Diseño de una planta de extracción de colorantes naturales a partir de residuos de palta en tucumán
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Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Departamento de Ingeniería Química
Resumen
RESUMEN
Este trabajo propone el diseño de una planta piloto para la extracción de colorantes naturales a partir de la cáscara y la semilla de la palta, subproductos agroindustriales que actualmente son desechados en grandes volúmenes. La investigación se lleva a cabo en la provincia de
Tucumán, en un contexto donde la actividad agroindustrial genera cantidades significativas de residuos orgánicos sin una gestión adecuada. En este marco, la recuperación de compuestos bioactivos, como las antocianinas, ofrece una alternativa sostenible al uso de colorantes sintéticos, a la vez que representa una oportunidad para reducir el impacto ambiental y agregar valor económico a estos desechos.
A partir de un estudio bibliográfico y el análisis de datos experimentales reportados en la literatura, se seleccionaron condiciones óptimas para la extracción sólido-líquido utilizando etanol al 80% a 40°C, obteniendo un extracto rico en pigmentos fenólicos. Los ensayos demostraron una recuperación eficiente de antocianinas con propiedades colorantes estables
en pH ácido, lo que valida su aplicación como aditivo natural. A partir de estos estudios, se diseña una planta piloto contemplando cada etapa del proceso: desde la recepción y molienda
hasta el secado y envasado del producto final. Este diseño se acompaña de un análisis de las corrientes de entrada y salida, y de los balances de masa correspondientes
El diseño de planta piloto propuesto permite escalar el proceso de forma eficiente, operando por lotes con bajo consumo energético y cumpliendo con criterios de buenas prácticas de manufactura. Se incluyó un análisis económico preliminar que arrojó un Valor Actual Neto (VAN) positivo y una Tasa Interna de Retorno (TIR) superior a la tasa de corte seleccionada, indicando la viabilidad del proyecto. Desde el punto de vista ambiental, se identificaron impactos potenciales y se propusieron medidas de mitigación enmarcadas en la legislación vigente (incluyendo la Ley N.o 6253 de Tucumán), así como un Plan de Gestión Ambiental.
En conclusión, el proyecto demuestra que es posible transformar residuos agroindustriales en insumos de alto valor, contribuyendo al desarrollo sustentable regional y fomentando la innovación tecnológica en Tucumán. La implementación de esta propuesta permite cerrar el ciclo de aprovechamiento del fruto, promoviendo una alternativa productiva alineada con los principios de la economía circular y la transición hacia una industria más verde.
Descripción
ÍNDICE
PRÓLOGO............................................................................................................................ 1
CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO ............................................................................. 2
1.1. LA PALTA: CARACTERÍSTICAS GENERALES...................................................... 2
1.2. SITUACIÓN PRODUCTIVA A NIVEL MUNDIAL ............................................. 4
1.3. CONTEXTO REGIONAL......................................................................................... 4
1.4. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y NUTRICIONALES ................................ 5
1.4.1. Propiedades Fisicoquímicas............................................................................. 6
1.4.2. Subproductos: Semilla y Cáscara..................................................................... 6
1.4.3. Antocianinas .................................................................................................... 7
1.5. RESIDUOS ORGÁNICOS: UN DESAFÍO AMBIENTAL ...................11
1.6. COLORANTES NATURALES: DEL DESPERDICIO AL RECURSO ......13
CAPÍTULO 2: EXTRACCIÓN Y APLICACIÓN DEL PRODUCTO.......................15
2.1. MÉTODO DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO ...................................15
2.2. EVALUACIÓN DE MÉTODOS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO DE
COMPUESTOS EN PALTA ..............................................................................................17
2.3. PRODUCTO OBTENIDO .......................................................................................19
2.3.1. Estabilidad química a lo largo del tiempo ........................................................21
2.3.2. Costos de producción y conservación .............................................................22
2.3.3. Facilidad de almacenamiento y manipulación .................................................24
2.3.4. Tecnologías de secado para obtención de polvo: Liofilización vs. Secado por Aspersión ....................................................25
2.3.5. Tecnología encapsulante: maltodextrina .........................................................27
2.4. APLICACIONES DEL COLORANTE EN POLVO EN LA INDUSTRIA.........29
2.4.1. Colorantes Sintéticos vs. Naturales.................................................................30
CAPÍTULO 3: DISEÑO DE PLANTA PILOTO.......................................32
3.1. DETERMINACIÓN DE CORRIENTES DE ENTRADA-SALIDA.................32
3.2. ETAPAS DEL PROCESO ......................................................................................33
3.2.1. Recepción y pesaje.........................................................................................35
3.2.2. Molienda .........................................................................................................36
3.2.3. Extracción .......................................................................................................36
3.2.4. Filtración .........................................................................................................43
3.2.5. Evaporación ....................................................................................................44
3.2.6. Secado............................................................................................................45
3.2.7. Envasado........................................................................................................46
3.3. ORGANIZACIÓN ...................................................................................................47
3.4. EXPERIENCIAS EN LA UTILIZACIÓN DE PALTA PARA OBTENCIÓN DE
COLORANTES EN EL MUNDO .......................................................................................49
CAPÍTULO 4: ANÁLISIS ECONÓMICO ..........................................................51
4.1. INVERSIONES.......................................................................................................51
4.1.1. Capital fijo no depreciable ...............................................................................51
4.1.2. Capital fijo depreciable....................................................................................51
4.1.3. Capital circulante neto.....................................................................................53
4.2. COSTOS DE PRODUCCIÓN.................................................................................53
4.2.1 Costo de materia prima...................................................................................53
4.2.2 Costo de insumos ...........................................................................................53
4.2.3 Costo de mano de obra...................................................................................54
4.2.4 Costo de servicios auxiliares ...........................................................................54
4.2.5 Costos de producción total..............................................................................55
4.3. VENTAS.................................................................................................................55
4.4. DEPRECIACIÓN....................................................................................................56
4.5. VALOR RESIDUAL ................................................................................................56
4.6. ANÁLISIS DE RENTABILIDAD ..............................................................................56
4.6.1. Cálculo del Flujo de Caja Neto (NCF) .............................................................56
4.6.2. Valor Actual Neto ............................................................................................57
4.6.3. Tasa Interna de Retorno .................................................................................58
4.6.4. Conclusión ......................................................................................................59
CAPÍTULO 5: ANÁLISIS AMBIENTAL ..............................................................60
5.1. CONTEXTO LEGAL .................................................................................................60
5.1.1 Artículo 41 de la constitución nacional ............................................................60
5.1.2. Ley Nacional General del Ambiente N.o 25.675..................................60
5.1.3. Ley nacional N.o 25.916 sobre residuos domiciliarios........................60
5.1.4. Ley provincial de Tucumán N.o 6253 y decreto reglamentario N.o 2204/3 (1991)
61
5.2. EVALUACIÓN AMBIENTAL.......................................................................................62
5.2.1. Descripción general del proyecto ....................................................................62
5.2.2. Descripción del ambiente y análisis de aspectos e impactos ambientales.......62
5.2.3. Inserción del proyecto en el contexto socioeconómico provincial ........64
5.2.4. Plan de Gestión Ambiental (PGA) ..........................................................66
5.3. ANÁLISIS...............................................................................................................68
CONCLUSIÓN .....................................................................................................................69
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................70
Palabras clave
Citación
Dufayard, J. D. (2025). Diseño de una planta de extracción de colorantes naturales a partir de residuos de palta en Tucumán [Trabajo Final de Grado, Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología].