Biofertilizante a base de harina de pescado PDF

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Informe de investigación sobre u biofertilizante a base de harina de pescado o restos de pescado...

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Universidad Politécnica De Zacatecas

ANÁLISIS DE BIOPRODUCTOS Docente: Adriana Hernández Calzada

“Elaboración de bioproductos” nombre del alumno (s): Aparicio Romo Monica Gpe. 1190297 Sarellano Herrera Rosalía 1191433 Beltrán Herrera Adriel 1191431 Rodríguez Troncoso Blanca Judith 1191432 grupo: 3.3 Ing. En biotecnología Fecha: Fresnillo, Zac, 24 de mayo del 2020

OBJETIVO GENERAL ➢ Identificar las áreas de oportunidad biotecnológica en el entorno. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Definir el área a desempeñarse biotecnológicamente con base a planes de desarrollo estratégicos. • Elegir la materia prima para la elaboración de un biofertilizante. • Seleccionar el proceso a desarrollarse buscando posibilidades de mejora biotecnológica. INTRODUCCIÓN Los bioproductos, generados por la acción de microorganismos o enzimas, es una de las vías más eficientes y sostenibles de generar valor. Los bioproductos, son el resultado en la aplicación biotecnológica, dentro del ámbito industrial donde, mediante procesos Biológicos, Bioquímicos, Físicos, Térmicos de: Fermentación, Esterificación, Transesterificación, Digestión, Hidrólisis; con la incorporación de enzimas, microorganismos, bacterias, etc., se transforma la biomasa, la biomasa se refiere a que son cultivos de no alimentación, masa forestal, residuos vegetales, etc. en bioproductos como: los bioplásticos, las biopinturas, los biolubricantes, los biomateriales de la construcción, la bioenergía, los biocombustibles, Biofertilizantes, etc. Mediante procesos biotecnológicos es posible transformar la biomasa en bioproductos gracias al trabajo de microorganismos llamado biosíntesis y enzimas (biocatálisis). En la actualidad plantas de generación de bioenergía como lo son el biogas o biodiesel, van a evolucionar hacia el concepto de biorrefinería, en el que además se pueden generar biocombustibles, biofertilizantes y bioproductos además de plataformas químicas que son productos intermedios de la industria química. A corto plazo, las plantas de producción de bioproductos serán instalaciones capaces de transformar, mediante etapas llamadas destilaciones sucesivas, cualquier materia prima de origen vegetal que se conoce como biomasa en bioproductos. Son las denominadas biorefinerías Las ventajas de esta nueva tecnología son varias: Mayor capacidad de producción de bioproductos, gracias al aumento del stock potencial de biomasa transformable (ya no se dependerá sólo de plantas ricas en aceites, almidones, etc.). Eliminación de la potencial competencia entre producción de bioproductos y producción de alimentos. Y todo ello, junto con la eficiencia productiva que las biorefinerías aportaran, permitirá obtener bioproductos más competitivos en propiedades y en precio. El principal aumento en la demanda de productos ecológicos, es el Biofertilizante, ya que es obtenido generalmente mediante fermentaciones anaeróbicas (proceso microbiológico que se desarrolla en ausencia de oxígeno.

La obtención de biocarburantes líquidos se realiza por medio de la fermentación: cambio químico producido por un organismo vivo o una enzima, especialmente bacterias o microorganismos. La reacción incluye, generalmente, la descomposición de los azúcares y almidones a alcohol etílico y dióxido de carbono) y está genera importancia ya que es similar al comportamiento del mercado de los biopesticidas.

MARCO TEÓRICO México es uno de los centros de origen de la agricultura, lo cual se estima que sucedió hace más de 7 mil años. La práctica de esta actividad, implicó no sólo la domesticación de especies vegetales para reproducirlas de manera regular, sino también la adquisición de conocimientos para mejorar la productividad de los cultivos. Algunos de estos conocimientos y habilidades obtenidos son: • Utilizar el riego en la agricultura. • La aplicación de cenizas de árboles quemados. • El uso de excretas para hacer el suelo más productivos. • La práctica del policultivo. Con el paso del tiempo la población fue incrementando y se dejan de satisfacer las demandas de la población, es cuando se busca una opción y van apareciendo los fertilizantes químicos que son aquellos elaborados artificialmente y están compuestos principalmente por sales minerales de nitrógeno, fósforo y potasio. (CEDRSSA, 2018). Según la IFA en el 2015 México consumió 1981 miles de toneladas de fertilizantes químicos y exportó 345.9 miles de toneladas de fertilizantes químicos fosfatados. Los censos agropecuarios que realiza el INEGI arrojarón que en el 2007 7.9 millones de hectáreas usaron fertilizantes químicos. De La Encuesta Nacional Agropecuaria obtenemos que en el 2014 que el 68.8% de las unidades de producción utilizaron fertilizantes químicos. (CEDRSSA, 2018). Hoy en día se sabe que muchos ambientalistas se oponen al uso de fertilizantes químicos ya que pueden producir efectos ambientales negativos como: • Infertilidad de suelos. • Suelos ácidos. • Aumento de los microorganismos • Contaminación de aguas subterráneas. • Quemaduras de sal. • Exceso de crecimiento. (Gruposacsa,2015). En México se tiene un grave problema de degradación de suelos. En un estudio realizado por el Colegio de Postgraduados en el año 2001 se estimó que 94 millones de hectáreas de la superficie del país se encuentran en proceso de degradación causada por las actividades humanas. De la superficie con suelos degradados, 47.5 millones de hectáreas se originan por deterioro interno de los suelos, cuya causa principal es la declinación de su fertilidad y la reducción de materia orgánica, debido

a la forma en que se manejan los suelos con uso agropecuario, entre lo que se encuentra el uso inadecuado de fertilizantes químicos. (CEDRSSA, 2018). Existen estudios y experiencias que prueban que los biofertilizantes pueden utilizarse para sustituir o reducir el uso de los fertilizantes químicos, el INIFAP ha realizado pruebas experimentales con biofertilizantes en cultivos de maíz de alto rendimiento en que ha probado que se puede reducir en un 30% el uso de fertilizantes nitrogenados manteniendo los rendimientos e incluso incrementándolos. (CEDRSSA, 2018).

Biofertilizante Es un fertilizante orgánico natural que ayuda a proporcionar a las plantas todos los nutrientes que necesitan y a mejorar la calidad del suelo creando un entorno microbiológico natural. Existe una corriente de opinión que considera exclusivamente como biofertilizantes a los productos elaborados que contienen consorcios de bacterias y hongos micorrícicos que pueden aportar nitrógeno y fósforo son productos agrobiotecnológicos que contienen microorganismos vivos o latentes (bacterias u hongos, solos o combinados) y que son agregados a los cultivos agrícolas para estimular su crecimiento y productividad. (CEDRSSA, 2018). El estiércol, el polvo de huesos y sangre, el humus de gusanos, las cenizas, el compost y la turba, son algunos de los más conocidos dentro de esta categoría de abono. Sin embargo, la lista no estaría completa si no se incluye a otro producto natural que puede procesarse con facilidad y que puede convertirse en un buen mejorador de suelos: Los desechos de pescado. (Rubén, 2016) Harina de pescado ¿Qué es? Es un producto obtenido del procesamiento de excedentes de pescados, eliminando su contenido de agua y aceite. La harina de pescado se hace con pescado seco triturado. Es rica en nitrógeno, contiene alrededor de un 7 por ciento de ácido fosfórico y muchos microelementos. Es considerado un gran activador del compost. Se aplica a la tierra como un abono de cobertura relativamente rápido. Es preciso asegurarse de mezclarlo bien con la tierra o cubrirlo con mulch después de esparcirlo, y debe guardarse en un contenedor hermético para que no atraiga a gatos, perros o insectos. (Rubén, 2016) ¿cómo se hace? Se obtiene luego de retirarle todo el contenido de agua y gran parte de sus grasas y aceites al pescado, quedando luego de este proceso la proteína como

parte sólida, la cual es secada y luego molida al grado de una harina. (Sociedad Nacional de Pesquería, s.f.) ¿De qué está compuesta? La harina de pescado está compuesta, en promedio, por entre 60% y 72% de proteína, entre 5% y 12% de grasa, y un máximo de humedad del 9%, lo que le otorga estabilidad y permite almacenarla y manipularla por un tiempo prolongado, de acuerdo con la Organización Mundial de Ingredientes Marinos (IFFO). (Sociedad Nacional de Pesquería, s.f.) ¿para qué se hace? El principal uso de la harina de pescado es la formulación de alimentos balanceados para el desarrollo de actividades, como acuicultura (la principal), avicultura, ganadería, entre otros. De este modo, los nutrientes de la anchoveta son aprovechados por los consumidores, a través del consumo de otras carnes que han sido alimentadas con estos ingredientes. (Sociedad Nacional de Pesquería, s.f.) ¿Dónde se hace? Actualmente, el Perú es el primer productor mundial de harina de pescado, seguido de Tailandia, China, Chile y Estados Unidos, según el último Anuario Estadístico de IFFO. ANTECEDENTES Entre los años sesenta y noventa, la tierra de cultivo sólo creció en el mundo un 11% mientras que la población mundial casi se duplicó. Como resultado, la tierra de cultivo per cápita disminuyó 40%, pasando de 0.43 ha a sólo 0.26 ha. En las últimas décadas se ha tomado conciencia del agotamiento de los recursos naturales debido a la explotación desmesurada de los mismos. En el ámbito agrícola, el objetivo es lograr altos rendimientos por unidad de superficie para satisfacer la creciente demanda de alimentos, sin considerar la sostenibilidad de la producción (viabilidad, técnica, rentabilidad económica y sin contaminación).(Sociedad Nacional de Pesquería, s.f.) El modelo de producción agropecuaria en el mundo se encuentra seriamente cuestionado. La llamada Revolución Verde, que se impuso a mediados del siglo pasado, ya nos pasó la factura. El uso indiscriminado de agroquímicos, en particular de los fertilizantes, como base de la producción agrícola, ha resultado altamente costoso, ineficiente, depredador y contaminante del medio ambiente. (Morales, 2011)

Los éxitos de esta estrategia han sido importantes, pero es una agricultura ineficiente y altamente contaminante, la cual ha ocasionado la pérdida de la diversidad biológica, disminución de los recursos forestales, erosión del suelo. cambios climáticos, etc. Por tal motivo, es necesario encontrar soluciones de producción adecuadas. Las nuevas tecnologías deben estar orientadas a mantener la sostenibilidad del sistema mediante la explotación racional de los recursos naturales y aplicación de medidas adecuadas para preservar el ambiente. (Grageda, Díaz, Peña & Vera, 2012) El uso y abuso de los fertilizantes químicos, ha significado deterioro de la capacidad productiva de los suelos agrícolas, la contaminación de mantos freáticos y aguas superficiales, además de la atmósfera y mares. (Morales, 2011) Uno de los requerimientos más importantes es el mantenimiento de la fertilidad del suelo. Tradicionalmente, la deficiencia de nutrimentos, especialmente la de N, es corregida a través de la adición de fertilizantes. Sin embargo, los altos costos limitan su uso, sobre todo en los países en desarrollo, donde la necesidad de incrementar la producción de alimentos es más urgente. Por otro lado, se estima que los cultivos absorben entre un 20 a 40% del fertilizante aplicado, el resto se pierde por diversos mecanismos,

generando

cuantiosas

pérdidas

económicas y

contaminación

ambiental, tal como la eutrofización de cuerpos de agua, lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono estratosférica e incremento del efecto de invernadero (Duxbury, 1994). Estudio de casos En el año 1999 y 2000, la secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA), estableció un convenio con la UNAM para difundir el uso de los biofertilizantes en base a bacterias fijadoras de nitrógeno como: Azospirillum brasilense y Rhizobium etli, siendo pionera en estos trabajos de investigación, y cuenta con un amplio reconocimiento a nivel mundial. (Morales, 2011) Entre los elementos diferenciales de Bioalgal Marine se encuentra el empleo de las más novedosas y exigentes técnicas al servicio de la calidad y la sanidad en la obtención de sus productos, combinadas con el máximo respeto por el medio ambiente. En este sentido, su último producto lanzado consiste en un biofertilizante, que le otorga propiedades inocuas al mismo tiempo que mejora visiblemente la calidad de las raíces y la resistencia de la planta sin agredirla ni comprometer su calidad final. (Suarez)

En países como Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay, los biofertilizantes constituyen la base de su producción de leguminosas. Uno de los cultivos más importantes es la soya, ésta presenta una alta acumulación de proteínas en la semilla que la convierte en el cultivo con la mayor demanda de N. Se estima que se requieren entre 70 y 80 kg N por Mg de grano. Un rendimiento promedio de 3 Mg ha-1 equivale a una demanda de 240 kg N, la soya puede fijar desde 0 a450kg N ha-1 y abastecer hasta un 90% de los requerimientos de N del cultivo. En más de 300 ensayos realizados desde 1990 a 2006 en Argentina, inoculando la soya con cepas altamente eficientes, se determinó una respuesta positiva en el incremento del rendimiento en 11% de los casos (Agrositio, 2010). Normativa aplicable Para la elaboración de harina de pescado las normas aplicables son: •

NMX-Y-013-1998-SCFI

•

NOM-060-ZOO-1999

Para la elaboración de un biofertilizante las normas aplicables son: •

LEY N° 20.089

•

NOM-037-FITO-1995

DESARROLLO Materiales: Pozos calderas cocedor Tamiz vibratorio Prensa de tornillo continua Secador de aire caliente indirecto Enfriador Separador magnético Procedimiento: Elaboración de la harina de pescado: Pozos de recepción y almacenamiento El proceso productivo se inicia una vez recibida la materia prima y se le realiza un primer análisis para determinar su condición y verificar calidad y parámetros operacionales del proceso, hasta la obtención de la harina. La materia prima recibida, es analizada para medir su grado de frescura a través de la determinación del TVN (Nitrógeno total volatil). Este índice cuantifica las bases

nitrogenadas producidas mediante el proceso de deterioro del pescado. Posteriormente, la pesca es distribuida en el pozo de almacenamiento para ser procesada prioritariamente de acuerdo a su calidad. (Austin, 2013) Es importante mantener la integridad de la materia prima en todo momento, tanto en el transporte y descarga como en el almacenamiento. Por eso, Au Díaz,(1996b) da ciertas instrucciones acerca de cómo mantener correctamente la materia prima en los pozos, antes de ser procesada: • Los pozos deben ubicarse en el lugar más fresco de la planta (lejos de la sala de calderas) y deben estar techados para minimizar la acción de los rayos solares. • Es conveniente que tengan mínima profundidad, para que la materia prima soporte el menor peso posible y no deben tener demasiada capacidad, para flexibilizar la alimentación de la planta. • Se debe drenar en forma continua el "agua de sangre". Para esto recomienda un diseño que considere rejillas de fondo, laterales, etc. • Los pozos pueden tener tomillos en la base, para facilitar el transporte de materia prima hacia la línea de producción. y Se recomienda un acabado fino de paredes y fondo, que facilite la limpieza. • Finalmente, siempre es recomendable un sistema de enfriamiento en los pozos, que puede ser con agua de mar refrigerada (RSW) u otro. Agua de sangre: El agua que llega a los pozos y la sangre que se libera por ruptura del tejido del pescado forman la llamada "agua de sangre". Esta está compuesta por proteínas de la sangre en estado soluble y partículas de proteína y grasa en un medio líquido, que constituyen un excelente caldo de cultivo para el crecimiento bacteriano acelerado. (Silva,D., 2003) Cocinado Desde el pozo de almacenamiento, la materia prima alimenta el cocedor donde es sometida a un proceso térmico con vapor a una temperatura de entre 95 y 100°C por un tiempo de 15 a 20 minutos. La cocción tiene tres objetivos: esterilizar, coagular proteínas y liberar los lípidos retenidos en la materia prima. El calor aplicado detiene la actividad microbiana y enzimática responsable de la degradación del pescado, logrando así su esterilización. Por tanto, una buena cocción asegura la calidad microbiológica del producto final siempre que se mantengan las condiciones higiénico sanitarias en el resto de la línea de producción. Asimismo, el calor produce la desnaturalización de las proteínas y su posterior coagulación, lo que provoca la ruptura de la membrana celular que da lugar a la liberación del agua fisiológicamente ligada y de los lípidos retenidos. De esta manera se facilita la separación de estos componentes en la etapa siguiente de prensado. • Si la cocción es incompleta, la eliminación de agua y aceite en el prensado no será satisfactoria. Dará un producto de alto contenido graso y bajo rendimiento

en aceite; además la cantidad de agua a extraer en la etapa de secado será mayor. • Si la cocción es excesiva, la textura de la masa será demasiado blanda y quedará mayor proporción de partículas sólidas en el líquido de prensado dificultando el proceso posterior de evaporación de este líquido. (Silva,D., 2003)

Pre-estruje La cocción permite liberar una proporción importante de líquidos celulares, más del 60% del total de la materia prima en condicione optimas, formados por agua, aceite y sólidos disueltos, que luego se separan por prensado. La eficiencia de la etapa de prensado se puede mejorar drenando parte del líquido de cocción en un tamiz vibratorio y/o tornillos antes de entrar a la prensa. El líquido drenado se colecta para tratarlo luego con el licor de prensa. (Silva,D., 2003) Prensado Esta etapa corresponde a un proceso de estrujamiento o prensado mecánico del pescado proveniente del cocedor y tiene por objeto eliminar la mayor cantidad de agua, para permitir un secado lo más económico posible, y extraer el aceite contenido en el pescado, el cual no se elimina en ninguna etapa posterior del proceso y condiciona la calidad y el precio del producto final. La obtención de una buena torta de prensado depende fundamentalmente de la calidad de la materia prima y de las condiciones en que se haya realizado la cocción. • Con una cocción óptima la materia prima puede ser sometida a la presión, relativamente alta, que se requiere para separar eficientemente el aceite. • Cuando se trabaja con materia prima de mala calidad, especialmente la que ha sufrido alteración enzimática de sus proteínas que la ha transformado en un producto semilíquido difícil de prensar (se rompen los enlaces peptídicos y las cadenas proteicas resultantes son más cortas, tienen menor capacidad de enlazarse y formar una masa firme durante la coagulación), se obtendrá de la prensa una torta de consistencia blanda y un líquido muy pastoso. En estos casos, a veces sólo la adición de formaldehído puede ayudar a mejorar la consistencia. • Por otro lado, el uso de materia prima extremadamente fresca, también puede ocasionar inconvenientes en el prensado por resultar demasiado dura. Un prensado insuficiente dará como resultado harinas con alto contenido graso, 1214%, tenor que dificulta su manipulación y almacenamiento. La operación se desarrolla en una prensa de tomillo continua, de tomillo único o, más comúnmente en una de doble tomillo, que consiste en dos tomillos, ambos cónicos y con paso de rosca decreciente, que giran en direcciones opuestas engranados el uno

en el otro. Los dos tomillos se encuentran dentro de un cilindro común, de malla perforada y de forma adecuada. El pescado cocido es transportado a lo largo de éstos y sometido a una presión creciente a medida que avanza, ya que entra por la parte más fina del tomillo y va hacia la más ancha, de manera que se reduce gradualmente el espacio libre para el paso de la carga. El líquido exprimido escapa a través de las perforaciones y la torta sale por el extremo final del tubo. De esta manera, se obtiene una torta de pre...