ destacando Ar!entina con 8? @ de prod%cción procesada. En el mbito m%ndial/ países como Holanda/ Canad 4 Estados Unidos %tilian ms del M7 @ de s% prod%cción en procesamiento. Hasta +ines de los a9os noventa la ind%stria procesadora de papa en el *erú era tradicional 4 poco desarrollada/ predominando la prod%cción de in!red in!redien ientes tes para para la prepar preparaci ación ón de alimen alimentos tos.. ,ebido ,ebido a la crecie creciente nte compet competenc encia ia de prod%c prod%ctos tos import importado ados/ s/ prod%c prod%cto to de la apert% apert%ra ra de la economía/ 4 los cambios en los hbitos de cons%mo/ la ind%stria nacional se modernió/ orientndose a la prod%cción de prod%ctos instantneos (sna (snaccFs 4 p%r= p%r=ss) 4 al acon condic diciona ionami mien ento to de papa papa para ara la +rit +rit%r %ra a demandada por resta%rantes de comida rpida 4 pollerías (papa en tiras). El cons%mo de estos dos prod%ctos procesados es creciente por lo 3%e se ha incrementado la demanda de las variedades de papa con aptit%d para la +rit%ra/ mas no para otras variedades. 1a ind%strialiación de la papa en n%estro país se enc%entra en niveles mínimos en comparación con otros países de la re!ión/ considerando adems/ 3%e somos el país ori!inario de la papa 4 el único país en el m%ndo donde e&iste la ma4or variedad de este t%b=rc%lo milenario. *or otro lado/ sobre la prod%cción del alcohol etílico/ el In!eniero 'aen/ A. (678K)/ !erente de pro4ectos de la empresa Ca9a "rava se9ala :1o 3%e demanda el *erú a nivel de etanol est alrededor de %nos 87 mil a 86 mil metros cúbicos mens%ales 4 nosotros apenas representamos el K7 @ ó M7 @ de esa prod%cción mens%al;. *or lo tanto e&iste %na potencial demanda nacio acion nal para s% %so como aditiv itivo o del del /5 /58 87 @ en la !aso asolin lina. Adicionalmente e&iste la necesidad de prod%cir otros tipos de alcohol para 5
%so dom=stico e ind%strial/ c%4a prod%cción est relacionada con el %so de alcohol etílico como materia prima o ins%mo. 'e!ún ci+ras del Instit%to Nacional de Estadística e In+ormtica (6787)/ el *erú importó desde +ebrero del 6786 a +ebrero del 678K/ sólo por concepto de Alcohol Etílico/ la s%ma de U' L ?77 777 en alor 2O"< lo 3%e indica %na demanda insatis+echa del mencionado tipo de alcohol/ sin considerar los dems tipos de alcohol derivados de =ste. 1a papa prod%cida en la re!ión de 0acna acna como c%al3%ier otra variedad o la ma4oría de los prod%ctos a!rícolas/ posee %na demanda inelstica/ es decir 3%e/ %n e&ceso de o+erta ca%sa %na caída br%sca en los precios/ de manera manera 3%e el a!ric%lt a!ric%ltor or siempre siempre se ve a+ecta a+ectado do 4 m%chas m%chas veces veces no recibe %n precio D%sto por s%s cosechas. En res%men e&iste %n baDo nivel de ind%strialiación de la papa en n%estro país (lo 3%e ori!ina la +l%ct%ación de precios de la materia prima en perD% perD%ici icio o del a!ric% a!ric%lto ltor/ r/ red%ci red%ciend endo o los mr!en mr!enes es de rentab rentabilid ilidad ad)) 4 al mismo tiempo/ e&iste tambi=n/ %na !ran demanda insatis+echa de alcohol etílico etílico con +ines ind%striales. ind%striales. El *erú se ha caracteriado caracteriado por d=cadas d=cadas en abaste astece ced dor neto eto de mate materi rias as prim prima as de las las !ran !rand des nacio acion nes ind% ind%st stri rial ali iad adas as por por lo 3%e 3%e
siem siempr pre e le ha sido sido es3% es3%iv ivo o el lide lidera ra! !o o
ind%strial en esta re!ión del m%ndo/ siendo s%perado por otras naciones con rec%rsos limitados/ pero 3%e si han sabido trans+ormar s%s materias prim primas as en prod prod%c %cto toss con con valor valor a!re a!re!a !ado do<< asim asimis ismo mo// =sta =sta s%er s%erte te de prov provee eedo dorr de mate materia riass prim primas as// han han cond condic icio iona nado do el desa desarro rrollo llo de la economía per%ana volvi=ndola dependiente de s%s socios comerciales con ma4ores niveles de ind%strialiación. *or lo tanto/ hacen +alta modelos n%ev n%evos os 3%e 3%e cons constitit% t%44an alte altern rnat ativ ivas as de ind% ind%st stri rial ali iac ació ión n para para el apro aprove vech cham amie ient nto o de materi materias as primas primas// como como la papa/ papa/ en el *erú *erú
4
partic%larmente en la re!ión de 0acna.
6
2.2.MARC 2.2. MARCO O TEÓRICO TEÓRICO 2.2.1. 2.2 .1. BASES BASES TEÓRICA TEÓRICAS S LA MATERIA PRIMA 1a *apa 1a papa es %na planta alimenticia 3%e procede de las c%lt%ras *re5Incas e Incas. En el 0erritorio per%ano se enc%entra la ma4or cantidad de especies de papa conocidas en el m%ndo. Act%almente en el *erú/ es el principal c%ltivo del país en s%per+icie sembrada 4 representa el 6? @ del *"I A!ropec%ario. Es base de la alimentación de la ona andina 4 es prod%cido por L77 mil pe3%e9as %nidades a!rarias.(Us%cachi/ a!rarias.(Us%cachi/ 6788). El *erú es el país con ma4or diversidad de papa en el m%ndo/ al contar con con espe especi cies es nati nativa vass dome domest stic icad adas as 4 67K8 67K8 de las las ms ms de M777 M777 variedades 3%e e&isten en 1atinoam=rica. Adems/ n%estro país posee >8 de las 677 especies 3%e crecen en +orma silvestre en casi todo continente (4 3%e !eneralmente no son comestibles). (Us%cachi/ 6788) 6788) 1a papa papa es %n t%b=rc t%b=rc%lo %lo de cons% cons%mo mo pop%la pop%lar/ r/ adaptado adaptado a di+ere di+erente ntess condiciones climticas 4 de s%elos de n%estro territorio. 'in embar!o/ los meDores rendimientos se lo!ran en s%elos +ranco arenosos/ pro+%ndos/ bien drenados 4 con %n pH de ?/?5/7. (Us%cachi/ 6788). Historia de la *apa 1a papa es %na planta alimenticia 3%e ha estado vinc%lada con las c%lt%ras ms remotas de la historia. 1os primeros habitantes del *erú (Caadores/ recolectores/ nómades) colectaron t%b=rc%los de especies silvestres 3%e se encentran ampliamente distrib%idas en n%estro territorio. (Us%cachi/ 6788). Hace 87 777 % 777 a9os/ c%ando se inició la a!ric%lt%ra/ en la :Chacra primit primitiva iva;; se sembr sembró ó di+ere di+erente ntess especi especies es de papas papas silves silvestre tress 3%e se 7
cr%aban entre ellas. A trav=s de los a9os/ el a!ric%ltor seleccionó híbridos 3%e 3%e
prod prod%c %cía ían n t%b= t%b=rc rc%l %los os ms !ran !rande des/ s/ meno menoss amar amar!o !oss 4 meDo meDor r
adaptados a las di+erentes condiciones de s%elos 4 climas de los andes per%anos. (Us%cachi/ 6788). 1os primeros vesti!ios de papa poseen ms de 777 a9os de anti!Pedad 4 +%er +%eron on enco encont ntra rado doss d%ra d%rant nte e %nas %nas e&ca e&cava vaci cion ones es real reali iad adas as en las cercanías del p%eblo de Chilca/ al s%r de 1ima/ en el a9o de 8>L (A!romarFetin!/ 677). ,esde ese momento/ 4 con el correr de los si!los/ la historia de la papa ha estado relacionada con el desarrollo de variedades adaptables a diversas condiciones ambientales 4 con s% in!reso/ en +orma e&itosa/ en casi todos los países del planeta (A!romarFetin!/ 677). 0a&onomía eino ,ivisión Clase '%bclase 2amilia =nero Especie
-
*lantae #a!nolioph4ta #a!noliopsida Asteridae 'olanaceae 'olan%m '. 0%beros%m
*rod%cción de la *apa en el *erú 1a prod%cción de papa en los últimos catorce a9os ha venido creciendo a %na tasa promedio an%al de 6/L@/ el mismo 3%e se viene s%stentando por la ma4or ma4or rea rea cosech cosechada ada dado dado 3%e los rendim rendimien ientos tos promed promedios ios aún continúan baDos en ciertas onas prod%ctoras del país. 'e estima 3%e esta prod%cción se ha incrementado por el rep%nte de las papas nativas 4 ma4 ma4ores ores rea reass semb sembra rada dass en las las prin princi cipa pales les re!i re!ion ones es prod prod%c %cto tora ras. s. (#INAI/ 678K). El ma4or nivel de prod%cción/ como se ve en el !r+ico NQ 78/ se ha re!istrado en el a9o 678K/ con M/? millones de toneladas 4 K8L/> miles de 8
hectreas cosechadas lo 3%e representa el 6/8 @ 4 8/M @ respectiva ivamente/ lo 3%e indica 3%e la cadena de papa vien iene incrementa incrementando ndo constante constantemente mente s%s niveles niveles de prod%cció prod%cción. n. (#INAI/ (#INAI/ 678K).
2i!%ra NQ 78. *rod%cción 4 '%per+icie Cosechada de *apa en el *erú.5 2%ente- #INAI (678K). *rod%cción de la *apa en la e!ión de 0acna. 'e ha realiado cons%ltas en la el #INAI50acna/ encontrndose la prod%cción an%al de la especie solanun tuberosum, mas no se encontró la prod prod%c %cci ción ón an%a an%all por por varie varieda dade des/ s/ dado dado 3%e 3%e no c%en c%enta tan n con con dich dicha a in+ormación. 0abla NQ 78. C=d%la de c%ltivo de la re!ión de 0acna.
2%ente- #INAI50acna (678K).
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Características $%ímicas ,entro de los componentes n%tritivos el 3%e se enc%entra en ma4oría es el a!%a a!%a// 3%e 3%e cons constitit% t%44e alre alrede dedo dorr de 7 @ del del tota total.l. 1e si!% si!%en en los los carbohidratos 3%e constit%4en el 8L567 @/ entre los 3%e ha4 3%e destacar el !r%p !r%po o de los los almid almidon ones es 3%e 3%e son son poli polisa sac crid ridos os comp comple leDo Doss 3%e 3%e se absorben como !l%cosa previa hidrolisis enimtica. (Us%cachi 6788). 1a +ibra alimentaria representa 856 @ del total de la papa 4 se enc%entra pre+erentemente en la piel. 1a concentración de aúcares sencillos es baDa siendo la ms importante la !l%cosa/ +r%ct%osa 4 sacarosa. Es importante controlar la concentración de aúcares de la papa con obDeto de prevenir las reacciones de pardeamiento no enimtico o reacciones de #aillard. Este tipo de reacciones indeseables p%ede aparecer c%ando se alcanan concentraciones del 6 @ de aúcares red%ctores. *ara ello es +%ndamental contro ntrola larr la temp temper era at%ra t%ra de alma almaccenami namien ento to.. 'i se red% red%ccen las las temperat%ras de almacenamiento para evitar la !erminación por debaDo de 87 QC/ se red%cen las velocidades de las reacciones de +orma desi!%al/ !enerndose t%b=rc%los d%lces 4 con %na mala te&t%ra. 'i se mantiene las temper temperat% at%ras ras entre entre 8?567Q 8?567QC C se prod%c prod%ce e dismin dismin%ci %ción ón del del conten contenido ido de aúcares. (Us%cachi 6788). 1as 1as prot proteí eína nass son son los los n%tr n%trie ient ntes es ms ms ab%n ab%nda dant ntes es desp desp%= %=ss de los los carbo arboh hidra idrato tos/ s/
const onstit it%4 %4e endo ndo
el
6
@
del
tota total/ l/
asent entnd ndo ose
ma4oritariamente en el corte& (ona inmediatamente debaDo de la piel) 4 la m=d%la (ona central). ,estacan las albúminas (M> @) 4 !lob%linas (6L @) como las +racciones proteicas ms ab%ndantes/ se!%idas de protaminas (M/K (M/K @) 4 !l%tel !l%telina inass (/K (/K @). Asimis Asimismo mo destac destaca a la presen presencia cia de !ran !ran cant cantid idad ad de eni enima mass 4 amin amino oci cido doss libr libres es c%4 c%4as conc concen entr trac acio ione ness dependen de la +orma de c%ltivo 4 almacenamiento. 1os lípidos no tienen importancia desde %n p%nto de vista c%antitativo (7/8 @) 4 se enc%entran ma4or a4orit itar aria iame ment nte e en la piel. iel. E&is E&iste te !ran ran canti antid dad de vita itamin minas hidrosol%bles/ tales como la vitamina C 4 al!%nas del compleDo ". 0ambi=n 0ambi=n 10
la papa es rica en minerales/ los c%ales constit%4en el 8 @ del total de la papa/ destacando el potasio como elemento ma4oritario. (Us%cachi 6788). 6788). En lo 3%e 3%e
se re+ie re+iere re a los los comp compon onen ente tess no n%tri n%tritiv tivos os resal resalta tan n los los
pi!mentos/ 3%e son carotenoides responsables del color de la papa de color 4 las cloro+ilas 3%e se p%eden hacer patentes en el caso de las papas e&p%estas e&p%estas al sol. Adems Adems// e&isten cidos cidos or!nicos or!nicos tales como como cítrico/ o&lico/ +%mrico 4 mlico 3%e/ adems de re!%lar la acide de la savia de la papa/ contrib%4en al aroma 4 sabor. E&isten al!%nos !licosidos tó&icos/ sien siendo do el ms ms impor importa tant nte e la asol asolan anin ina/ a/ cons constit tit%i %ida da por por el alca alcalo loid ide e sola solani nidi dina na 3%e 3%e se enc% enc%en entr tra a %nid %nido o a send sendas as mol= mol=c% c%la lass de !l%c !l%cos osa/ a/ !alactosa 4 ramnosa. 1a concentración en condiciones normales es de ?75 877 m!B877 !/ pero c%ando las papas se e&ponen al sol se p%eden alcanar concentraciones tó&icas (R677m!B877!). (Us%cachi 6788). 6788). *apa variedad UNICA. Esta Esta vari varied edad ad +%e +%e desa desarr rrol olla lada da por por la ,ivi ,ivisi sión ón de #eDo #eDora rami mien ento to 4 Utiliación de ec%rsos en=ticos del Centro Internacional de la *apa (CI*)/ con la colaboración de s%s di+erentes socios nacionales/ entre los 3%e destacan la Universidad Nacional 'an 1%is ona!a de Ica/ *erú. 1a reciente inscripción de la variedad UNICA en el e!istro Nacional de aried ariedade adess Comerc Comercial iales es en el 'ervic 'ervicio io Nacion Nacional al de 'anida 'anidad d A!raria !raria ('ENA'A)/ *erú< pone a disposición de los a!ric%ltores material !en=tico/ a partir de los sistemas +ormales de prod%cción de semillas. Entre s%s principales atrib%tos resaltan la resistencia a vir%s (*G)/ s% tolerancia al calor/ s% moderada resistencia al nematodo del n%do (#eloido!4ne ssp.)/ s% precocidad/ s% estabilidad de rendimiento en varias =pocas de siembra 4 s% leve tolerancia a sales. En los últimos a9os ha presentado %n incremento de la o+erta en los los mercados de papa +resca 4 %n posicionamiento en los mismos/ debido a %n ma4or nivel de adopción entre los a!ric%ltores per%anos. (%ti=rre 678K). 1a selección inicialmente se realió d%rante K a9os 4 en di+erentes =pocas/ 11
entre los c%ales se incl%4eron las pro!enies seleccionadas en el dise9o !en=tico (1ínea & *robador). 1a !enealo!ía de la UNICA se m%estra en la 2i!%ra NQ 76.
2i!%ra NQ 76. enealo!ía de la variedad UNICA. 2%ente- %ti=rre (678K). El clon identi+icado con el códi!o del investi!ador o campo- C>6.8M7 4 con el códi!o códi!o del CI* No. K>6> K>6>.66 .66// poster posterior iormen mente te +%e denomi denomina nado do la variedad UNICA. En !eneral/ la planta de la variedad UNICA es herbcea con hbito de crecimiento erecto/ los tallos son !r%esos de color verde osc%ro/ alcanando %na lon!it%d entre 7/>7 a 8/67 metros 1as hoDas son comp%estas 4 se distrib%4en en espiral sobre el tallo. 1a +orma de la hoDa es disectada/ con cinco pares de +oliolos laterales 4 %n par de interhoD%elas sobre los peciól%los. 0iene +loración moderada entrada la temporada de primavera en Costa/ escasa +loración en el invierno en Costa 4 a%sencia de +loración en condiciones de 'ierra (ma4or a 6.777 msnm)< l as +lores son viol violet etas as 4 no +orm +orman an ba4a ba4ass en =poc =pocas as con con baDa baDass temp temper erat at%r %ras as.. 1os 1os estolo estolones nes son alar!a alar!ados dos en el invier invierno no o baDo baDo condic condicion iones es de 'ierra 'ierra<< li!eramente cortos 4 pe!ados al tallo en la primavera. (%ti=rre 678K). 1os t%b=rc%los son oblon!os 4 alar!ados/ con oDos s%per+iciales 4 en la parte del oDo apical es semi5pro+%ndo. 'e +orman li!eras prot%berancias en los oDos hacia +inales de la primavera volvi=ndose ms liso en el invierno o baDo condiciones de 'ierra. Estas prot%berancias se presentan tambi=n c%ando los niveles de nitró!eno elevados/ c%ando ha4 períodos de estr=s hídr hídric ico o prol prolon on!a !ado doss o c%an c%ando do se retr retras asa a el perí períod odo o de cose cosech cha a volvi=ndose ms liso en el invierno o baDo condiciones de 'ierra. Estas prot%b prot%bera eranci ncias as se prese presenta ntan n tambi= tambi=n n c%ando c%ando los nivele niveless de nitró! nitró!eno eno elevados/ c%ando ha4 períodos de estr=s hídrico prolon!ados o c%ando se 12
retrasa el período de cosecha. (%ti=rre 678K). 1a piel del t%b=rc%lo es de color rosado/ 3%e toma %na tonalidad ms clara hacia +inales de la primavera en la Costa 4 es roDa en condiciones de 'ierra. 1a p%lpa es crema (CI*/ 8>> 4 8>>). Al!%nas im!enes de las características descritas descritas p%eden apreciarse apreciarse en la 2i!%ra NQ 7K.
2i!%ra NQ 7K. 0allo/ 0allo/ hoDa/ t%b=rc%lo 4 +lor +l or de la variedad UNICA. 2%ente- %ti=rre (678K). Comportamiento A!ronómico A!ronómico de la variedad UNICA. ,ebido a s% !ran estabilidad en di+erentes =pocas de siembra 4 en di+ere di+erente ntess locali localidad dades/ es/ mantie mantiene ne el rendim rendimien iento to a di+ere di+erenci ncia a de otras otras variedades como Canchn 4 0omasa. (%ti=rre 678K).
2i!%ra NQ 7M. Estabilidad de la variedad UNICA. 13
2%ente- %ti=rre (678K). Alto rendimiento potencial (?7 t S ha58). *ara el invierno en onas de Costa *er%ana (trópico baDo) 4 en =pocas húmedas de la ona 'ierra (trópico alto) se p%ede alcanar el rendimiento potencial. En la primavera 4 en la =poca oca seca eca de las las resp respec ecti tivvas onas onas se red red%ce %ce el ren rendimi dimie ento. nto. Comercialmente se p%eden lo!rar rendimientos promedios de hasta M7 t S ha58. *osee li!era tolerancia a sales 4 a temperat%ras clidas/ p%diendo t%beriar con temperat%ras noct%rnas de hasta 8L C (s3%e/ 677K)/ siendo %na ventaDa/ p%es en condiciones del +enómeno de El Ni9o/ la prod%cción de papa en la Costa *er%ana se ve a+ectada por el incremento de la temp temper erat at%r %ra/ a/ inhi inhibi bi=n =ndo dose se la t%be t%beri riac ació ión n en las las vari varied edad ades es tradicionales. 1a amplia adaptabilidad a di+erentes condiciones climticas de la Costa/ +avorece la pro!ramación de las siembras 4 cosechas en %na ma4or amplit%d de =pocas. (%ti=rre 678K). esistencia a +actores bióticos de la variedad UNICA. El CI* CI* ha esta establ blec ecid ido o %na %na esta estand ndar ari iac ació ión n de las las eval eval%a %aci cion ones es en e&pe e&peri rime ment ntos os
homo homo!= !=ne neos os
3%e 3%e
b%s3 b%s3%e %en n
dete determ rmin inar ar
nive nivele less
de
resistencias/ tolerancias o s%sceptibilidad a los di+erentes +actores bióticos (vir%s/ tión tardío/ nematodo/ marchite bacteriana/ mosca minadora)/ con ese +in se realian eval%aciones en el 'tandard Eval%ation 0rials T'E0/ se!ún los di+erentes protocolos (CI*/ 677L 4 677)/ a contin%ación se pres presen enta tan n al!% al!%no noss res% res%ltltad ados os rela relaci cion onad ados os con con la varie varieda dad d UNIC UNICA. A. (%ti=rre 678K).
14
0abla NQ 76.ea 76.eacci cción ón a En+erm En+ermeda edades des para para las varied variedade adess UNICA/ UNICA/ Canchn 4 0omasa. 0omasa.
2%ente- %ti=rre (678K). Atrib%tos para el mercado de de la ariedad ariedad UNICA. El principal %so 3%e se le enc%entra a la variedad UNICA es para el cons cons%m %mo o en +res +resco co// sin sin emba embar! r!o o tambi tambi=n =n pres presen enta ta atri atrib% b%to toss para para el procesado de papas peladas 4 cortadas en tiras/ %tiliada comúnmente en el *erú como !%arnición para los pollos a la brasa/ teniendo %n ?@ de rend rendimi imien ento to en proc proces esam amie ient nto o para para tira tirass ma4 ma4ores ores de cm sobr sobre e el rendimiento total. (%ti=rre 678K). 0abla NQ 7K. *romedio de rendimiento total 4 de procesamiento en tiras/ en localidades de H%anca4o/ J%nín 4 Cha!lla/ H%n%co< *erú.
2%ente- %ti=rre (678K). 15
El porcentaDe de materia seca es de 8>/7L 6/LM/ en promedio de localidades de la Costa *er%ana. 1os a%cares red%ctores presentes en los t%b=rc%los de la UNICA tiene %n ran!o de 7/8> a 8/?> @/ para tres loca localilida dade dess 4 tres tres =poc =pocas as de siem siembr bra. a. A parti partirr de c%an c%antiti+ic +icac acio ione ness realiadas de los !licoalcaloides totales/ considerando solo dos localidades (Nas (Nasca ca// 1a #oli #olina na)) 4 en tres tres =poc =pocas as de siem siembr bra a (oto (oto9o 9o// invi invier erno no// primavera)/ se encontró %n contenido promedio de 6/8? m!B877 ! en peso seco/ teniendo el menor coe+iciente de variabilidad. 1os valores de n 4 2e/ considerados micron%trientes claves/ así como la vitamina C/ +%eron medidas por el pro4ecto +inanciado por Harvest *l%s Challen!e *ro!ram (CI* 677M)/ encontrndose contenidos de vitamina C/ 2e 4 n (mili!ramos por 877 !ramos de peso seco)/ en valores cercanos 4Bo li!eramente s%periores al de las variedades ms di+%ndidas. 0abla NQ 7M. Conte Contenid nido o de itam itamina ina C/ Hierro Hierro 4 inc inc de aried ariedad ades es #eDoradas. 1ocalidad de H%anca4o/ J%nín/ *erú.
2%ente- %ti=rre (678K). 2icha 0=cnica de la ariedad UNICA. 0abla NQ 7?. 2icha 0=cnica de la variedad UNICA
ICA UNICA R$%&'()*+ *A*5>L56 T&/* 0$ (&,)+ #eDorado I-$'(&%,0*)$' *($-(*)$'+ amón *ineda/ Ed!ar Hernnde
P,)$-(,$'+ E5?>5M6 (Clon neot%beros%m ssp ad!) & #asal de polen (variedades nativas colombianas) E-(&0,0 O($-(*),+ I.C.A A* 0$ &$),&6-+ 8 >>? 16
C,),($)7'(&,' 8*)9*6%&,' C**) /)$0*8&-,-($ 0$ , /&$+ C**) '$-0,)&* 0$ /&$ 0$ T:)*+ D&'()&&6- 0$ **) '$-0,)&* 0$ T:)*+
Crema
F*)8, 0$ (:)*+
edondo
#orado
V,)&,-($ 0$ 9*)8,+
A%sente
En los oDos
P)*9-0&0,0 0$ *' *;*' '%per+icial 0$ (:)*+
C**) /)$0*8&-,-($ 0$ //, Amarillo claro 0$ (:)*+ R$'&'($-&, , 9,(*)$' &6(&*' T&<6- (,)07*+ E &)' = 0$ , /,/, >PV=?+ E &)' Y 0$ , /,/, >PVY?+ E &)' 0$ $-)*,8&$-(* 0$ , @*;, 0$ /,/, >PLRV?+ R*,
#oderadamente esistente No conocido No conocido No conocido No conocido
C,),($)7'(&,' ,%)*-68&,' R$-0&8&$-(* 0$ T:)*' T:)*' >%/,-(,?+ A0,/(,&&0,0+
Alto VW8/77 6 777 a K ?77 msnm
C,),($)7'(&,' 0$'/:' 0$ , *'$@, M,($)&, '$, >?+ #edio 67/68 X V X 6K C**) 0$ @*;$,'+ #oderadamente claro I-9*)8,&6- *8/$8$-(,)&,+ Esta variedad presenta porte de planta alto/ +ollaDe verde osc%ro/ +loración +loración media 4 poca +ormación +ormación de +r%tos. +r%tos. Es relativament relativamente e tardía (8L? días/ 6 L77 msnm)/ de b%ena calidad c%linaria para cons%mo en +resco/ te&t%ra semicompacta al cocinar/ adec%ada para sopas/ caldos 4 aptit%d para +rit%ra en bastón. 0iene corto periodo de reposo (8 mes/ 8?QC 4 ? @ H..). Es de adaptación amplia 4 s% potencial de rendimiento en condiciones óptimas de c%ltivo es s%perior a las M7 tBha. Es s%sceptible a *G 4 presenta tendencia moderada al verdeamiento. '% principal ona de c%ltivo es el departamento de "o4ac/ los a!ric%ltores le recono reconocen cen r%stic r%sticida idad d 4 es c%ltiv c%ltivada ada con menor menor cantid cantidad ad de +ertil +ertili iante ante 3%e las varied variedades ades tradicionales. 2%e la primera variedad 3%e se liberó en Colombia con color de piel claro/ 3%e presentó alta aceptación en el mercado.
2%ente- INIA (678L).
EL ALMIDON El almidón es %n polímero de elevado peso molec%lar +ormado por %na s%cesión de mol=c%las de α5,5l%cosa %nidas por enlaces !l%cosidicos α5 8
pred predom omin inan ante te line lineal al cons constit tit%i %ido do por por enla enlace cess α58
4odo se %bica en las h=lices +ormando %n compleDo amilosa54odo 3%e tiene %n colo colorr a%l a%l ne!r ne!r% %cco. 'i el comp comple leDo Do se cali calien enta ta se desi desint nte! e!ra ra tran transi sito toria riame ment nte e la espir espiral al de la amil amilos osa a 4 el 4odo 4odo deDa deDa de te9i te9irl rla. a. (Us%cachi 6788).
2i!%ra NQ 7?. Amilosa. 2%ente- "enavides (677). Amilopectina Es %n polisacrido c%4os principales monomeros son restos de !l%cosa %nidos en enlace α58
2i!%ra NQ 7L. Amilopectina. 19
2%ente- "enavides (677).
IDROLISIS 1a hidrólisis es %na reacción en la 3%e se rompe %n enlace covalente entre dos s%b%nidades por medio de la adición del e3%ivalente a %na mol=c%la de a!%a< se a!re!a %n tomo de hidró!eno a %na s%b%nidad 4 %n !r%po hidro&ilo a la otra. (ambrano 678K). 1a hidr hidról ólis isis is de %n enla enlace ce !lic !licos osíd ídic ico o se llev lleva a a cabo cabo medi median ante te la disociación de %na mol=c%la de a!%a del medio. El hidró!eno del a!%a se %ne al o&í!eno del e&tremo de %na de las mol=c%las de aúcar< el OH se %ne al carbono libre del otro resid%o de aúcar. El res%ltado de esta reacción/ es la liberación de %n monosacrido 4 el resto de la mol=c%la 3%e p%ede ser %n monosacrido si se trataba de %n disacrido o bien del polis polisac acrid rido o restan restante te si se tratab trataba a de %n polisa polisacr crido ido ms comple compleDo. Do. (ambrano 678K). Enima 1as enimas son proteínas especí+icas 3%e a4%dan 4 +acilitan el c%rso de %na reacción bio3%ímica/ es decir a%mentan la velocidad catalítica de dicha reacción (dismin%4en ener!ía de activación) sin alterar los prod%ctos 3%e se !eneren !eneren al +inal de dicho dicho proceso. proceso. 1as enimas enimas tienen tienen diversos diversos pesos pesos molec%lares molec%lares// los c%ales van a depender depender de la +%nción 3%e va4an va4an a realiar/ e&iste %na enima única para cada tipo de reacción lo c%al nos indica el alto !rado de especi+icidad de estas macromol=c%las. (ambrano 678K). Al+a5amilasa 1a al+a amilasa es %na enima hidrolítica/ es decir 3%e rompe los enlaces de hidró!eno/ se caracteria por atacar los enlaces 8
endoamilasa/ prod%ciendo !l%cosa/ maltosa 4 oli!osacrido. '% nombre sistemtico es al+a58
!l%coamilasas
o
α58
!l%c !l%can an5! 5!l% l%co cohi hidr drol olas asas as son son
eni enima mass
carb carboh ohid idro rola lasa sass no espe especi ci+i+ica cas/ s/ de acci acción ón e&te e&tern rna/ a/ romp rompen en enla enlace cess !l%cosídicos α58
PROCESOS BIOQUIMICOS 1ic%e+acción
21
En la lic%e+acción se trans+orman los !ranos de almidón parcialmente insol%bles en %na sol%ción sol%ble de de&trinas mediante la %tiliación de 5amilasa sass 4 eleva elevadas das temper temperat% at%ras ras.. En la sacari+ sacari+ica icació ción n se obtien obtiene e α5amila aúcares de baDo peso molec%lar (!l%cosa/ maltosa o meclas) a partir de los oli!osacridos o de&trinas. . (ambrano 678K).
2i!%ra NQ 7. eacción de 1ic%e+acción. 2%ente- ambrano (678K). 1a enima al+a5amilasa en s% accionar de!rada la amilosa en maltosa 4 pe3%e pe3%e9os 9os comp%e comp%esto stoss de !l%cos !l%cosa/ a/ trans+ trans+orm orman ando do así %na s%stan s%stancia cia inicialmente viscosa (almidón) en %na s%stancia d%lce 4 menos viscosa debido a los prod%ctos +ormados. 'in embar!o/ esta enima solo es capa de de!radar parcialmente la amilopectina 4 el !l%có!eno debido a 3%e no es capa de desdoblar los enlaces !licosídicos 85L encontrados en los p%ntos de rami+icación de la cadena del polisacrido. 1a al+a amilasa es %na %na eni enima ma term termoe oest stab able le// es deci decirr +%nc +%ncio iona na meDo meDorr 4 resi resist ste e alta altass temperat%ras/ el promedio de temperat%ra operativo es de entre 7 4 >7 QC/ adems trabaDa con %n pH óptimo de acción est dentro del ran!o ?5/ siendo de L/? para la al+a5amilasa bacteriana 4 pancretica 4 con %na conc concen entr trac ació ión n de calc calcio io de entr entre e ?7 ppm ppm 4 877 877 ppm ppm para para s% meDo meDor r rendimiento. (ambrano 678K). 'acari+icación 1os procesos enimticos para la prod%cción de !l%cosa re3%ieren de %na se!%nda etapa desp%=s de la lic%e+acción del almidón. Esta etapa se e+ectúa con la enima conocida como amilo!l%cosidasa o l%coamilasa. Esta enima es solo de ori!en bacteriano. (ambrano 678K). 1a enima l%coamilasa actúa sobre las de&trinas prod%ciendo !l%cosa lo 22
3%e 3%e se trad trad%c %ce e en %na %na acel aceler erac ació ión n de la +erme +erment ntac ació ión. n. 1a eni enima ma !l%coamilasa tiene la capacidad de hidroliar tanto los enlaces al+a(8/M) como como los los al+a al+a(8 (8
2i!%ra NQ 7. eacción de 'acari+icación. 2%ente- ambrano (678K). 2ermentación Es %na reacción de obtención de ener!ía en a%sencia de o&í!eno/ en donde el reactivo inicial es la !l%cosa/ esencialmente el proceso 3%e se llev lleva a a cabo cabo en %n reci recipi pien ente te llam llamad ado o +erm +ermen enta tado dorr o en !ene !enera ral/l/ biorreactor/ mediante el c%al determinados s%stratos 3%e componen el medio de c%ltivo son trans+ormados por acción microbiana en metabolitos 4 biomasa. El microor!anismo va a%mentando en s% concentración en el transc%rso del proceso al mismo tiempo 3%e el medio se va modi+icando 4 se +orm +orman an prod prod%c %cto toss n%ev n%evos os como como cons consec ec%e %enc ncia ia de las las acti activi vida dade dess anabólicas 4 catabólicas. (ambrano 678K). 2ermentación alcohólica Es %na %na reac reacci ción ón anae anaero robi bia a (a%s (a%sen enci cia a de o&i! o&i!en eno o mole molec% c%la lar) r) 3%e 3%e 23
desprende ener!ía 4 es cataliada por enimas o bacterias/ 4 3%e implica la descomposición de carbohidratos (aúcares 4 almidones) en alcohol 4 dió&ido de carbono. 1a reacción +%ndamental es-
2i!%ra NQ 7>. 2ermentación Alcohólica. 2%ente- ambrano 678K. 1as encar!adas de activar esta reacción son las enimas 3%e contiene la levad%ra 'accharom4ces cerevisae (ambrano 678K).
MICROORGANISMOS USADOS EN LA FERMENTACION 1as levad%ras son los microor!anismos ms %tiliados para la prod%cción de etanol por la vía +ermentativa/ debido a s% alta prod%ctividad en la conversión de aúcares a bioetanol 4 a 3%e se separan meDor desp%=s de la +ermentación. Adems/ la prod%cción de to&inas es m%4 in+erior a la de otro otross micr microo oor! r!an anis ismo mos. s. Entr Entre e las las espe especi cies es ms ms %til %tili iad adas as est estnnSaccha Saccharom romyce yces s cerev cerevisi isiae, ae, S. ellips ellipsoid oideus eus,, S. aname anamensi nsisi, si, Candid Candida a seudotrop seudotropicalis icalis,, S. carlsberg carlsbergensis ensis,, Kluyveromy Kluyveromyces ces marxianus, marxianus, Candida Candida byty ytyrii, rii,
Pich Pichia ia
stip tipatis atis,,
Schiz hizosac osacch cha arom romyces yces
pomb ombe
y
Pich Pichia ia
membranaefaciens. (ambrano/ 678K).
Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae
'. cerevisiae es la especie de levad%ra %tiliada por e&celencia para la obtención de etanol a nivel ind%strial debido a 3%e es %n microor!anismo de +cil manip%lación/ no es e&i!ente en c%anto a s% c%ltivo/ no presenta alto alto costo/ costo/ tolera tolera altas altas concen concentra tracio ciones nes de etanol etanol// en la +ermen +ermentac tación ión prod%ce baDos niveles de s%bprod%ctos/ es osmotolerante/ capa de %tiliar altas concentraciones de aúcares/ presenta alta viabilidad cel%lar para el reci recicl clad ado o 4 cara caract cter erís ístitica cass de +loc +loc%l %lac ació ión n 4 sedi sedime ment ntac ació ión n para para s% procesamiento posterior. (ambrano/ 678K). 24
'.cerevisiae pertenece al !r%po de las levad%ras< estos son or!anismos e%car e%cariót iótico icos. s. Como Como %n microo microor!a r!anis nismo mo perten perteneci ecient ente e al !r%po !r%po de las levad%ras/ comparte con ellas las si!%ientes características,imensiones (micras)
MT
0iempo de d%plicación d%plicaci ón (horas)
8T K
pH (ran!o óptimo)
M/?T ?/?
Nitró!eno (@)
/?T/?
*roteína (@)
K?TM?
Ycidos N%cleicos (@)
LT 86
'. cerev cerevisia isiae e reali realia a +ermen +ermentac tación ión alcohó alcohólic lica/ a/ en la c%al c%al el etano etanoll es +ormado a partir de la ,5!l%cosa< =ste aúcar es convertido en pir%vato por la vía de Embde Embden n #e4erh #e4erho+ o+ *arnas *arnas (!l%có (!l%cólis lisis) is).. El pir%v pir%vato ato prod%c prod%cido ido d%ran d%rante te la !l%cól !l%cólisis isis es descar descarbo& bo&ila ilado do a acetal acetaldeh dehído ído por por la pir%va pir%vato to desca descarbo rbo&il &ilas asa/ a/ desp%= desp%=ss el aceta acetalde ldehíd hído o es red%ci red%cido do a etano etanoll por la alcohol deshidro!enada. (ambrano/ 678K).
DESTILACION Es %na operación %nitaria de separación/ con trans+erencia de masa c%4o +%ndamento es la di+erencia entre p%ntos de eb%llición entre componentes de %na %na mec mecla la li3% li3%id ida. a. 1a mec mecla la li3% li3%id ida a a s% p%nt p%nto o de eb%l eb%llilici ción ón desprender vapores ms ricos en componentes voltiles 3%e el li3%ido. 1os vapores se condensaran constit%4endo el destilado. C%ando la mecla a destilar contiene sólo dos componentes se habla de destilación binaria/ 4 si cont contie iene ne ms ms reci recibe be el nomb nombre re de dest destila ilaci ción ón m%lt m%ltic icom ompo pone nent ntes es.. (ambrano 678K). 1a destilación se realia por el contacto en contracorriente del vapor 3%e asciende como consec%encia del calentamiento e+ect%ado en el reboiler/ 4 del lí3%ido 3%e desciende como consec%encia del en+riamiento prod%cido en el condensador de cabea. ,e esta manera/ los componentes ms 25
voltiles se ac%m%lan en el vapor 4 los componentes ms pesados en el lí3%ido. (ambrano/ 678K). Una de las destilaciones ms com%nes con %n Aeótropo es de la mecla etan etanol ol5a 5a!% !%a. a. 1a c%al c%al +orm +orma a %na %na conc concen entr trac ació ión n del del >? @ en peso peso de alcohol/ 3%e hierve a %na temperat%ra de /6 C a %na presión de 878 Z*a/ permaneciendo el lí3%ido con la misma composición inicial/ al i!%al 3%e el vapor/ por lo 3%e no es posible separarlos por destilación simple. Una ve 3%e se enc%entra en %na concentración de >?B? @ etanolBa!%a/ los coe+icientes de actividad del a!%a 4 del etanol son i!%ales/ entonces la concentración del vapor de la mecla tambi=n es de >?B? @ etanolBa!%a/ por por lo tanto tanto las destila destilacio ciones nes poster posterior iores es son son ine+ec ine+ectiv tivas. as. (ambr (ambran ano/ o/ 678K).
EL PRODUCTO FINAL+ ALCOOL ETILICO Conocido como etanol/ es %n alcohol 3%e se presenta como %n lí3%ido incoloro e in+lamable con %n p%nto de eb%llición de QC/ al meclarse con a!%a en c%al3%ier proporción/ da %na mecla aeotrópica. (ambrano/ 678K). '% +órm%la molec%lar es CH K5CH6OH/ es el componente activo esencial de las bebidas alcohólicas. *%ede obtenerse a trav=s de dos procesos de elaboración- la +ermentación o descomposición de los aúcares contenidos en distintas +r%tas/ 4 la destilación/ consistente en la dep%ración de las bebidas +ermentadas. (ambrano/ 678K). *ropiedades +isico3%ímicas Estado de a!re!ación
- 1í3%ido
Apariencia
- Incoloro
,ensidad
- 87 F!Bm K< (7/87 !BcmK)
#asa molec%lar
- ML/7 %ma
*%nto de +%sión
- 8?/> Z (588M/8 QC)
*%nto de eb%llición
- K?8/L Z (/L QC) 26
0emperat%ra crítica
- ?8M Z (6M8 QC)
*resión crítica
- LK atm.
0emperat%ra de in+lamación
- 8K C
El etanol es la materia prima de n%merosos prod%ctos/ como acetaldehído/ =ter etílico 4 cloroetano. 'e %tilia como anticon!elante/ aditivo alimentario 4 medio de crecimiento de levad%ras/ en la +abricación de revestimientos de s%per+icie 4 en la preparación de meclas de !asolina 4 alcohol etílico. (ambrano/ 678K). 1a prod%cción de b%tadieno a partir de alcohol etílico ha tenido %na !ran importancia en las ind%strias de los plsticos 4 el ca%cho sint=tico. El alcohol etílico p%ede disolver m%chas s%stancias 4/ por este motivo/ se %tilia como disolvente en la +abricación de +rmacos/ plsticos/ lacas/ barnices/ plasti+icantes/ per+%mes/ cosm=ticos/ aceleradores del ca%cho. (ambrano/ 678K).
2.3.FORMULACIÓN DEL PROBLEMA [Es posi posible ble la ind% ind%str strial ialia iació ción n de la papa papa varied variedad ad UNICA UNICA para para
la
prod%cción de alcohol etílico de calidad\
2.4.JUSTIFICACIÓN 1a papa posee %na demanda inelstica/ es decir 3%e/ %n e&ceso de o+erta de este prod%cto ca%sa %na caída br%sca en los precios/ de manera 3%e el a!ric%ltor a!ric%ltor siempre siempre se ve a+ectado a+ectado 4 m%chas veces veces no recibe recibe %n precio precio D%sto por s%s cosechas. cosechas. El In!eniero 'aen/ A (678K)/ erente de pro4ectos de la empresa Ca9a "rava se9ala :1o 3%e demanda el *erú a nivel de etanol est alrededor de %nos %nos 87 mil mil a 86 mil mil metr metros os cúbi cúbico coss mens mens%a %ale less 4 noso nosotr tros os apen apenas as representamos el K7 @ o M7 @ de esa prod%cción mens%al;. *or lo tanto e&iste %na potencial demanda nacional para s% %so como aditivo del /5 27
87 @ en la !asolina. Adicionalmente e&iste la necesidad de prod%cir otros tipos de alcohol para %so dom=stico e ind%strial/ c%4a prod%cción est relacionada con el %so de alcohol etílico como materia prima o ins%mo. 'e!ún ci+ras del Instit%to Nacional de Estadística e In+ormtica (6787)/ el *erú importó desde +ebrero del 6786 a +ebrero del 678K/ sólo por concepto de Alcohol Etílico/ por la s%ma de U' L ?77 777 en alor 2O"< lo 3%e indica indica %na demand demanda a insati insatis+e s+ech cha a del del mencio mencionad nado o tipo tipo de alcoho alcohol/l/ sin considerar los dems tipos de alcohol derivados de =ste. J%sti+icación 0=cnica 1a ind%strialiación de la papa en alcohol/ se D%sti+ica por el %so del alcohol etílico/ principalmente/ como base para la prod%cción de alcohol anhídrido/ 3%e se %tilia act%almente como mecla al 87 @ con la !asolina adems este comp%esto se p%ede %sar %sar para satis+acer la demanda de la ind%stria de bebidas/ cosm=ticos 4 +armac=%tica. Importancia. 1a importancia del presente est%dio radica en 3%e se va demostrar 3%e es posible obtener alcohol etílico a partir de la papa variedad UNICA la misma 3%e constit%ir %na alternativa de ind%strialiación del re+erido prod%cto a!rícola/ a!rícola / en la re!ión de 0acna. 0acna. 0rascendencia El presente est%dio es pionero en la re!ión 0acna/ 4a 3%e no presenta antec tecede edentes tes
simil imila ares res
4
rep represe resen nta %na
alter lterna nati tivva
n%eva eva
de
ind%strialiación de la papa (3%e podría e&tenderse a +%t%ro a prod%ctos a!ríc a!rícol olas as con con simi simila lare ress cara caract cter erís ístitica cass +isi +isico co3% 3%ím ímic icas as tale taless como como el camote/ maí/ etc.). El presente est%dio permitir dar %n valor a!re!ado a la papa 4 contrib%ir contrib%ir al crecimiento crecimiento del sector sector a!roind%str a!roind%strial ial en la re!ión 0acna 4 del país. 28
elevancia El pres presen ente te est% est%di dio/ o/ ser ser rele releva vant nte e dado dado 3%e 3%e inse insert rtar ar %na %na n%ev n%eva a alternativa de ind%strialiación de la papa 4 abrir n%evos mercados para este prod%cto. prod%cto. 1os res%ltados res%ltados de la presente presente inves investi!ac ti!ación/ ión/ sern de s%ma importancia para la actividad económica en la re!ión de 0acna/ 4a 3%e/ podr ser %sado en la toma de decisiones del sector a!roind%strial. 1a presente investi!ación servir de base para la elaboración de n%evos est%dios est%dios a partir partir del alcohol alcohol de papa/ tales tales como el bioetanol bioetanol// alcohol alcohol anhidro/ cosm=ticos/ medicina. etc.
2.5. ALCANCES Y LIMITACIONES LIMITACIONES Alcances En el presente est%dio se pretende obtener alcohol etílico a partir de la papa variedad UNICA 4 con esta e&periencia dotar al sector a!roind%strial de %na n%eva alternativa para el procesamiento de papa papa 4 a +%t%ro otros prod%ctos con similares características. 1imitaciones. Un limitante es 3%e no e&isten est%dios de investi!ación llevados en la re!ión de 0acna con papa o prod%ctos similares/ no e&istiendo ma4or in+ormación al respecto a nivel re!ional. El est%dio de llevar a cabo en la Universidad Nacional Jor!e "asadre5 0acna. E&isten ciertas limitaciones con la disponibilidad de los laboratorios comprometidos con la investi!ación.
2.!.OBJETIVOS 2.!.1. 2.! .1. OBJET OBJETIVO IVO GENERA GENERAL
29
•
Ind%strialiación de la papa/ variedad UNICA/ para la obtención del alcohol etílico de calidad.
2.#.IPÓTESIS 2.#.1.. IPÓTESIS 2.#.1 IPÓTESIS GENERAL GENERAL •
Es posi posibl ble e ind ind%s %stri trial ali iar ar
la
papa papa// var varie ieda dad d UNI UNICA CA// par para a
la
prod%cción de alcohol etílico de calidad.
2..VARIABLES 2..1.. IDENTIFICA 2..1 IDENTIFICACIÓN CIÓN DE VARIABL VARIABLES ES ariable independiente •
Uso de t=cnicas adec%adas para el proceso.
de la papa/ variedad UNICA. • Aprovechamiento de ariable dependiente •
Obtención de Alcohol Etílico
2..2.. DEFINICIÓ 2..2 DEFINICIÓN N DE LAS VARIABLE VARIABLES S Uso de t=cnicas adec%adas para el proceso. El %so de las t=cnicas adec%adas comprende el conD%nto de parmetros/ condiciones/ optimiación de rec%rsos/ m=todos/ b%enas prcticas/ etc./ 3%e se enc%entran inmersos en el proceso de obtención del prod%cto +inal (Alcohol Etílico). Calidad de la #ateria *rima. 1a calidad de la materia prima se re+iere a las condiciones iniciales en las c%ales se enc%entra la papa previa a realiarse la investi!ación. 1a materia prim prima a debe deber r esta estarr de+i de+ina na en cant cantid idad ad// tama tama9o 9o// cali calida dad/ d/ 4 dem demss 30
características 3%e p%dieran in+l%ir en los res%ltados del prod%cto +inal.
Obtención de Alcohol Alcohol Etílico a partir de la papa. ConD%n ConD%nto to de operac operacion iones es %nita %nitarias rias a trav=s trav=s de los c%ales c%ales es posibl posible e obtener obtener %n vol%men vol%men de alcoho alcoholl etílico etílico a partir partir de %na %na masa masa de+inida de+inida de papa. 2.8.3.
OPERACIONALIACIÓN DE VARIABLES
0abla NQ 7L.Operacionaliacion de ariables. DEFINICIÓN DEFINICIÓN VARIABLE DIMENSIONES CONCEPTUAL Uso Uso de t=cn t=cnic icas as ConD%nto de 0=cnicas adec adec%a %ada dass para para parmetros/ adec%adas el proceso condiciones/ empleadas optimiación de rec%rs rec%rsos/ os/ m=todo m=todos/ s/ b%en b%enas as prc prctitica cas/ s/ etc./ 3%e se enc%entran inmersos en el proceso de obtención del prod%cto +inal.
INDICADORES Cantidad de t=cnicas adec%adas %sadas en el proceso.
Aprovechamiento Aprovechamiento E&pl E&plo otac tación de la Cantidad 4 calidad de la papa materia prima/ papa de papa papa %tili %tiliad ada a variedad UNICA. variedad UNICA/ en la investi!ación para s% ind%strialiación. Obtención de ConD%nto de *rod%cción Alcohol Etílico Etílico operaciones alcohol etílico %nitarias a trav=s de los c%ales es posible obtener cantidad de alco alcoho holl etíl etílic ico o a part partir ir de %na %na masa masa de+inida de papa.
*ropiedades 4 caracterí característica sticass de la papa papa vari varied edad ad UNICA. Z! de papa papa %tili %tiliad ado o en la investi!ación. de *ropiedades +isico3%ímicas/ vol%men de alcohol etílico obtenido.
2%ente- Elaboración *ropia.
31
III. DISEO DISEO DE LA INVESTIGA INVESTIGACION CION 3.1. DISEO E=PERIMENTA E=PERIMENTAL 1a variación de volúmenes de alcohol prod%cido ir de+iniendo el !rado de ind%strialiación de la materia prima (papa) así como la calidad del mismo.
3.2.POBLACIÓN Y MUESTRA 3.2.1.. POBLACIÓN 3.2.1 POBLACIÓN 1a población est constit%ida por la cantidad cantidad total de de papas papas prod%cida en los dos p%ntos p%ntos de prod%cción prod%cción del pro4ecto pro4ecto #I'.
3.2.2.. MUESTRA 3.2.2 MUESTRA *ara la determinación del tama9o de la m%estra/ se aplicar la si!%iente +orm%la/ 4 se as%mirn los si!%ientes s%p%estos-
nR
6 *.$ .N 5555555555555555555555555555555555555 5555555555555555555555555555555555555 E 6 ( N 5 8 ) 6 * . $
,ondeN R población R 8/>L (>?@ con+iana estadística) p R 3 R 7/? (probabilidad de =&ito 4Bo +racaso) E R 7/86 (error) nR K7 (tama9o de m%estra)
3.3.TCNICAS E INSTRUMENTACIÓN PARA RECOLECCIÓN DE DATOS
32
'e realiara corridas de todo el proceso de prod%cción a +in de obtener di+erentes cantidades de alcohol a partir las m%estras de papa procesadas
3.4. ANÁLISIS DE DATOS DATOS *ara *ara el proces procesami amient ento o de la in+orm in+ormaci ación ón obten obtenida ida// ser ser codi+ic codi+icada ada 4 proc proces esad ada a %tili %tilia and ndo o las las hoDa hoDass elec electró tróni nica cass de EVCE EVCE1B 1B'* '*'' ''// con con disponibilidad para la constr%cción de tablas de anlisis estadístico. 1a in+ormación presentada ser a trav=s de tablas 4 +i!%ras estadísticas 3%e permitan la obtención de medidas estadísticas/ 3%e ha!an +actible realiar el anlisis e interpretación del comportamiento de las variables.
IV. ASPECTOS ASPECTOS ADMINISTRATIVOS ADMINISTRATIVOS 4.1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES 0abla NQ 7. Crono!rama de actividades.
2%ente- Elaboración *ropia.
4.2. PRESUPUESTO Y FINA FINANCIAMIENTO NCIAMIENTO 4.2.1. 4.2 .1. RECURS RECURSOS OS UMANOS UMANOS 0abla NQ 7. Crono!rama de actividades.
2%ente- Elaboración *ropia.
33
4.2.2.. RECURSOS 4.2.2 RECURSOS MA MATE TERIALE RIALES S 0abla NQ 7>. ec%rsos materiales a %tiliar en el desarrollo del pro4ecto.
2%ente- Elaboración *ropia.
4.2. 4.2.3. 3. SERV SERVIC ICIO IOS S 0abla NQ 787. ec%rsos materiales a %tiliar en el desarrollo del pro4ecto.
2%ente- Elaboración *ropia.
4.2.4.. PRESUPUES 4.2.4 PRESUPUESTO TO TOTA TOTAL L 0abla NQ 788. ec%rsos materiales a %tiliar en el desarrollo del pro4ecto.
34
2%ente- Elaboración *ropia.
V. INDICE INDICE TENTA TENTATIVO TIVO DE LA FUTURA FUTURA TESIS TESIS • 0]0U1O G ,A0O' ENEA1E' • ]N,ICE' • E'^#EN • *1AN0E *1AN0EA#I A#IEN0 EN0O O ,E1 ,E1 *O"1E *O"1E#A/ #A/ AN0EC AN0ECE, E,EN0 EN0E'/ E'/ O"JE0I O"JE0IO' O'//
HI*_0E'I' ,E 1A INE'0IACI_N INE'0IACI_N • CA*]0U1O I- 2UN,A#EN0O 0E_ICO • CA*]0U1O II- ,E'AO11O • CA*]0U1O III- E'U10A,O' • CA*]0U1O I- ,I'CU'IONE' • CA*I0U1O - CONC1U'IONE' G ECO#EN,ACIONE' • "I"1IOA2]A G ANEVO'
35
VI. REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS BIBLIOGRAFIAS • rate *olanco. (678M). E&traccion 4 Caracteriacion de Almidos Nativo de Clon Clones es *rom *romis isor orio ioss de *apa *apa Crio Criolllla a ( Sola Solanu num m tube tubero rosu sum) m).. "o!ot5
Colombia. • 'ossa 'ossa Urre!o Urre!o// ,iana ,iana.. (677 (677). ). Inmov Inmovili iliaci acion on de Bacillus Bacillus ichenifo icheniformis rmis 4 Saccharomyces Saccharomyces Cerevisiae para la *roc%ccion de Etanol a *artir de Almidon
de *apa.Colombia. "enavide idess Artea!a rtea!a// Irma Irma (677) (677).. Elabor Elaboraci ación ón de %na "ebida "ebida Alcohó lcohólic lica a • "enav ,est ,estililad ada a (vod (vodFFa) a *arti artirr de 0res aried rieda ades de *apa ( Solanum 0ipos de Enimas. Ibarra5Ec%ador tuberosum) Utiliando ,os 0ipos ambra rano no "edo "edon/ n/ %is %isel ela a del del oci ocio o (678 (678K) K).. Est% Est%di dio o 0ecnic cnico o para para la • amb Obtencion de Alcohol a *artir del Camote (Ipmoea "atata). $%ito5Ec%ador. • 1ópe 1ópe "enav "enavide ides/ s/ astón astón (677) (677).. Est%d Est%dio io 'obre 'obre el #erca #ercado do de *adas *adas
Nativas en la Ci%dad del C%sco. C%sco5*erú. • 1o4ola 1./ Nelson (6787). Eval%ación del Contenido del Almidón en *apas (Solanum !uberosum, SP. !uberosum C", #esiree)/ *rod%cidas en 2orma
Or!anica 4 Convencional en la *rovincia de C%rico/ e!ión del #a%le. e!ion del #a%le5Chile. • Jadn *iedra/ 2elipe Art%ro (6788). Obtención del "ioalcohol a *artir del
E&tracto del Camote. #adrid5Espa9a. • Hern Hernn nde de Nord Nordas ase/ e/ #arí #aría a 0eresa resa (677 (677) ).. 0endec ndecia iass Act%a ct%ale less en la
*rod%ccion de "ioetanol. %atemala. • Centro Internacional de la *apa5CI* (677L). Catlo!o de ariedades de
*apa Nativa de H%ancavelica5*erú. H%ancavelica5*erú. H%ancavelica5*erú. • odri!%e/ 1%is Ernesto (6787). Ori!en 4 Evol%ción de la *apa C%ltivada.
"o!ota5Clombia. • #ini #inist ster erio io de A!ric !ric%l %lt% t%ra ra 4 ie! ie!o5 o5#I #INA NA II (678 (678K) K).. *apa *apa *rinc *rincip ipal ales es
Aspectos A!roeconomicos. A!roeconomicos. *er%.
36
• #inisterio de A!ric%lt%ra O*A5,*A (677K). *lan Estrat=!ico de la Cadena
de la *apa. *erú. 'nche/ e/ Osc Oscar ar J%lin J%lin (677?) (677?).. *rod%c *rod%cció ción n "iotec "iotecnol noló!i ó!ica ca de Alcoh Alcohol ol • 'nch Carb%rante I- Obtención a *artir de ,i+erentes #aterias *rimas. Caracas5 ene%ela. • %i!o%/ #airan (6788). *rod%cción de "ioetanol Comb%stible a *artir de
"ioniato. #ontevideo5Ur%!%a4. #ontevideo5Ur%!%a4. • Jasbún Jasbún// Jor!e Jor!e (677>) (677>).. *ropie *ropiedad dades es 2isico 2isico5$% 5$%imi imicas cas 4 *arame *arametro tross de
Calidad para el Uso Ind%strial de C%atro ariedades de *apa. 'an Jos=5 Costa ica. Cr% *%p% *%p%ch che/ e/ 1ind 1inda a #ari #arita ta (678 (678M) M).. *ro4 *ro4ec ecto to de Inv Inversi ersión ón para para la • Cr% Instalación de %na *lanta *rod%ctora de Alcohol de *apa en la *rovincia de Chota. CaDamarca5*erú. 2airlilie/ e/ 0omm4 mm4 (8>> (8>>>) >).. • 2air
aíc aíces es 4 0%b=rc b=rc%l %los os Andin ndinos os Avance ancess de
Investi!ación. 1ima5*erú. • .O. .O. %ti=rr %ti=rre5 e5os osale ales/ s/ J. A. Espino Espinoa a50 50rel relles les// #. "onier "onierbal bale e (677) (677)..
evista 1atinoamericana de la *apa.
37
38
