PROPUESTA DE DISEÑO DEL PROCESO PARA LA EXTRACCIÓN DE ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS Y OTROS PRODUCTOS A PARTIR DE LA PIEL DEL CAPIBARA

LAURA CASTAÑO GARRIDO

DIEGO FERNANDO VILLABONA TIRADO

JUAN RICARDO ZAPATA

JORGE LEONARDO SUAREZ

PRESENTADO A

PEDRO J. BEJARANO

MARIO E. VELASQUEZ

Propuesta de proceso para el aprovechamiento de la piel del capibara.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

2015

INTRODUCCIÓN

El capibara es un roedor muy común en zonas de pantano en zonas llanas y húmedas que son las condiciones típicas climáticas y geográficas de los departamentos de Guaviare, Vaupés y Amazonas se presentan para que este animal conviva en el ecosistema y pueda reproducirse. Gracias a las condiciones climatológicas este roedor se puede encontrar en gran parte de Sudamérica y en la amazonia.

La geografía de la región se ha prestado como hábitat de esta especie y el conflicto en este país se ha prestado para que cazadores ilegales cacen esta especie y comercialicen su carne en condiciones que no cumplen estándares de calidad para el consumo. Su caza ha provocado que este animal este en vía de extinción grado LC[1] que es un grado de preocupación menor en donde las autoridades tuvieron que prohibir la caza y comercialización de este animal. Este animal se presta para reproducirse en cautiverio ya que es fácilmente domesticable.

Los criaderos que existían de capibara, la piel de chigüiro se desperdiciaba ya que no se contaba con la tecnología ni con la calidad para procesarla y además en el país no cuenta con un mercado para los productos del cuero de capibara debido a altos costos comparados con el cuero vacuno y los otros componentes presentes en la piel como los diferentes tipos de grasas saturadas e insaturadas, disminuyendo el desarrollo del país al negarse en medida por desconocimiento de las riquezas existentes y el negocio rápido y la actuación separada del estado, empresa y academia.

La contaminación de los residuos es un grave problema ambiental en donde proponemos un posible esquema de tratamiento de aguas residuales derivadas de los procesos.

ANÁLISIS DE MERCADO.

El mercado de productos oleoquímicos en Colombia es bastante grande ya que muchos productos como el ácido palmítico, oleico, linoleico son extraídos a partir del aceite de palma y muchas comunidades en el norte del país están viendo cada vez más espacios para el cultivo de especies oleosas, por ejemplo soya, y se encuentran estudios de mercado hecho en el 2002 por el Ministerio de Agricultura revela la importancia de la industria de aceites de origen vegetal y animal en la oferta y rescata la importancia en grasas y aceites comestibles debido a que inciden directamente en la dieta de los colombianos y que además genera derivados alimenticios, cosméticos y farmacológicos para diferentes industrias.

Este mismo estudio revela los productos que se derivan de estas grasas y en la figura 4 se puede observar la producción y comercio de productos oleoquímicos en Colombia.

En la figura 4 se puede ver la variedad de productos derivados de las grasas, sin contar con la producción de biodiesel que es un tema de gran polémica en el país debido a su enorme demanda y el impacto ambiental. Según este estudio el 62% del mercado de oleoquímica es de producción de glicerina que queda como residuo en la saponificación de jabones. Actualmente el mercado es muy competitivo debido a que grandes empresas procesan en grandes cantidades estos productos.

La producción de glicerina ocupaba en el año 2000 el 62% del mercado de productos oleoquímicos en Colombia y un 23% lo ocupaba la producción de ácidos grasos, un 10 % en sales y esteres, un 3% en tensoactivos y solo un 2% en alcoholes grasos. La gran mayoría proveniente de aceite de palma. También describe las importaciones de productos oleoquímicos ya que la oferta generada en el país es insuficiente para suplir la cantidad de productos que este mercado necesita. En las figuras 5 y 6 se observa las importaciones de productos oleoquimico en el país. Se puede observar que las importaciones de productos oleoquimicos han aumentado cada año y las exportaciones han disminuido como su producción.

Figura 1. Productos comerciales oleoquímicos en Colombia.[7][8]

Las importaciones de productos oleoquimicos son levemente menores a las exportaciones de estos productos por lo que las grasas de capibara podria ser una excelente opcion en la fabricacion de productos oleoquimicos para diferentes industrias ya que la produccion nacional es mucho menor a la importaciones de estos productos.

Análisis de un posible mercado en la curtiembre de piel de chigüiro.

Para el diseño de un producto y su respectivo proceso de producción se tiene que contemplar muchos factores como el mercado a que ha previsto. La piel de chigüiro es una materia prima útil en muchos procesos manufactureros como por ejemplo la marroquinera de alta calidad en bolsos, guantes, zapatos y demás artículos de cuero en los cuales el cuero de chigüiro es considerado como un artículo de lujo y tiene un valor agregado alto.

en un país como Colombia donde el gobierno tiene una postura de prohibición del producto por aspectos ambientales y de protección de peligro de extinción es importante conocer que a pesar de estas medidas hay un comercio ilegal de productos relacionados con el chigüiro y sus productos, además es importante conocer que el cuero de este roedor es considerado como desecho ya que su carne es comercializada en el país y en países vecinos.

Figura 2. izquierda: produccion de productos oleoquimicos en colombia.Derecha: importaciones de productos oleoquimicos en colombia. Abajo: exportaciones de productos oleoquimicos en colombia.[7]

Figura 3. Importaciones de oleoquímicos en Colombia [7]

Las investigaciones de piel de chigüiro en el ámbito internacional se realizaron a partir de sus partidas arancelarias en Argentina , Brasil e Italia y se puede ver en más detalle en la figura 4.

Estos datos son hallados en una consultoría del año 2004 [2]. Aquí se puede observar la posición arancelaria, las exportaciones de cuero e importaciones de artículos de cuero de chigüiro al mercado de estos países. En la anterior figura se puede observar que Argentina tiene su mercado nacional de consumo cubierto y que sus exportaciones de piel de chigüiro es que corresponde al 0,036% del PIB de argentina en ese momento [3]. En el caso de Brasil este país no produce este producto por lo que se ve obligado a importarlo de argentina. Caso contrario pasa en Italia en donde el mercado italiano importa la piel cruda y salada y la procesa para satisfacer su mercado interno e incluso exportar este producto, pero también se observa que sus importaciones son considerables.

En el mercado nacional no se tiene ni idea de datos ya que este producto no es hecho en Colombia ni siquiera es importado de otros países ya que no existe ni demanda y ni oferta de este producto debido al poco conocimiento de aplicación y comercialización que este tiene. el mercado nacional todavía es un mercado inexplorado en caso de que se puede generar una demanda y en consecuencia su posible oferta de productos de marroquinería. Para hacerse una idea del mercado marroquinero en Colombia se consultó los datos reportados por PROPAIS [4] en donde afirma que el mercado de la marroquinería aporta un 0,27% del PIB nacional y un 2,17% del PIB manufacturero. La tendencia en el mercado marroquinero en Colombia es de un decrecimiento para el periodo del junio de 2013 del 7,3% con respecto a las ventas realizadas en el semestre anterior y esto se debió a la competencia de importaciones de calzado de China y otros países. El estudio de mercado para nuestro país realizado por Bancoldex nos dice que al país en el 2013 ingresaron al país aproximadamente unos 23,5 millones de zapatos de cuero comparado con los 19,3 millones de zapatos que ingresaron en el 2012. Cifras del DANE nos dicen que las exportaciones de productos de cuero incrementaron del 82 millones de dólares en el periodo de enero-abril de 2012 a 104 millones

Figura 4. Partidas arancelarias de cuero de chigüiro en argentina, Brasil e Italia. [2]

de dólares para el mismo periodo de 2013, para el procesamiento de pieles nos dice que el procesamiento de esta materia prima cayó un 1% en el periodo de enero a abril de 2013 con respecto al mismo periodo del año anterior.

Las siguiente grafica muestra el comportamiento del mercado de cuero en el territorio nacional de importadores de cuero y los países de procedencia [4].

Figura 5. Países Importadores de cuero al mercado colombiano.

Como se puede observar Italia y China son exportadores de cuero muy importantes en el mercado nacional. Para las exportaciones de cuero y los países a donde se distribuyen los productos colombianos se representan en la siguiente figura.

Figura 6. Países de destino de productos de cuero colombiano.

Por lo tanto, podemos tener una base de la industria de cueros en nuestro país, conociendo cuanto exportamos y cuanto importamos en el periodo de 2013 y por ende tener una idea de una posible demanda de productos de cuero de chigüiro que competiría con la marroquinería bovina nacional y la internacional. Es importante una buena publicidad ya que es vital para que se genere una demanda del producto y así poder competir con el mercado nacional e internacional y con productos fabricados con cuero bovino.

Para diseñar el proceso de nuestro producto también es vital conocer con que materia prima tenemos disponibles en nuestro país y más específicamente en nuestra región de desarrollo. Por lo tanto es de vital importancia conocer la disponibilidad de las materias primas para poder así satisfacer la demanda que en un futuro próximo tenga este producto. Además hay

que tener en cuenta que debemos ser responsables con el medio ambiente ya que la región de desarrollo que estamos estudiando es una región con la mayoría de ecosistemas vírgenes que deben ser cuidados sin interrumpir con el desarrollo de la región. El diseño del proceso debe cumplir que sea sostenible con el medio ambiente y que las materias primas para la operación sean de fácil adquisición.

PROCESO DE EXTRACCION Y PROCESAMIENTO PIEL DE CAPIBARA.

En la definición del proceso, cuenta como eje fundamental la naturaleza de la piel de chigüiro con la que vamos a trabajar tales como: espesor, cantidad de grasa presente, cualidades y cantidades de las tipos de grasa en la piel, disposición de cada componente y tejido dentro de la matriz histológica.

Hicimos una búsqueda de las características que engloban la piel y la cantidad de información disponible es poca y poco precisa, pero encontramos que en un estudio realizado, los investigadores en los chigüiros resaltan: “El carpincho, de pelo muy escaso, no contenía ácidos grasos libres en el sistema de capas de la córnea, pero exhibió una acumulación de estas sustancias en la epidermis vitales”, la cantidad de ácidos grasos libres debajo de la epidermis del chigüiro es notable en una ubicación específica y, aunque no se encuentren estudios con resultados con la composición de los tipos de grasas bajo la epidermis, recalcan también que usan esas reservas de grasa para suplir necesidades de reparación de heridas y combate de infecciones que contraen con mayor facilidad al tener permanente contacto con el agua y que la composición puede ser parecida a la ubicada en tejidos musculares.

Debido a que por varios factores no se pudo hacer la experimentación, se consultó al profesor Jairo López (director del ICTA y especialista en carnes) para indagar si las grasas que se encuentran en animales es diferente en cantidades a la alojada en capas subcútaneas, la respuesta es desconocida en estos momentos y que varía según la especie animal. Pero tomando por cierto que la distribución porcentual de grasas bajo la epidermis debido a la fotografía, ya que muestra una cantidad apreciable de ácidos grasos subcutáneos, puede ser parecida a la contenida en el tejido muscular, un análisis realizado a esta carne nos da luces de

Fig 7. Distribución de ácidos grasos en la piel del capibara B [10]

lo que podemos encontrar. La tabla 1 es extraída de un estudio realizado al capibara, donde se muestra la composición y perfil de ácidos grasos próxima de carpincho joven semiconfinado.

Las cantidades de ácidos grasos saturados y monosaturados están dentro de valores típicos de composición de grasas de origen animal, pero el ácido linoleico C18:2n-6 y el ácido alfa-linoleico C18:3n-3 tienen valores altos en comparación a otras grasas de origen animal e incluso vegetal.

Con esta información podemos precisar un par de cosas en el proceso:

Tabla 1. Composición de las grasas en el capibara [2].

1. Las cantidades de ácidos grasos dentro de la matriz de grasa de la piel del capibara tiene un valor alto debido a la presencia diferencial de ácidos grasos que presentan insaturaciones.

2. A partir de la imagen del tejido de la piel de capibara se vislumbra la posibilidad de obtener la piel y la grasa por separado sin afectar ostensiblemente ninguno de los dos productos, para nuestro caso serán ácidos grasos mono y poliinsaturados y un proceso de curtiembre de la piel.

EXTRACCIÓN ÁCIDOS GRASOS

Para la extracción de la grasa se puede pensar en el siguiente proceso general.

A continuación se esbozan las operaciones del proceso productivo de la extracción de la grasa:

Almacenamiento: Las materia prima que van a constituir el material del cual se va a obtener grasa y los subproductos, llegan en camiones refrigerados lo más rápido posible y se descargan, en lo posible a una línea de proceso donde se separe con cuidado por medios mecánicos la epidermis del resto de la piel, esta se llevará a la sección de curtiembre.

Acondicionamiento: El siguiente paso es una reducción de tamaño de la grasa “raspada” a la piel, para que la grasa encapsulada entre los tejidos pueda salir más fácilmente y se funda con más facilidad en la etapa siguiente. Un buen picado previo de la grasa facilita enormemente la posterior separación de fases (aceite, agua y sólidos). Además, actualmente es obligado por ley realizar un picado en que el área de una de las caras tenga menos de 50 mm2.

Fig 8. Proceso extracción grasa de la piel de capibara.

Cocción: La cocción es el punto más importante del proceso mediante el cual se somete a la materia prima a un calentamiento para provocar que la grasa animal contenida se fluidifique y pueda separarse de la parte sólida. La producción de grasas y harinas están sujetas a una normativa sanitaria que restringe sus condiciones de producción. Todos los métodos anteriormente citados son válidos siempre y cuando en la obtención de harina, como subproducto, se haya alcanzado unas condiciones de temperatura superiores a 133 ºC y una presión absoluta de 3 bares durante un período de tiempo no inferior a 20 minutos, con el fin de inactivar los agentes patógenos. Las dos tipos principales para la cocción son la fusión en húmedo y la fusión seca discontinua, en las que no precisan de esterilización final de la harina, al haberse cumplido las condiciones fijadas por la normativa durante la fase de fusión de los subproductos. En las fases iniciales de calentamiento, la temperatura de la masa debe ser de 50 °C y posteriormente se debe ir calentando hasta la máxima fusión de la masa inicial evitando que el calentamiento sobrepase la temperatura crítica de la operación determinada por el la temperatura de descomposición del (los) componente(s) de interés, en nuestro caso los ácidos grasos mono y poli insaturados con un porcentaje en peso relevante para la comercialización, pero a su vez, se debe verificar que se apliquen las unidades de pasteurización suficientes para la seguridad de las personas que los utilicen y la estabilidad del producto.

Prensado y filtrado: En esta operación se separan la fase sólida y la fase fundida. Esta operación se realiza generalmente con prensas de tornillo y tamices tales que se retengan las impurezas (partes de tejido, sólidos no disueltos, etc.), que afecten los productos y procesos siguientes.

Esterilización de los sólidos: En el caso de que la fusión se haya realizado mediante sistema seco continuo o a baja temperatura, en donde no se ha sometido a la fracción sólida a las condiciones especificadas en la legislación (133ºC, 3 bares, 20 minutos), el chicharro debe someterse a una operación de esterilización en la que se alcancen los parámetros exigidos.

Molienda: El objetivo de la molienda es obtener el máximo de harina a partir del residuo seco obtenido en la desecación. La harina obtenida debe ser lo más fina posible y estar lo más exenta posible de humedad, para mejorar su conservación.

Purificación de la grasa: Consiste en la eliminación de los sólidos de la grasa obtenida mediante percolación y prensado. Tras esta operación se obtiene el sebo o manteca final en los que se encuentran los ácidos grasos insaturados de interés acompañados de otros compuestos insaturados y saturados.

Se refinan las grasas para eliminar en mayor o menor medida las sustancias extrañas que perjudican el color, el olor y el sabor (acidez) del aceite. Estas sustancias extrañas aparecen por factores tales como el estado de conservación de la materia prima (muy propicia a la fermentación y consiguiente alteración de sus constituyentes), el sistema de extracción utilizado y el grado de agotamiento alcanzado en el mismo. A continuación se presentan cuáles son estas sustancias extrañas y el modo de eliminarlas:

Materias sólidas libres: pequeñas partículas de semillas, si es el caso, y harinas muy finas, insolubles. Eliminación: se separan (desfangando) antes del almacenamiento del aceite a tratar mediante una centrífuga con descarga intermitente de las impurezas.

Sustancias sólidas en estado coloidal: mucílagos, fosfátidos, pectinas, proteínas, resinas, etc. Eliminación: son responsables de la turbiedad del aceite. Su eliminación, desgomado, se lleva a cabo por coagulación de la dispersión coloidal con ayuda o no de un floculante. Superados los métodos discontinuos con H2SO4, que en ocasiones daban lugar a la sulfonación irreversible del aceite, HCl o vapor de agua en presencia de NaCl en disolución, el desgomado se realiza en continuo a 65-75ºC con agua o disoluciones sumamente diluidas de ácidos (fosfórico, oxálico, cítrico, etc.) como agentes floculantes. El procedimiento se completa con la decantación o centrifugación del sólido precipitado. El aceite se lava con agua hasta neutralidad. Cuando la separación de ácidos libres es de tipo químico, la neutralización del aceite resultante

del desgomado se efectúa por saponificación con hidróxido sódico. Es importante respetar el intervalo de temperaturas citado para esta operación; por debajo de 65ºC la viscosidad del aceite es demasiado elevada, mientras que por encima de 75ºC se favorece la solubilidad de las gomas que se pretenden separar.

Sustancias colorantes: Eliminación: La decoloración de las sustancias requiere una deshidratación previa del aceite. Para ello, se trata, ya sea en continuo o por cargas, a 60-80ºC y 50-70 mm de Hg, para luego proceder a su decoloración a 100-110ºC, por adsorción sobre carbón activo durante aproximadamente 30 minutos.

Sustancias odorantes: aldehídos, cetonas, óxidos y ácidos de bajo peso molecular, procedentes todas ellas de la oxidación de las cadenas de ácidos grasos. También contribuyen al olor la presencia de hidratos de carbono insaturados. Eliminación: Para separar el olor del sabor se aprovecha la gran diferencia de volatilidad entre los glicéridos y sus productos de degradación, precisamente los responsables de las propiedades citadas. La separación, desodorización en este caso, se realiza por arrastre con vapor de agua. La temperatura no debe ser elevada -de hecho se opera a vacío (200-230ºC a 4-6 mm de Hg)- para evitar la destilación parcial de glicéridos, fenómenos de polimerización o hidrólisis de parte de la grasa. La baja presión también está justificada por otras razones: de lo contrario se aumentarían los riesgos de oxidación atmosférica del aceite caliente y de hidrólisis por efecto del vapor. Un tiempo de desodorización superior a 3 horas da lugar, por su parte, a la aparición de fenómenos de polimerización, asociados a su vez al deterioro del color del aceite refinado (estos datos están referidos para el proceso en continuo).

Ácidos grasos libres: provenientes de la hidrólisis y del desdoblamiento enzimático -a cargo de las lipasas- de las grasas. Extracción: se basa en tres propiedades diferenciales del ácido libre respecto a los glicéridos:

1. Diferente reactividad de los ácidos grasos y los ésteres (neutralización química). Esta actividad se manifiesta, por ejemplo, ante las disoluciones de sosa diluida, que pueden neutralizar el ácido libre sin saponificar la grasa neutra. La adición de sosa forma, pues, jabón (sal sódica) con el ácido libre; el jabón formado, insoluble, absorbe colorantes y odorantes, lo que contribuye al refino. Pero hay el inconveniente, si la acidez inicial es elevada, que el mucho jabón formado favorece la aparición de emulsiones y el arrastre de grasa neutra en cantidad. Esto último impone una extracción posterior del jabón con disolvente (benzol). Otra manera de aprovechar la diferente actividad reactiva de los ácidos libres consiste en esterificarlos con glicerina, con lo que el ácido se recupera en la forma más noble posible, como glicérido. La operación es catalítica (C activo, MgO, Sn coloidal, NO, HCl, etc.). No es frecuente que la deficiencia de un aceite se deba sólo a la presencia de ácidos grasos libres. Cuando éstos existen en cantidades que justifiquen la citada "neutralización sintética" es porque el proceso de enranciamiento ha sido demasiado intenso, y hay que pensar entonces en una desodorización, que también es desacidificante.

2. Diferencias de volatilidad (neutralización física). La temperatura perjudica a la grasa, el proceso de separación por volatilidad se practica en vacío y con arrastre mediante vapor inerte (H2O, C6H6, etc.). Es el método introducido por Wecker. Al tiempo que se desacidifica el aceite, se desodoriza, pues las sustancias odorantes del aceite son de peso molecular aún menor que los ácidos grasos. Si la operación se prolonga mucho la grasa se colorea por descomposición seguida de polimerización. La destilación se practica ventajosamente por sistema "flash", para reducir la intensidad acortando el tiempo. La destilación molecular se ha propuesto también como medio de separar los ácidos grasos de los glicéridos. En realidad, esta técnica puede recoger en fracciones separadas: materias volátiles (aldehídos, etc.); las vitaminas y principios antianémicos; los

ácidos grasos; los glicéridos no saturados; los glicéridos saturados (los menos volátiles).

3. Diferencias de polaridad (neutralización físico-química). La diferencia de polaridad se traduce en distinta solubilidad de los ácidos libres y los glicéridos en ciertos alcoholes como el metílico y el etílico. Estos disuelven los ácidos grasos, pero no son disolventes de la grasa neutra, en cierto dominio de bajas temperaturas. La dificultad de estos métodos es que a medida que el alcohol se carga de ácido graso, esta disolución sí disuelve a la grasa neutra. Por eso su campo de aplicación es limitado y en el mejor de los casos su empleo se limita a la desacidificación previa de aceites de orujo, por ejemplo, con más de 25 % de ácido libre, para rebajarla a un 7%, completando luego la eliminación del ácido libre con NaOH, que es la técnica insustituible cuando la acidez no es superior a un l0%.

4. Obtención ácidos grasos: Métodos de alta presión. Características: Idóneos para grandes producciones. Son continuos. No emplean catalizador, por lo que la pureza de los productos es mejor, y menos laborioso el acabado de calidad. Entre ellos destacan: el procedimiento de Emery-Colgate y el método Dow. 1_ Procedimiento Emery-Colgate (Fig. 9): Columna (25 m de altura y 1 m de diámetro) en la que se inyecta vapor, grasa y agua a unas 60 atm. El desdoblamiento llega al 99%, con tiempos de residencia de dos horas. 2_ Método Dow: Necesita aún menores tiempos de residencia para operar a mayor turbulencia. La calefacción de la emulsión agua/ grasa se efectúa en retorta tubular, y los productos de la reacción se separan por "flashes" sucesivos al descomprimir escalonadamente. En varias aplicaciones, una sola columna de destilación no es suficiente debido a que se deben manejar diferentes temperaturas principalmente para la correcta separación de los ácidos grasos, para esto, es posible disponer una serie de columnas para extraer cada componente por separado, esto se muestra en la figura 10.

Fig 9. Proceso de Emery-Colgate [13]

Empaque y Transporte: Luego del visto bueno del área de calidad, se debe empacar en envases lo más herméticos posible para evitar el contacto con el aire o cualquier sustancia o material biológico que pueda afectar la calidad del producto. Se puede transportar a granel.

PROCESO DE CURTIEMBRE.

Curtiembre es el proceso de transformar la piel de un animal en cuero apto para la industria de la marroquinería y moda de tal forma que este no se degenere, descomponga o se vea afectado por factores externos. Esto se logra esto se logra lixiviando las pieles, las principales etapas del proceso de curtido son limpieza, curtido, recubrimiento y acabado. En este trabajo se hace una pequeña revisión debido a que es uno de los principales subproductos de la piel de capibara. Se plantearan las distintas forma de producción en cuero teniendo en cuenta el riesgo ambiental que este produce en el ambiente y cuál es la mejor forma de aprovechar el cuero después del proceso de curtido. Se escogió el material como piel de capibara debido a que por ser bastante porosa, tener alta elasticidad, grosor, resistencia y calidad (80,7 m2 son extraídos de una piel de 5,3 kg y 5,5 mm de espesor)

Cadena de producción de la curtiembre:

1) Piel cruda: este paso es de vital importancia ya que del estado de la piel inicial va a depender la calidad del producto terminado ya que las cicatrices marcas entre otros se hacen visibles al finalizar el proceso bajando la calidad del cuero hay que tener en cuenta los siguientes factores Manejo del capibara desde el nacimiento Transporte de hasta el matadero Matanza Tratamiento de las pieles después del desuello

Salado: es el tratamiento más común para conservar las pieles después de la extracción evita el deterioro bacteriano en ellas se basa en la deshidratación de la piel y se debe tener en cuenta que el grano de sal sea lo suficientemente grueso (1-3 mm)

Transporte de las pieles

Fig 10. Esquema planta destilación, Sulzer Corp. [13]

2) Lavado: consiste en la entrada y salida de agua (sin químicos) en el tambor donde se ha echado las pieles para poder eliminar los agentes residuales como estiércol, sangre, barro y sal este proceso normalmente se hace en tombos con ranuras para poder extraer los residuos por los costados o en tinas agitadas a 15-30 rpm.

3) Remojo: busca devolver las pieles a su estado de hidratación natural las pieles que llegan ya que al no estar hidratadas no reaccionan de manera adecuada con los productos de curtiembre. Se puede realizar en menor tiempo por el medio de un acelerador de humectación

y bacteriostático Se usan factores ablandadores como el sulfuro de sodio, poli sulfuro de sodio o

carbonato de sodio. El tiempo utilizado normalmente para lavado y remoo es de aproximadamente 18

horas.4) Pelambre: la operación de pelambre se realiza en fulones con soluciones de sulfuro de

sodio y agitado durante 24 horas existen varios tipos de pelambre (embadurnado, por fermentación, enzimático, oxidativo, usando compuestos sulfhídricos orgánicos) con este proceso se busca La remoción de pelo de la epidermis Favorecer un hinchamiento de la piel que permita un aflojamiento de la estructura

reticular para asi poder ser descarnada y/o ser dividida. Ablandamiento de las fibras de colágeno aumenta los puntos de reactividad de la

piel al mismo tiempo la estructura sufre desmoronamiento de sus enlaces Saponificación parcial de las grasas de la piel Extracción de proteínas que puedan intervenir en el proceso de curtido es decir

que no sean beneficiosas en un medio alcalino

Es importante controlar la temperatura, el pH, el tiempo, efecto mecánico, olor densidad, efectos organolépticos del pelaje entre otros

5) Encalado: es la adicción al baño cal apagada en una solución de aproximadamente 10-12% esta temperatura se realiza en promedio a 21°C nunca debe sobrepasar los 27°C debido a que la cal reaccionaria con el colágeno de la temperatura dependerá a mayor temperatura la piel tendera a ser más flexible y menso turgente. Algunas pieles necesitan un proceso de reencalado pero ahí q tener en cuenta que este proceso se debe tener muy bien controlado para no dañar el cuero.

6) Calero: el calero consiste en poner en contacto con productos alcalinos como el hidróxido de calcio, sulfito de sodio, aminas entre otros tenso activos en estado de agitación hasta conseguir el ataque fisicoquímico recomendado con el objetivo de lograr un buen efecto mecánico, favorecer la penetración de la piel y homogenizar concentraciones.

7) Descarnado: este proceso se realiza en una maquina con cuchillas en espiral lo cual le permite extraer la carne , la grasa y la piel en mal estado dejando la piel limpia y uniforme esto se hace para evitar el desarrollo de bacterias y degeneración de la piel.

8) Desencalado: este proceso sirve para retirar la cal añadida durante el proceso de pelambre este proceso sirve para deshinchar la piel dándole morbidez y ajustar le pH para el proceso de purga, para este proceso se usan esteres cíclicos, ácidos fuertes, ácidos débiles o sales amónicas.

9) Piquelado Purga: es el proceso enzimático en el cual se promueve el aflojamiento de fibras de

colágeno deshinchamiento de las pieles y na disociación de las grasas naturales de la piel entre más fino deba ser el cuero más intenso debe ser este proceso

ya que la grasa impide un buen curtido causando manchas y erupciones es importante estas grasas deben ser eliminadas este proceso se pede hacer con sal, sin sal y el corto

Curtido: el curtido es la transformación de cualquier piel en cuero sin embargo cada proceso de curtiembre tiene un fin para el cual es mejor por ejemplo las curtiembre vegetales son usadas comúnmente para calzado mientras el curtido por minerales se usa para cueros finos , delgados muy flexibles y suaves, con este proceso se busca impedir la putrefacción del cuero mejorar su apariencia y propiedades físicas

Curtido por cromo: el 80% del curtido que se realiza en el mundo es realizado por cromo a que este proceso es muy económico, mantiene una producción de cuero constante y uniforme; se le conoce como wet blue y en este proceso se debe tener en cuenta el pH y la alcalinidad.

a) Curtido de un solo baño: este proceso consiste en curtir con una sola operación con sales básicas como cromo trivalente

b) Curtido a dos baños: se usa comúnmente para pieles de cabritilla puede ser una buena idea para la piel del capibara para obtener un buen efecto rellenante a través de la incorporación de azufre reduciendo el CR +6 durante el baño en este proceso las pieles se impregnan en el primer baño con ácido crómico que se ha obtenido a través de bicromato de potasio o sodio en el segundo baño; en el segundo baño se transforma el ácido en sal de cromo verde

Los principales problemas son manchas después del proceso, distribución uniforme de la piel del cromo entre otros.

Curtido por aluminio: es uno de los procesos más antiguos se caracteriza porque las pieles curtidas bajo este proceso son de un color claro y opaco y un tacto suave, pero con un simple lavado se descurte con facilidad sin embargo el curtido por aluminio es usado porque sus sales son incoloras se usa para la peletería actualmente se mezcla con procesos de curtido vegetales

Dadas las condiciones en las que se encuentra la piel del capibara el proceso de curtido que usaremos será el curtido a dos baños. En este procedimiento (curtido en dos baños), las pieles se impregnan en el primer baño con ácido crómico que se ha obtenido a partir del bicromato (K2Cr2O7 ó Na2Cr2O7) de potasio (K) ó (Na).En el segundo baño se transforma el ácido crómico en sal de cromo verde (reducción). El curtido propiamente dicho de la piel tiene lugar en el segundo baño con el concurso de la sal verde de cromo, lo mismo que en el procedimiento de curtido en un baño.

Como medio reductor para la transformación del ácido crómico (que se liga muy frágilmente a la piel sin llegar a curtir) en la sal de cromo verde (valencia +3, de carácter curtiente), se emplea la mayoría de las veces o por lo menos antiguamente hiposulfito (procediéndose así a un tipo de reducción inorgánica).

También puede obtenerse una sal de cromo medianamente enmascarada reduciendo el dicromato con melaza o glucosa {(100 kg de dicromato + 100 kg. De ác. sulfúrico (H2SO4) + 25-30 kg. Glucosa + 100-200 litros de agua)}.Todo lo anterior da un licor de cromo con basicidad del orden del 33 %. Aproximadamente para cada kilogramo de H2SO4, que se añade o se quita a estos 100 kg. Se baja o se sube 1 % en la basicidad , obteniéndose a su vez, diversos enmascaramientos según el orden de adición de productos, lo más corriente es añadir glucosa al final, disuelta y despacio.

Veamos un ejemplo que evidencia cantidades relativas de reactivos y pieles:

-para 100 kg de pieles en tripa piqueladas se emplean:

5-6 kg de bicromato sódico o potásico

1,5-2,5 kg de ácido clorhídrico (al 30 %)

3-4 kg de sal común (cloruro de sodio)

Esta última debe impedir un hinchamiento de la piel por el ácido. En las pieles no piqueladas es necesario más ácido.

Después del baño crómico(1er. Baño) se dejan, en lo posible, durante uno o dos días sobre caballete. Aquí hay que protegerlas de la luz, pues en las partes muy iluminadas se pueden formar manchas pardas de óxido. Estas manchas no desaparecen por completo en el segundo baño e impiden un teñido homogéneo de las pieles.Durante este reposo se favorece la distribución uniforme del ácido crómico, el que se fija fuertemente a las fibras.

Antes del tratamiento en el segundo baño se pasan las pieles cromadas por la máquina de escurrir y estirar para eliminar el sobrante de bicromato sin ligar. El ácido crómico fijado en la piel no es expulsado si la presión es moderada. El estirado asegura, además, una superficie de flor de piel lisa y sin dobleces.

En el segundo baño (baño de reducción) tiene lugar la transformación del ácido crómico unido a las fibras de cromo curtiente verde. En este segundo baño se desarrolla propiamente el proceso de curtido. El curtido del segundo baño tiene lugar también en el batán o fulón. El baño de reducción consistía, generalmente, en 150 % de agua y 15 a 18 % de hiposulfito de sodio. Se recomendaba por muchos curtidores el añadir a este baño un 3-4 % de sal común. Antes de meter las pieles, sea añadía a esta solución una tercera parte de ácido necesario para la reducción.

Cuando todos los componentes están bien mezclados, se llevan las pieles al batán. Para la cantidad de hiposulfito citada anteriormente es necesario el empleo de 5-6 % de ácido clorhídrico (al 30 %) para el proceso de reducción; es digno de notar que en el baño de reducción se trabaja intencionalmente con un gran exceso de hiposulfito y uno pequeño en ácido. Mediante la adición de ácido se forma ácido sulfuroso a partir del hiposulfito y que transforma el ácido crómico en sal de cromo verde (curtiente).

En este tipo de proceso el resultado del curtido dependía principalmente de la velocidad con que se añade el ácido y de la cantidad del mismo. De esa manera el técnico curtidor tenía en sus manos, hasta cierto grado, el curtir en ácido o en básico. El curtido ácido en e procedimiento a dos baños da también un grano de piel fino y resistente; el curtido básico da un grano tosco y tacto más suave y no tan resistente. Generalmente, se añadía el primer tercio de ácido antes de introducir las pieles en la solución de hiposulfito; después de unos 15 a 20 minutos, se añade el segundo tercio de ácido, 30 minutos después el resto. A las pieles en el batán o fulón, se les da más movimiento o rotación hasta que muestran en el corte una coloración verde uniforme.

Cuando está terminada la transformación del ácido crómico en sal de cromo verde a través de toda la piel, se hace la prueba de resistencia a la ebullición en agua. Si esta prueba no era positiva al cabo de una hora de haber añadido la última parte de ácido, se puede insensibilizar el baño con una pequeña cantidad de soda para fijar más el cromo a la piel, curtir más la fibra, hacer más resistente el curtido a la cocción.

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

La obtención de ácidos grasos animales y la curtiembre son procesos que generan cuantiosas aguas residuales a través de varias etapas llevadas a cabo en estos. Dichas aguas residuales con cargas orgánicas, sólidos en suspensión y elevados niveles de aceites y grasas precisan ser

Fig 11. Proceso de curtiembre

tratadas para no generar impactos ambientales negativos, por medio de tratamientos residuales que eliminan estos contaminantes hasta alcanzar los valores máximos permitidos de acuerdo a las normas nacionales.

Por otro lado los residuos sólidos derivados en ciertas etapas de estos procesos no son generalmente tan importantes ya que son reutilizados en la misma cadena y también suelen utilizarse como fertilizantes.

Los diferentes procesos de eliminación existentes se deben a la diversidad de contaminantes. Para el caso de las soluciones coloidales que se caracterizan por estar constituidas por una dispersión de partículas sólidas o líquidas en agua y que son difíciles de eliminar utilizando procedimientos como pueden ser gravedad, filtración y otros, se logran desestabilizar y lograr su posterior aglomeración mediante el proceso de coagulación y floculación que es un proceso en dos etapas.

En la primera etapa de coagulación se elimina la doble capa eléctrica que caracteriza a los coloides, y la floculación se da a continuación y consiste básicamente en la aglomeración de los coloides mediante la atracción de las partículas con el aglutinamiento que se logra por la presencia de sustancias conocidas como floculantes.

El tratamiento para la eliminación de residuos en un proceso de curtiembre está sujeto a las siguientes normativas que establece la ley:

1. Llevar a cabo la oxidación de sulfuros para evitar, por un lado, que se generen malos olores en el alcantarillado y, por el otro,que el H2SO4 .

2. Llevar a cabo la eliminación del cromo, ya que no se desea que las aguas residuales municipales tengan metales pesados.

3. Al tratarse de un vertido directo, de además de la eliminación de sulfuros de cromo es necesario degradar las sustancias orgánicas.

Para esto, el proceso tendrá las siguientes etapas:

a. Precipitación:

En el tratamiento convencional para la primera etapa de tratamiento precipitaba la totalidad de los efluentes utilizando sales de hierro, en este proceso el sulfuro se precipita como sulfuro de hierro y al mismo tiempo, se precipita el cromo y las proteínas. No obstante, este proceso genera una cantidad enorme de Iodos que son muy propensos a la putrefacción y están altamente contaminados por compuestos de cromo (unos 10 a 50 g por kg de materia seca), lo que significa que únicamente pueden depositarse en un relleno sanitario.

La eliminación de sulfuros suele hacerse mediante la oxidación catalítica, la que, a su vez se lleva a cabo a través del oxígeno presente en el aire ambiental. Este proceso permite alcanzar fácilmente concentraciones de sulfuro inferiores a 1 mg/l. El uso de óxido de manganeso como catalizador ha demostrado ser muy eficaz. La gran ventaja de este sistema es que no produce residuos sólidos que luego deben ser eliminados. En plantas modernas, generalmente, se incorpora esta alternativa de tratamiento, pero solamente en aquellos casos de descarga indirecta.

b. Recuperación de cromo:

La recuperación cromo empleado en el curtido y recurtido ha dado buenos resultados, ya que ha llevado a una reducción tanto de los gastos para obtener dicha materia, así como de sus efectos contaminantes. Se estima que la reducción de gastos que se logra de este modo

equivale en forma aproximada a los costos del proceso de recuperación. La precipitación del cromo se hace mediante soda (óxido de sodio) o cal, sustancias que actúan como agentes neutralizadores. El siguiente paso es la deshidratación mecánica del lodo escamoso que se produce, antes de volver a disolverlo y retornarlo a la producción.No obstante, la precipitación puede hacerse igualmente con óxido de magnesio. Sin embargo, requiere el empleo de una técnica de precipitación especial, debido a que dicho compuesto no es propenso a disolverse. La ventaja de este proceso consiste en que permite un espesamiento mecánico del lodo, de manera que durante su redisoIución se produzca una concentración de cromo suficientemente elevada.

En cualquier proceso de recuperación, sin embargo, habrá que cumplir con ciertos requisitos básicos:

a. Enjuagar bien el cuero en tripa antes de añadir el piquelado. b. Añadir curtientes de cromo que no contengan ningún enmascante o aditivo. c. Utilizar bajas cantidades de grasas

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