Extracción y caracterización de celulosa a partir de vainas de la leguminosa Vigna unguiculata L. Walp. / Ethel L. Arceo Vera

Tesis (Maestro en Ciencias) .-- UADY. Facultad de Ingeniería Química, 2006.

Se obtuvo celulosa a partir de vainas de Vigna unguiculata L. Walp, recurso susceptible de ser utilizado en periodos post-cosecha hasta tres veces al año en comparación con las fuentes maderables, por lo que este trabajo tuvo como objetivo evaluar las condiciones de extracción de celulosa a partir de las vainas de esta leguminosa para proponerla como una fuente alternativa de obtención. Como primera parte del estudio se determinó la pérdida de rendimiento durante el proceso de extracción, empleando para esto el método químico de Cazaurang et al. (1990), que consiste de cuatro etapas: la primera, corresponde a una hidrólisis ácida para fraccionar la fibra; la segunda, es una etapa de cloración para eliminar compuestos cromóforos; la tercera, es una etapa de deslignificación con NaOH y la cuarta y última etapa, consiste en un blanqueo con hipoclorito de sodio. La aplicación de este método mostró una deslignificación del 89.29 por ciento , con un rendimiento del 12 al 15 por ciento de celulosa al final del proceso, obteniéndose las mayores pérdidas en la tercera etapa. Debido a esto se realizó una modificación del método químico reportado por Cazaurang et al. (1990) en la tercera etapa, que consistió en la reducción de la concentración de NaOH e incorporación de enzimas lacasas posterior a esta etapa. Para lo cual se implementó un diseño factorial 33 con tres niveles por cada factor y dos réplicas por tratamiento. Los factores fueron: concentración de NaOH (O, 1 y 2 por ciento ), tiempo de agitación con NaOH (20´, 40´ Y 60´) Y tiempo de incubación con las enzimas lacasas (20´, 40´ y 60´). Las variables de respuesta fueron: el rendimiento y el porcentaje de deslignificación, analizando inicialmente, las interacciones significativas entre las variables independientes y seleccionando un tratamiento con un rendimiento mayor al obtenido por el método químico original y con similar o mejor deslignificación, para posteriormente comparar sus características físicas. Los resultados revelaron un incremento del 38 por ciento promedio del rendimiento con un 90 por ciento de deslignificación, cuando se redujo la concentración de NaOH hasta el1 y 2 por ciento en la tercera etapa y la incorporación de lacasas posterior a esta. Esto permitió definir las condiciones de extracción de celulosa, seleccionando el tratamiento del 1 por ciento de NaOH con 40 minutos de remoción con dicho reactivo, y posterior incubación con lacasas por 40 minutos. Este tratamiento químico-enzimático seleccionado, mostró mediante la prueba de hipótesis, tener un peso molecular menor que la celulosa extraída por vía química, con una cristalinidad mayor (32 por ciento ) que esta última (28 por ciento ), con patrones de difracción correspondientes a las celulosas tipo 1 y II, respectivamente y disminución del tamaño de los cristales en la celulosa extraída por vía química. Los grupos funcionales en ambas fueron similares, con ausencia de picos a 1514 cm-l, que significan eficiente deslignificación en ambos sistemas de extracción. Los termogramas en ambas celulosas, fueron similares (P>0.05), con una descomposición de la materia de hasta 70 por ciento entre los 300 y 400°C Y pérdidas de masa residual del 19 por ciento al 27 por ciento entre los 400 y 600°. La metodología propuesta, permitió obtener una celulosa con características físicas que la hacen apta para su empleo en la industria alimentaria.