Catalizadores

MARCO TEORICO • PROCESO Un proceso es un conjunto de actividades o eventos que se realizan o suceden con un determinado fin. Este termino tiene significados diferentes segun la rama de la ciencia o la tecnica en que se utilice. Los procesos se encuentran presentes en todas las areas. • CATALIZADOR Un catalizador es una sustancia (compuesto o elemento) capaz de acelerar (catalizador positivo) o retardar (catalizador negativo o inhibidor) una reaccion quimica, permaneciendo este mismo inalterado (no se consume durante la reaccion).

A este proceso se le llama catalisis. Los catalizadores no alteran el balance energetico final de la reaccion quimica, sino que solo permiten que se alcance el equilibrio con mayor o menor velocidad. Muchos de los catalizadores actuan alterando superficies permitiendo encontrarse y unirse o separarse a dos o mas reactivos quimicos. En el mundo natural hay catalizadores biologicos o biocatalizadores, los mas importantes son las enzimas, de naturaleza proteica aunque tambien existen acidos ribonucleicos con capacidad catalitica, denominados ribozimas. CATALIZADOR BIOLOGICO Es una caracteristica que poseen las enzimas que les permite aumentar la velocidad de la reaccion o simplemente ayuda para que se lleve a cabo. • ENZIMAS Una enzima es un catalizador biologico que lleva a cabo reacciones bioquimicas a muy altas velocidades y con un elevado grado de especificidad. Las enzimas son proteinas que catalizan reacciones quimicas. En estas reacciones, las moleculas sobre las que actua la enzima en el comienzo del proceso son llamadas sustratos, y estas los convierten en diferentes moleculas, los productos.

Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad crece solo con algunas reacciones de entre otras posibilidades, el conjunto de enzimas sintetizadas en una celula determina el metabolismo que ocurre en cada celula. A su vez, esta sintesis depende de la regulacion de la expresion genica. Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energia de activacion (? G‡)[1] de la reaccion, como consecuencia acelerandola y permitiendo que esta se desarrolle en menor tiempo

Al igual que ocurre con los catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que ellas catalizan, ni alteran su equilibrio quimico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser mas especificas. La actividad de las enzimas puede ser afectada por otras moleculas, las inhibidoras son moleculas que disminuyen la actividad de las enzimas; mientras que las activadoras son moleculas que incrementan la actividad. Asimismo, gran cantidad de enzimas requieren de cofactores para su actividad. Muchas drogas o pociones son enzimas inhibidoras.

La actividad es afectada por la temperatura, el pH, y la concentracion del sustrato. Las enzimas se clasifican por el tipo de reaccion que catalizan: a) Oxireductasas b) Transferasas c) Hidrolasas d) Isomerasas e) Liasas f) Ligasas o MATERIAS PRIMAS PARA SU OBTENCION Las fuentes principales de produccion de enzimas para empleo industrial son: Animales, vegetales y microbianas. o ENZIMA EMPLEADA PARA LA CONVERSION DE GLUCOSA A FRUCTOSA Algunos alimentos en los que se emplean enzimas son: gaseosas, conservas de frutas, reposteria.

Estos alimentos se endulzan con edulcorantes de glucosa y fructosa que antiguamente se obtenian por la ruptura del almidon de maiz al tratarlo con acido. Actualmente esta practica ha sido casi totalmente desplazada por la accion enzimatica, que permite obtener un edulcorante de glucosa de mayor calidad y a menor costo. La glucosa obtenida puede transformarse luego en fructosa, otro azucar mas dulce, utilizando la enzima glucosa-isomerasa. Fig. () Estructura de la glucosa isomerasa. La glucosa isomerasa es una enzima que cataliza la conversion de glucosa en fructosa. o ISOMERIZACION DE LA GLUCOSA

Un sistema con reactor enzimatico por lotes que utiliza la isomerizacion de la glucosa (conversion de glucosa en fructosa), importante en la industria, con glucosa isomerasa como catalizador. La reaccion tiene lugar dentro de un recipiente agitado en el que el agitador es una cesta porosa dentro de la cual la enzima queda inmovilizada. Un polarimetro integrado en la unidad monitoriza las concentraciones de glucosa y fructosa en el tiempo. • CARBOHIDRATOS Los carbohidratos, tambien llamados glucidos o hidratos de carbono: son una clase basica de compuestos quimicos en bioquimica.

Son la forma biologica primaria de almacen o consumo de energia; otras formas son las grasas y las proteinas. Las carbohidratos son compuestos organicos formados por carbono, hidrogenos y oxigeno; en algunos tipos intervienen tambien el azufre y el nitrogeno. Son moleculas reducidas parcialmente, las cuales producen, por oxidacion, la energia necesaria para conducir los procesos metabolicos. Los carbohidratos comunmente son clasificados en tres tipos segun la cantidad de moleculas de carbono que contiene: • Monosacaridos. (unidades monomericas) o azucares simples Disacaridos. Al hidrolizarse producen dos monosacaridos. • Polisacaridos. Al hidrolizarse producen mas de diez moleculas de monosacaridos. • FRUCTOSA Es un monosacarido con la misma formula empirica que la glucosa pero con diferente estructura; Es una cetosa muy abundante en la naturaleza con seis atomos de carbono. Su poder energetico es de 4 kilocalorias por cada gramo. Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de fructosa (a menudo con glucosa), que pueden ser extraida y concentrada para hacer un azucar alternativo. o ESTRUCTURA

La fructosa es un azucar de seis carbonos como la glucosa y comparte con ella lamisca formula moleculas C6H1206. Cinco de sus atomos de carbono y un atomo de oxigeno forman un anillos de seis miembros en el que los otros grupos de atomos quedan dispuestos a su alrededor En este caso, la estructura tiene un grupo funcional cetona en el carbono numero dos. Tambien presenta varios grupos -OH, caracteristico en los alcoholes. Si consideramos lo anterior, la fructosa se define de la siguiente manera: “Es un derivado ce tonico de alcohol polivalente” [pic] o PROPIEDADES

La fructosa produce escasos efectos en el nivel de glucosa en la sangre y no estimula la secrecion de insulina. Es Ideal en dietas que necesiten tener lo mas equilibrado posible los niveles de insulina ya que no precisa insulina para ser metabolizado. A diferencia del azucar refinado que se absorbe instantaneamente produciendo una subida y una bajada rapida de energia, la fructosa, es metabolizada y guardada, en parte, por el higado en forma de glucogeno como reserva para cuando se necesite hacer algun un esfuerzo, esta recomendada para personas diabeticas, deportistas y aun para las personas que quieren adelgazar

En exceso, favorece el aumento de los trigliceridos plasmatico, hecho que se ha de contemplar en caso de hipertrigliceridemia. Las culturas prehispanicas le dieron una gran importancia al uso medicinal de los nopales y a la tunas; para detener el flujo, las semillas de la tuna; para eliminar las fiebres ingerian el jugo. La fruta era util para el exceso de bilis. La pulpa de la tuna y las pencas asadas se usaban como cataplasma. Para el tratamiento de hernia, higado irritado, ulceras estomacales y erisipela, utilizaban la raiz.

La pulpa de las tunas servia para la diarrea. Las espinas fueron usadas en la limpieza de infecciones. La ingesta de esta fruta o de las mismas frutas por diversas personas en ocasiones no es de orden benefico ya que existen ciertas dificultades a digerirla o metabolizar las frutas y en especial la fructosa. o INFORMACION NUTRICIONAL DE LA FRUCTOSA. El fruto posee un valor nutritivo superior al de otras frutas en varios de sus componentes: cien gramos de la parte comestible posee 58 a 66 unidades caloricas, tres gramos de proteinas, cero punto veinte gramos.

De grasas, quince punto cincuenta gramos de carbohidratos, treinta gramos de calcio, veintiocho gramos de fosforo y vitaminas (caroteno, niacina, tiamina, riboflavina y acido ascorbico). (Por 100 gr. ) Kcal. : 400. La fructosa endulza mas que el azucar debido a esto se necesita agregar menos cantidad de la misma. Asi pues aunque tenga mas o menos las mismas calorias, al poner menos cantidad nos engordara menos. La fructosa es aproximadamente dos veces mas dulce que la sacarosa, el azucar corriente de mesa, pro tiene casi el mismo valor energetico, alrededor de 17 kJ/g.

Lo anterior quiere decir que se obtiene el mismo efecto edulcorante con aproximadamente la mitad del peso de fructosa en el caso de que esta substituya a la sacarosa. La dulzura relativa de algunos de los azucares mas comunes se ha establecido: |Edulcorante |Grado de dulzor (sacarosa, base | | |100) | |Fructosa |180 | |Azucar invertido |120 | Sacarosa |100 | |Dextrosa |70 | |Galactosa |32 | |Maltosa |32 | |Lactosa |16 | • EDULCORANTES DE ALTA FRUCTOSA El edulcorante de alta fructosa se usa para endulzar las gaseosas, golosinas y productos de panaderia y confiteria.

Para hacer el edulcorante de maiz, el almidon es tratado con enzimas que lo cortan para formar cadenas de azucares mas cortas y que convierten parte de la glucosa (azucar que forma parte del almidon) en fructosa (otro azucar, que junto con la glucosa forman a la sacarosa, el azucar comun de mesa). Todas las enzimas que participan de este proceso provienen de microorganismos. El resultado es un edulcorante tan dulce como el azucar comun, pero muy ventajoso a la hora de fabricar alimentos y bebidas. Por un lado, es liquido y se puede agregar de forma mas facil y controlada a los productos, lo que reduce los costos de produccion.

METODOLOGIA • MATERIAL Y HERRAMIENTAS |Materiales y equipos | |Tuna (Opuntia) | |Enzima Glucosa Isomerasa | |Desespinadora | |Seleccionadora | |Mondeadora | |Finisher | |Centrifuga de Canasta | Refractometro | |Polarimetro | |Marmita a vacio | |Biorreactor Enzimatico | |Envases y etiquetas | • EQUIPO DE LABORATORIO |Equipo | |Pipeta de 10 ml | |Pipeta de 5 ml | |Vaso de precipitados de 250 ml | Vaso de precipitados de 500 ml | |Matraz Erlenmeyer 50 ml | |Matraz Erlenmeyer 75 ml | |Caja de Petri | |Micropipetas | Nota: Material puede ser prestado por algun Laboratorio. • PARTES ANATOMICAS DE LA TUNA |Fraccion de la partes anatomicas de la tuna: |Elementos |Peso aproximado | | |Cascara |30% – 40% | | | |Pulpa |60% – 70% | | | |Semilla |5% – 10% | | | | | | | Pulpa de Tuna: |Elementos | |  | | |Agua | | | | |Proteina | | | | |Lipidos | | | |Fibra | | | | |Sales minerales | | | |Cascara de Tuna: |Elementos | |  | | |Colorante natural | | | |Fibra | | | | |Agua | | | | |Proteina | | | | |Lipidos | | | |Sales | | | | | | | | |Semilla de Tuna: |Elementos | |  | | |Proteina | | | |Lipidos | | | | |Fibra | | | | |Sales | | | | | | | | CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA La tuna debe de contar con ciertos requerimientos para que pueda ser usada en la extraccion de edulcorante. • Tener un color adecuado • El tamano no es un requisito • No estar podrida • Estar lo suficientemente madura • PROCESO o PREPARACION: 1. COSECHA DE LA TUNA: Se realiza sacando la tuna mediante una torsion previa. La cosecha se realiza cortando la tuna en la base con herramienta, permitiendo mayor tiempo de vida, por lo que se considera la practica mas recomendable. [pic] 2.

POSTCOSECHA: Factores mas importantes del manejo postcosecha se tienen: remocion de las espinas, manejo delicado de los frutos, evitar golpearlos para que no exista la posibilidad de lesiones y que estas provoquen infecciones patologicas, la no exposicion al sol por largo periodo de tiempo. 3. REMOCION DE LAS ESPINAS: Se puede realizar rodandolas sobre el suelo, barrer los frutos con ramillas sobre la superficie del suelo o limpiarlas con trapo humedo, recomendandose la utilizacion de cepillos mecanicos o desespinadoras. pic] 4. TRASLADO: La tuna se traslada hasta la planta procesadora, esta seria en cajas de carton o de plastico. 5. SELECCIONADO: Al llegar a la planta la tuna se vacia en bandas transportadoras las cuales alimentan a las seleccionadoras de tamano posterior a su clasificacion de tamano hay una seleccion manual por personal especializado en donde se separan las tunas que tienen las caracteristicas fisicas, peso, estado sazon de maduracion, las cuales se empacan en cajas de carton para su exportacion. . MATERIA PRIMA: Las tunas que no reunen las caracteristicas para su exportacion debido principalmente a las siguientes causas: inmaduras, sobre maduras, muy pequenas o muy grandes, asi como algun defecto fisico, dano mecanico; estas tunas son las optimas y la materia prima para la obtencion de edulcorantes de alta fructosa. 7. SEPARACION DE LAS PARTES ANATOMICAS DE LA TUNA: a. Cascara b. Pulpa c. Semillas o PROCESOS Y PRODUCTOS DE CADA PARTE ANATOMICA:

Con la pulpa se obtiene el edulcorante de alta fructosa a partir de la glucosa isomerasa. La cascara se muele en un molino para humedos con disco dentado de acero inoxidable (molino similar al del nixtamal), una vez molido maceramos en mezclas alcohol- agua para separar las betalainas las cuales se obtienen en polvo, una vez que se llevo a cabo la destilacion (separacion del agua y alcohol) y secado por aspeccion.

Los azucares y la fibra se separa por centrifugacion. Las semillas se llevan a cabo un proceso de lavado, posterior a este un secado por medio de un secador, ya seca se muele a traves de un molino de martillos hasta constituirse en particulas del tamano similar al de la harina. Se le adicionan solventes: hexano. ———————–

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