PROPUESTA DE TRABAJO DE GRADO

1. MODALIDAD.

PROYECTO DE GRADO

2. PROPONENETES.

MAURICIO LÓPEZ GÓMEZ 242533JAIME CUJABAN SENEJOA 242710

3. DIRECTOR.

4. TITULO DEL PROYECTO. ÁREA O LÍNEA DE INVESTIGACIÓN.

“ESTUDIO PREVIO DE FACTIBILIDAD TECNICO-ECONOMICA PARA LA OBTENCION DE FIBRA DIETETICA A PARTIR DE BAGAZO DE CAÑA DE AZUCAR”

LÍNEA DE ALIMENTOS , FARMACEUTICA Y GESTION INDUSTRIAL

5. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.

ANTECEDENTESTal vez el problema más acuciante que se nos plantea hoy día en torno a laFibra, una vez que se conoce mejor su metabolismo, es el de su propia definición.Desde un punto de vista químico, se puede definir como la suma de lignina yPolisacáridos no almidónicos.Una definición más biológica sería aquella que definiera como fibra dietéticaa la lignina y a aquellos polisacáridos de los vegetales resistentes a la hidrólisis de las enzimas digestivas humanas.

CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA DIETÉTICA

La fibra dietética dispone de numerosas propiedades, de las cuales, se pueden destacar las siguientes:

Se trata de sustancias de origen vegetal Forma un conjunto heterogéneo de moléculas complejas No puede ser digerida por los fermentos y las enzimas del tracto digestivo Puede ser fermentada parcialmente por las bacterias del colon Tiene facultad osmótica

COMPONENTES DE LA FIBRA DIETÉTICA.

Los componentes de la fibra dietética pueden ser agrupados en cuatro grandes grupos, si se atiende a las características químicas de los mismos:

1. Polisacáridos estructurales o polisacáridos no-almidón:

Celulosa.- Polisacárido de 200 moléculas como mínimo de glucosa de cadena lineal, con uniones entre cadenas adyacentes, formando microfibras características. Es la sustancia orgánica más abundante en la naturaleza y es el componente mayoritario de la pared celular de los vegetales. La madera contiene el 50% de celulosa y el algodón está constituido por celulosa casi pura. Se hidroliza con facilidad y tiene gran capacidad para absorber el agua.

Hemicelulosa.- Es la mezcla resultante entre polisacáridos lineales altamente ramificados con algunas pentosas y hexosas. A pesar de lo que su nombre pudiera indicar, nada tiene que ver con la celulosa. Si es rica en ácido urónico se denominará hemicelulosa ácida, y neutra, sí no es así.

Pectinas.- Formadas por un polisacárido vegetal que está constituido en su mayor parte por ácido galacturónico. Debido a sus enlaces cruzados adopta forma de gel y es soluble en agua caliente. Su estructura puede estar formada hasta por 1.000 monosacáridos.

Rafinosa.- Es un trisacárido, soluble y no se puede hidrolizar en el intestino por ausencia de las enzimas correspondientes. Su presencia en la alimentación es rara y se puede encontrar en la soja, aunque en cantidad escasa.

Estafinosa.- Es un tetrasacárido y tiene similares características con la rafinosa.

2. Polisacáridos no estructurales: Gomas.- Son polisacáridos complejos que forman sustancias viscosas y que son

segregadas por algunos vegetales como respuesta a las agresiones. Su estructura está constituida por largas cadenas de ácido urónico, xilosa, manosa o arabinosa. Son solubles.

Mucílagos.- Los pentosanos, los hexosanos, el ácido urónico, etc. son elementos que cuando están en contacto con el agua forman disoluciones viscosas o también, debido a su gran capacidad para retener agua, pueden hincharse para formar una pseudo disolución gelatinosa. Son solubles y en realidad son hemicelulosas neutras.

3. Sustancias estructurales no polisacáridos: Ligninas.- Son polímeros mixtos de fenilpropano. Forman una molécula grande y

muy ramificada. Es el elemento que da consistencia a la madera seca donde se encuentra hasta en un 25% de toda la materia. Es la única fibra no polisacárido que se conoce

Otras sustancias.- En este apartado se pueden considerar a la cutina, los taninos, la suberina, el ácido fítico, las proteínas y los materiales inorgánicos como el calcio, el potasio y el manganeso.PROPIEDADES DE LA FIBRA DIETETICA.

Los diferentes tipos de fibra se diferencian entre sí por su composición y por sus propiedades físico-químicas:

1. Resistencia a la digestión.- Como ya se ha comentado, el sistema enzimático humano es incapaz de atacar y digerir los distintos componentes de la fibra.

2. Capacidad de absorción y retención de agua.- Propiedad condicionada por el grado de solubilidad de la propia fibra, por el tamaño de las partículas y por el pH. La absorción de agua se produce por fijación a la superficie o por atrapamiento en el interior de la macromolécula.

3. Capacidad de cambio iónico. 4. Incremento de viscosidad del medio.5. Secuestro y posterior eliminación de las sales biliares.- Su importancia radica en los

siguientes efectos:a. Aumento de la excreción de ácidos biliares.- Determinadas cepas

bacterianas, como el Clostridium putrificans, con capacidad cancerígena, utilizan como sustrato a los ácidos biliares y al colesterol, que son desconjugados por las mismas. Se activa la proteinquinasa C que es capaz de estimular el crecimiento celular. Otras bacterias dan lugar al ácido litolítico y otros mutágenos que son inhibidos por algunos tipos de fibra.

b. Disminución de la absorción de las grasas.- Este efecto se debe a que las grasas no se pueden emulsionar ni transportar hasta la mucosa intestinal.

c. Interrupción de la circulación enterohepática de las sales biliares.- La interrupción provoca que el hígado tenga que formar nuevas sales biliares y, por tanto, recurrir a las reservas orgánicas de colesterol.

6. Captación de minerales.- La fibra rica en ácido urónico tiene facultad para fijar calcio, fósforo, cinc, hierro y magnesio, por lo que puede alterar la absorción de los mismos. Si el aporte de fibra se corresponde con las recomendaciones habituales no existirá ningún problema carencial causado por el balance negativo de los minerales mencionados. Se considera que si el aporte de fibra es inferior a 50 gr / día, no hay exposición para desencadenar un equilibrio nutricional. En cualquier caso, la ingesta de pan blanco puede prevenir estas alteraciones.

7. Retraso de la absorción intestinal de los hidratos de carbono, de las proteínas y de las grasas.- Esta propiedad origina un aumento ligero de la excreción en heces de estos principios inmediatos, por lo que la fibra puede ser útil en la diabetes y en las dislipemias.

Cada componente posee estas propiedades en distinto grado. La actuación de cada una de ellas en el organismo implicará unos efectos que a la postre serán beneficiosos o nocivos, según los casos.

La manipulación y el procesamiento de la fibra influyen en sus propiedades. La molienda atenúa la capacidad de absorber agua, la celulosa extraída y purificada pierde gran parte de sus propiedades, etc.

PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES DE LA FIBRA DIETÉTICA

1. Celulosa.- Las propiedades más importantes que tiene la celulosa son: Retener agua en las heces (100 gr. pueden fijar 40 cc de agua). Aumentar el volumen y el peso de las heces. Favorecer el peristaltismo del colon. Disminuir el tiempo de tránsito clónico. Aumentar el número de deposiciones intestinales. Reducir la presión intraluminal. No interviene en la absorción de metales divalentes, colesterol y ácidos

biliares.2. Hemicelulosa.- Las propiedades que destacan son:

Aumenta el volumen y el peso de las heces. Reduce la elevada presión intraluminal del colon. Aumenta la excreción de ácidos biliares.

3. Pectinas.- Actúan de la siguiente manera: Absorben el agua. Retrasan el vaciamiento gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Fijan los ácidos biliares y aumentan su excreción. Reducen la concentración plasmática de colesterol. Mejoran la tolerancia de los diabéticos a la glucosa.

4. Gomas.- Sus propiedades son similares a las que poseen las pectinas: Retrasan el tiempo de vaciado gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Reducen la concentración plasmática de colesterol. Mejoran la tolerancia de los diabéticos a la glucosa.

5. Mucílagos.- Los efectos que ocasionan son: Disminución del tiempo de vaciado gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Fijan los ácidos biliares.

6. Lignina.- Sus propiedades son específicas porque: Reduce el grado de digestión de la fibra. Inhibe el crecimiento de colonias bacterianas intestinales. Por su efecto hidrofóbico, tiene una acción muy potente en la adsorción de

ácidos biliares.Protege a la mucosa colónica frente a agentes cancerígenos.

La producción de derivados de celulosa se basa principalmente en la industria papelera. Sin embargo, desde hace varios años, algunos grupos científicos latinoamericanos se han interesado en

la búsqueda de nuevas fuentes de derivados celulósicos. Se pueden citar grupos en Brasil, Uruguay, Cuba y Costa Rica.

Estos grupos trabajan con derivados celulósicos a partir de desechos agroindustriales tales como maíz, café, cáscaras de cítricos, cereales, etc.

Debido a los problemas de contaminación a nivel mundial y la concienciación del público, el tema de la utilización de los desechos se ha convertido en un tema de importancia, tanto para los gobiernos como para los productores.

Hasta el momento se han desarrollado en Colombia tesis sobre estudios de obtención de fibra soluble “pectinas “ y una de obtención de fibra dietética para consumo humano a partir de cáscara de cacao en 1991 y patrocinada por Instituto de Investigación Tecnológica, en esta tesis se separo cada uno de los componentes de la cáscara de cacao mediante variación de solventes y condiciones de temperatura y p H.

El país que lleva más tiempo trabajando en la industrialización del bagazo de caña de azúcar es CUBA en la Unión de Investigación Producción de la Celulosa del Bagazo Cuba-9(UIP Cuba 9).Han realizado estudios sobre el aprovechamiento integral del bagazo de caña de azúcar como producción de

y en el campo de implementación de fibra dietética en alimentos esta la tesis de NIVIA ALBA Efecto de la inclusión de Fibra Dietaria Soluble en un producto alimenticio.Universidad Nacional de Colombia. 2002 . En esta tesis habla de la adición de fibra soluble “CMC” a galletas y la evaluación de sus propiedades organolépticas.

JUSTIFICACIÓN

Este proyecto surgió de un estudio del aprovechamiento integral del bagazo de caña de azúcar, para darle un valor agregado a este desecho agrícola de la industria azucarera.Así hoy se puede pensar en utilizar el bagazo como fuente de celulosa para un proyecto taninteresante como la producción de fibra dietética para el consumo humano que pueda aportar los 30g diarios de fibra que se requieren en la dieta Nutricionistas de Alemania y de EEUU recomendaron incrementar la ingestión diaria de fibras de 20 a 30g, las fuentes de fibras tradicionales contenidas en los alimentos frescos no pueden soportar este incremento de la ingestión diaria recomendada debido a limitaciones tecnológicas y sensoriales por lo que el desarrollo de fibras dietéticas inertes a partir de fuentes de celulosa no tradicionales de alta pureza es la única vía para alcanzar esos incrementos de fibras en la dieta diaria.La fibra dietética se incorpora ya hoy a partir del bambú y de la paja de trigo y más de 200 tipos de alimentos se favorecen como helados, quesos, productos cárnicos, cereales, dulces, embutidos, salsas y otros muchos.

Con la apertura económica, nuestros países ven grandes posibilidades de comerciar sus productos frutícolas en otros mercados y de ampliar hacia los productos no tradicionales; tal es el caso de la piña (ananá), naranjas y otros, los cuales se exportan como concentrados. Estos ha generado en nuevo reto, cual es la búsqueda de ideas para deshacerse de los desechos que su industrialización produce.

Actualmente, salvo algunas excepciones, las fábricas de alimentos y de concentrados prácticamente no le dan ningún uso a los desechos, sino que los disponen en terrenos alquilados o comprados para estos fines y en el peor de los casos los arrojan a orilla de los ríos, con el consiguiente perjuicio para los sistemas ecológicos.

Sin embargo, la mayor parte de estos desechos tienen un gran potencial tecnológico-comercial, pues contienen compuestos como cafeína, dextrinas, azúcares, almidones, ligninas y celulosas.

En el caso del Bagazo de Caña de Azúcar por ser un material lignocelulosico no maderable tiene un gran potencial en Colombia debido a los ingenios azucareros y los trapiches existentes.

6. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

Se va a realizar un estudio con el cual se pueda determinar la viabilidad técnica, comercial y econonomica de obtener fibra dietética para consumo humano a partir de bagazo de caña de azúcar.

7. OBJETIVO GENERAL Y OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

OBJETIVO GENERAL

Realizar un de la viabilidad técnica, comercial y económica de la producción a gran escala de fibra dietética para consumo humano a partir de bagazo de caña de azúcar.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Evaluar las diferentes opciones tecnológicas para la producción de fibra dietética.

Obtener fibra dietética para consumo humano a partir de bagazo de caña de azúcar. Determinar las características de los productos obtenidos comparándolas con los

productos comerciales de calidad internacional. Estimar la factibilidad técnico-económica para la utilización de estos procesos a nivel

industrial.

Con base en la factibilidad económica diseñar una planta a nivel de pequeña industria.

Identificar alimentos potenciales para la incorporación de la fibra dietética.

8. ALCANCES Y LIMITACIONES.

Este estudio busca identificar los principales productores mundiales, demanda potencial del producto, sus precios de comercialización y viabilidad técnica, comercial y económica de su producción a pequeña escala, para de esta forma corroborar la acertividad de introducir el producto en el mercado ya sea como producto o como complemento en alimentos. Encontrar las condiciones apropiadas, tamaño y localización de la planta de proceso, tecnología y condiciones de operación que permitan obtener un producto de buena calidad.

9. METODOLOGÍA.

En la evaluación tecnológica se desarrollaran ensayos a nivel planta piloto, con los datos obtenidos se realizará parte de la ingeniería del proyecto. Basados en una investigación de estadísticas económicas acerca del producto realizar el estudio económico y de comercialización.

10. SECUENCIA Y ACTIVIDADES QUE SE DESARROLLAN.

CRONOGRAMA (VER ANEXO I)

11. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA.

RAFOLS Wilfredo Aprovechamiento Industrial de los Productos Agrícolas Barcelona Salvat S.A. 1964, 763 p

BOLIVAR CARDOSO GUILLERMO ALFONSO Obtención de Fibra Para Consumo Humano a partir de cáscara de cacao.Bogotá Universidad INNCA de Colombia 1991- 203p TESIS

.-ICIDCA “La industria de los derivados de la caña de azúcar” Editorial Científico técnica. La Habana. 1986

CÁRDENAS FLAVIO, Estudio de prefactibilidad para la producción de CMC a partir de bagazo de Caña. Universidad Industrial de Santander (UIS), 1985 Pág. 113-132

R. CORONAS ALONSO. Manual práctico de dietética y nutrición. 1ª edición. Barcelona. Editorial JIMS S.A. 1.991: 9–20

L. REDONDO MÁRQUEZ. La fibra terapéutica. Barcelona. Glosa ediciones.1.999: 11–13

DIETARY FIBER (1989) Scientific Status Summary Food technology 133-139

NIVIA ALBA Efecto de la inclusión de Fibra Dietaria Soluble en un producto alimenticio.Universidad Nacional de Colombia. 2002 TESIS

Ruiz Rozo B, Pérez L.O García m (2001) Influencia Fibra Dietaria”FIBRA DIETETICA EN IBEROAMERICA: TECNOLOGIA Y SALUD” Lojolo F, Saura Ed Varela, Sao Paulo

SASTOQUE RIVERA ANGELA Hidrólisis Ácida del Bagazo de Caña de azúcar, Universidad Nacional de Colombia 2002 TESIS

MOREDA, C.; FERNÁNDEZ, N., New Generation Products from Bagasse. II. Conferencia anual de la OIA. Islas Mauricios, Mayo 27, 1997.

CELLULOSE – FÜILSTOFF – FABRIC. Fibras Vegetales, Aspectos Nutricionales y Ventajas tecnológicas, La alimentación Latinoamericana, No. 229, 1999, pág. 46.

CORONAS R. Manual práctico de dietética y nutrición. Editorial Médica JIMS, S.L. Barcelona, 1.998

ROJAS HIDALGO E. La fibra dietética. In: Rojas Hidalgo E (eds.). Los carbohidratos en nutrición humana. Madrid: Grupo Aula Médica, 1994.

PAGINAS DE INTERNET

http://www.zonadesalud.org http://www.sciencedirect.com http://www.creafill.com http://www.ediblenature.com PRODUCTOS COMERCIALES A BASE DE FIBRA

DIETETICA http://www.unam.edu.ar/ciadicyp2000/trabajos/trabajos/varios/Fernandez-95-C9-

Cu.pdf CONGRESO IBEROAMERICANO DE INVESTIGACION DE CELULOSA Y PAPEL 2000”EL BAGAZO Y LAS FIBRAS ANUALES: PRESENTE Y FUTUROPARA SU INDUSTRIALIZACIÓN”. Dra. Nancy Fernández Rodríguez. UIP Cuba 9.Cuba.Union de Investigacion Produccion de la Celulosa del Bagazo Cuba-9(UIP Cuba 9) Directora@cuba9minaz.cu

http://www.idealibrary.com http://www.elsevier.com/locate/foodchem

Effect of particle sizes on functional properties of dietary fibreprepared from sugarcane bagasseFood Chemistry 80 (2003) 221–229

International Fiber Cooperation. International Fiber Cooperation—Solka Floc1. Available: http://www.ifcfiber.com/

PATENTES

http://ep.espacenet.com

Chou, Y. -C. T., Garrison, D. F., & Lewis, W. I. (1990). Alkalineextraction, peroxide bleaching of nonwoody lignocellulosic substrates.US patent no. 4,957,599. Patented September 18.

Gould, J. M. (1987). Alkaline peroxide treatment of nonwoody lignocellulose. US patent no. 4,649,113. Patented March 10.

Gould, J. M. (1989). Alkaline peroxide treatment of agricultural byproducts. US patent no. 4, 806,475. Patented February 21.

Schmidt, E. D. (1994). Removing green color form and reducing flavor levels of fibrous and other granular material. US patent no. 5,275,833. Patented January 4.

Titcomb, S. T., & Juers, A. A. (1986). Reduced calorie, high fiber content breads and methods of making same. US patent no. 4,590,076. Patented May 20.

ARTICULOS DE REVISTAS

Fernández, M., Borroto, B., Rodríguez, J. L., & Beltrán, G. (1996).Dietary fibre from cane bagasse: a new alternative for use of theseResidues . Alimentaría, 277, 37–38.

Fernández, M., Borroto, B., Rodríguez, J. L., & Beltrán, G. (1997a).Fibra dietética de bagazo de caña nueva alternativa de empleo. Alimentos 5, 83-86

Fernández, M., Sevillano , Bernardo., (1997 b).Fibra dietética de bagazo de caña influencia de las características de bagazo y lavado sobre su calidad. Alimentaría 286, 133-135

12. PRESUPUESTO. (VER ANEXO II)

ANEXO II

PRESUPUESTO

ITEM

VALORUnitario

($)Cantidad Universida

dEstudiante Total ($)

1. BIBLIOGRAFÍAFotocopias 50 500   25.000 25.000Internet 2.000 150 100.000 150.000 250.000Normas 100.000 4   400.000 400.000Otros 300 200   60.000 60.000

2. EXPERIMENTACIÓNMateriales, Materias primas     1.500.000   1500000Uso de laboratorios 200.000 10 2.000.000   2.000.000

3. ANÁLISIS Y MANEJO DE INFORMACIÓNComputador

500 300   150.000 150.000

Digitación 500 100   50.000 50.0004. DOCUMENTO FINAL

Digitación 500 150   75.000 75.000Impresión 300 150   45.000 45.000Empastes 20.000 3   60.000 60.000Fotografías, planos, etc. 2.000 100  

200.000 200.000

5. COSTOS PERSONALDirector 30.000 50 1500000   1500000Asesoría 30.000 30 900000   900000Elaboración 15.000 600   9000000 9000000Asesoría operario calificado. 10.000 50 500.000  

500.000

COSTO TOTAL $ 16.715.000

ANEXO I

CRONOGRAMA

SEMANA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ESTUDIO DE MERCADO                                Definición del producto                                Análisis de la demanda                                Análisis de la oferta                                Demanda potencial                                Demanda para el proyecto                                Comercialización del producto                                Descripción del mercado y materias primas                                Factores de riesgo                                Factores legales y regulaciones para el proyecto                                ESTUDIO TECNICO                                Determinación del tamaño de la planta                                Localización de la planta                                Programa de instalación de la planta                                INGENIERIA DEL PROYECTO                                Descripción técnica del producto                                Proceso de obtención de la fibra                                Obtención de la fibra a nivel planta piloto                                Descripción de las etapas del proceso industrial                                Balances de materia para el proceso industrial                                

Descripción de los equipos principales                                Equipos accesorios                                Equipos auxiliares                                Diagrama de equipos de proceso                                Distribución de la planta de producción                                ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO                                Estructura organizacional                                Prestaciones sociales                                Estudio legal                                Contratación                                ESTUDIO FINANCIERO                                Determinación de la inversión de capital inicial                                Determinación de costos                                Determinación del punto de equilibrio                                Financiación del proyecto                                EVALUACIÓN FINANCIERA DEL PROYECTO                                REDACCIÓN FINAL DEL INFORME