Aprovechamiento de residuos de lactosuero para la recuperación de proteínas mediante el proceso de ultrafiltración. Sicuani – Cusco - 2018

Abstract

El presente estudio tiene como propósito investigar el aprovechamiento de lactosuero para la recuperación de proteínas, mediante el proceso de ultrafiltración y prevenir la contaminación del ambiente por el vertido del lactosuero, tomando en cuenta problemas en la zona de estudio como la escases de tecnología para la recuperación de proteínas, conocimiento de las alternativas de aprovechamiento de lactosuero y el costo de tratamiento de aguas residuales; esto generan un estado de incertidumbre respecto al futuro de fuentes de agua limpias. El método utilizado para afrontar esta problemática fue el enfoque mixto con énfasis en el análisis cuantitativo. Dicho análisis se inicia con la determinación de las características químicas primordiales de lactosuero proveniente de la elaboración de queso fresco que constan de pH=6,4 (lactosuero dulce); 0,4 ml de grasa; 4,8 ºBrix de solidos solubles y 0,8 g de proteína/100 g de muestra, aplicando métodos analíticos AOAC 2001 Kjeldahl, Gerber e instrumentales como el potenciómetro, refractómetro y lactodensímetro. Los efectos de los parámetros de operación del proceso de UF, mediante los métodos de análisis de varianza (ANVA) con P valúe < 0,05 (95% de nivel de confianza) y de la graficas de Pareto con el uso del Software SAATGRAPHICS 16, resulta que la temperatura influye significativamente en el incremento del Flujo del permeado. Asimismo, los parámetros óptimos fueron de 48,6934 °C; 89,1912 min y 0.9 bar de PTM, para un flujo de permeado de 38 mL/m s, resultados mediante el método de superficie de respuesta y su modelo de optimización específica propuesto, concluyendo la buena permeabilidad de la membrana durante el proceso de UF. Los factores óptimos de operación del proceso de UF según el análisis de varianza (ANVA) con P valúe < 0.05 (95% de nivel de confianza), R 2 = 0,9169 y graficas de Pareto, se determina que el parámetro temperatura afecta directamente en el incremento del %CP, seguido de la interacción de temperatura y tiempo. Por oro lado para la recuperación del alto porcentaje de proteínas se propone el modelo de optimización estimado del grafico de superficie de respuesta, representado por: % concentrado proteína = -30,6016 + 1,14915*Temperatura - 0,658574*Tiempo + 55,5607*PTM + 0,0164267*Temperatura*Tiempo - 1,45933*Temperatura*PTM - 0,00627587*Tiempo*PTM, de donde resulta que os parámetros de operación óptimos fueron: 43,89°C de temperatura, 103,105 min de tiempo, 1,23322 bar de PTM para la obtención de 15% de concentrado de proteínas en cada etapa de ajuste de presión de entrada a la membrana del proceso de UF y para el acumulado (total) del concentrado de proteínas recuperados de los residuos de lactosuero, con los factores óptimos fue de 94.68 %CP. El método cualitativo se sustenta por entrevistas realizadas a productores de queso, identificando que el lactosuero es desechado al alcantarillado, este hecho entrelaza con el proceso de UF que además de la recuperación de proteínas a partir de lactosuero, sirve como alternativa para mitigar la contaminación ambiental. Respecto al impacto económico, con la reutilización de lactosuero para la obtención de alimentos nutritivos y con su comercialización se generarían ingresos económicos mejorando la calidad de vida Podemos afirmar que, dentro del marco social y económico; el lactosuero tiene el potencial de convertirse en un recurso para el productor; de allí la gran importancia del aprovechamiento del lactosuero.

The purpose of the present study is to investigate the use of whey for the recovery oproteins, through the ultrafiltration process and to prevent contamination of theenvironment by the spillage of whey, taking into account problems in the study areasuch as the lack of technology for the protein recovery, knowledge of the alternativesfor the use of whey and the cost of wastewater treatment; This creates a state ouncertainty regarding the future of clean water sources. The method used to face thisproblem was the mixed approach with emphasis on quantitative analysis. Said analysis began with the determination of the primary chemical characteristics of wheyfrom the production of fresh cheese, which have a pH = 6.4 (sweet whey); 0.4 ml offat; 4.8 ºBrix of soluble solids and 0.8 g of protein / 100 g of sample, applying AOAC2001 Kjeldahl, Gerber and instrumental analytical methods such as the potentiometerrefractometer and lactodensimeter. The effects of the operating parameters of the UFprocess, through the analysis of variance (ANVA) methods with P value <0.05 (95%confidence level) and Pareto charts with the use of the SAATGRAPHICS 16 SoftwareIt turns out that the temperature significantly influences the increase in the permeateflow. Likewise, the optimal parameters were 48.6934 ° C; 89.1912 min and 0.9 bar ofPTM, for a permeate flow of 38 mL / m s, results through the response surface methodand its proposed specific optimization model, concluding the good permeability of themembrane during the UF process. The optimal operating factors of the UF processaccording to the analysis of variance (ANVA) with P value <0.05 (95% confidencelevel), R2 = 0.9169 and Pareto graphs, it is determined that the temperatureparameter directly affects the the increase in% CP, followed by the interaction oftemperature and time. On the other hand, for the recovery of the high percentage ofproteins, the estimated optimization model of the response surface graph is proposed,represented by:% protein concentrate = -30.6016 + 1.14915 * Temperature 0.658574 * Time + 55 , 5607 * PTM + 0.0164267 * Temperature * Time - 1.45933 Temperature * PTM - 0.00627587 * Time * PTM, hence the optimal operatingparameters were: 43.89 ° C temperature, 103.105 min time, 1.23322 bar of PTM toobtain 15% protein concentrate in each step of adjusting the inlet pressure to themembrane of the UF process and for the accumulation (total) of the proteinconcentrate recovered from the waste of whey, with the optimal factors was 94.68%CP. The qualitative method is supported by interviews carried out with cheeseproducers, identifying that whey is discharged into the sewer system, this factintertwines with the UF process that, in addition to the recovery of proteins from wheyserves as an alternative to mitigate environmental contamination. Regarding the economic impact, with the reuse of whey to obtain nutritious food and with its commercialization, economic income would be generated improving the quality of life. We can affirm that, within the social and economic framework; whey has the potential to become a resource for the producer; hence the great importance of the use of whey.