Procedimiento para la obtención de almidón a partir de chufa (Cyperus esculentus) y de subproductos de la chufa para uso alimentario y para la fabricación de plásticos.

Procedimiento para la obtención de almidón a partir de chufa (cyperus esculentus) y de subproductos de la chufa para uso alimentario y para la fabricación de plásticos.

La presente invención se engloba dentro del campo de la obtención de almidón para uso alimentario, y para la fabricación de bioplásticos mediante la adición de un plastificante y la utilización de tratamientos termomecánicos. En concreto, esta invención describe un método para la extracción de almidón a partir de la chufa y de sus derivados.

Procedimiento para la obtención de almidón a partir de chufa (cyperus esculentus) y de subproductos de la chufa para uso alimentario y para la fabricación de plásticos.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se engloba dentro del campo de la obtención de almidón para uso alimentario, y para la fabricación de bioplásticos mediante la adición de un plastificante y la utilización de tratamientos termomecánicos. En concreto, esta invención describe un método para la extracción de almidón a partir de la chufa y de sus derivados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se entiende por biomateriales aquellos materiales fabricados de compuestos de origen animal o vegetal, como proteínas, lípidos, polisacáridos y demás compuestos sintetizados a partir de organismos vivos. Se definen como bioplásticos aquellos biomateriales cuyas características termomecánicas se asemejan a las de los plásticos originados a partir de polímeros sintéticos derivados del petróleo y que, gracias a estas características termomecánicas, pueden llegar a desempeñar el cometido de los plásticos sintéticos en determinadas aplicaciones. El almidón es un polisacárido de origen vegetal, que puede usarse, como se ha dicho, en el sector alimentario y en la fabricación de bioplásticos.

Las diferentes funciones de estos nuevos biomateriales van desde la producción de plásticos biodegradables para el empaquetado hasta la fabricación de films o adhesivos, los cuales tienen, entre otras ventajas, la propiedad de ser biodegradables; por otra parte, su elaboración supone una gran oportunidad para que ciertos productos secundarios de la industria alimentaria encuentren un nuevo uso y con ello aumenten su valor.

Además, la importancia de estos nuevos materiales biodegradables no sólo radica en la reducción del volumen de residuos; también conllevan un importante ahorro de las reservas petrolíferas destinadas a la producción de polímeros sintéticos.

El uso de almidones como biopolímeros para la obtención de films y recubrimientos es ya conocido. Varios autores han descrito la posible utilización de almidones de distintas fuentes vegetales (patata, maíz, arroz, etc.) en la preparación de films homogéneos, transparentes, fuertes y resistentes al agua mediante la dispersión del almidón en un disolvente que contiene plastificante, para después esparcir la solución formadora del film y someterla a secado. Algunos ejemplos de estos métodos se describen en:

• Mensitieri et al., 2010, "Processing and shelf life issues of selected food packaging materials and structures from renewable resources". Trends in Food Science & Technology, 1-9.

• Zeng et al., 2010, "Mechanical Properties of Thermo-moulded Biofilms in Relation to Proteins/Starch Interactions". Food Biophysics, 1-9.

• López et al., 2008, "Film forming capacity of chemically modified corn starches". Carbohydrate Polymers 73 (4) , 573

581.

• Micard et al., 2000, "Wheat Gluten Film: Improvement of Mechanical Properties by Chemical and Physical Treatments" in Wheat Gluten 2000 Proceedings, Ed. P.R. Shewr y , Cambridge, U.K.: Royal Society of Chemistr y . 356.360.

• Krotcha, J.M. 1997, "Edible Composite Moisture Barrier Films" in Packaging Yearbook: 1996, Ed. B. Blakistone, Washington, D.C.: National Food Processors Association. 38-44.

Sin embargo, en ningún documento del estado de la técnica se menciona el uso de la chufa, o de sus derivados, con estos fines; tomando como ejemplo la elaboración de la horchata, sus subproductos suponen hasta el 60% del material vegetal original, de manera que la gestión final de estos residuos supone un problema. Su destino más común es la alimentación animal o la utilización como combustible orgánico, así como la producción de chufas de destrío o de uso no alimentario.

La chufa, además, contiene entre 22% y un 30% de almidón, el doble, por ejemplo, que las patatas, lo que la convierte en una fuente interesante de materia prima para la industria alimentaria y el sector de los bioplásticos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la obtención de almidones, y de bioplásticos derivados de éstos, a partir de la chufa y de los subproductos de la horchata de chufa. Como se dijo anteriormente, aunque la obtención de films a partir de biopolímeros de almidón obtenidos de fuentes vegetales es conocida, el estado de la técnica no contempla el uso de almidones de la chufa para esta función.

En el aspecto inventivo más general de la invención, el almidón se obtiene siguiendo el siguiente método:

• a) Hidratación de la chufa con agua destilada a una temperatura de entre 4 ºC y 40ºC.

• b) Triturado de la chufa hidratada.

• c) Prensado del producto resultante en el paso anterior.

• d) Filtrado de las fases líquida y sólida resultantes del paso anterior mediante un filtro con un nivel de retención de partículas comprendido entre 5 µm y 25 µm.

• e) Mezclado de la fase líquida resultante del paso anterior con un agente blanqueador de concentración comprendida entre 0, 5 g/l y 15 g/l mediante su agitación a una velocidad de entre 5 y 750 revoluciones por minuto hasta alcanzar un pH básico.

• f) Mezclado del producto obtenido en el paso anterior con un agente precipitante, a una velocidad de entre 5 y 750 revoluciones por minuto.

• g) Recogida del precipitado por medio de filtros de membrana con un tamaño de poro de entre 1 µm y 12 µm o por medio de filtros de celulosa con una retención de partículas entre 2, 5 µm y 15 µm.

• h) Lavado en agua destilada a una temperatura entre 4ºC y 40ºC.

• i) Secado del producto en una estufa a una temperatura entre 5ºC y 200ºC.

En el estado de la técnica, para la obtención de almidón a partir de vegetales se sigue un proceso en el cual se trabaja siempre en condiciones ácidas. Ventajosamente, de ha descubierto en el desarrollo de la presente invención que la obtención de almidón a partir de la chufa puede conseguirse en condiciones básicas, y lo que resulta aún más sorprendente, que precisamente es en estas condiciones básicas (concretamente, para valores de pH entre 8 y 9) donde se obtiene un mayor rendimiento de extracción de almidón.

Por tanto, la extracción de almidón a partir de la chufa según esté método no sólo tiene la ventaja de hacer posible el aprovechamiento de subproductos resultantes de la utilización de la chufa para obtener, por ejemplo, horchata, sino que además se diferencia del estado de la técnica en que el rendimiento en la obtención de almidón se maximiza para los valores de pH básicos mencionados.

En referencia, precisamente, a la obtención de almidón a partir de los subproductos de la horchata, los pasos a seguir son los mismos que se han enumerado anteriormente teniendo en cuenta que los dos primeros pasos, hidratación y triturado son etapas que se llevan a cabo en la obtención del subproducto de la chufa.

En la etapa b) , el triturado puede llevarse a cabo, por ejemplo, con un molino triturador de acero inoxidable, cuyo tamiz, preferentemente, tenga unas dimensiones de entre 0, 1mm y 10mm.

En la etapa d) , los filtros que normalmente se utilizan son de algodón o de papel de celulosa.

En la etapa e) , se puede conseguir el pH deseado y la correcta homogeneización del agente blanqueador y la fase líquida obtenida en el paso anterior con una gran variedad de valores de concentración de agente blanqueador (entre 0, 5 g/l y 15 g/l) y de velocidad de agitación (entre 5 rpm y 750 rpm) , como ya se ha mencionado. El tiempo de homogeneización es variable; normalmente, su valor está comprendido entre 1 y 24 horas. Con respecto al agente blanqueador utilizado, es usual que se trate de uno de los siguientes: dióxido de titanio, dióxido de azufre, sulfito sódico, sulfito ácido de sodio, metasulfito sódico, metabisulfito potásico o sulfito cálcico.

En la etapa f) , de igual forma, tanto la velocidad de agitado como el tiempo necesario para que se produzca el precipitado pueden tomar valores muy distintos: entre 5 rpm y 750 rpm, y entre 6 y 48 horas respectivamente. Los agentes precipitantes más comunes son las sales básicas, entre las que cabe mencionar: cloruro de calcio, carbonato de hierro, sulfato de aluminio, sulfato de amonio, sulfato de cobre, nitrato de magnesio o nitrato de amonio.

El depósito en el que se realizan las mezclas de las dos etapas anteriores puede estar fabricado de diversos materiales que se adapten a las características de los procesos llevados a cabo; el acero inoxidable es uno de ellos.... [Seguir leyendo]

1. Método para la obtención de almidón a partir de la chufa o un subproducto de la chufa que comprende las siguientes etapas:

• a) hidratación de la chufa con agua destilada a una temperatura de entre 4 ºC y 40ºC,

• b) triturado de la chufa hidratada,

• c) prensado del producto resultante en el paso anterior,

• d) filtrado de las fases líquida y sólida resultantes del paso anterior mediante un filtro con un nivel de retención de partículas comprendido entre 5 µm y 25 µm,

• e) mezclado de la fase líquida resultante del paso anterior con un agente blanqueador de concentración comprendida entre 0, 5 g/l y 15 g/l mediante su agitación a una velocidad de entre 5 y 750 revoluciones por minuto,

• f) mezclado del producto obtenido en el paso anterior con un agente precipitante, a una velocidad de entre 5 y 750 revoluciones por minuto,

• g) recogida del precipitado por medio de filtros con un tamaño de poro de entre 1 µm y 12 µm,

• h) lavado en agua destilada a una temperatura entre 4ºC y 40ºC,

• i) secado del producto en una estufa a una temperatura entre 5ºC y 200ºC. caracterizado porque en la etapa e) se alcanza un pH básico que se mantiene a lo largo del resto del procedimiento.

2. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque el pH que se alcanza en la etapa e) de la reivindicación 1 y que se mantiene a lo largo del resto del procedimiento tiene un valor comprendido entre 8 y 9.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agente blanqueador de la etapa e) de la reivindicación 1 es uno de los siguientes elementos: dióxido de titanio, dióxido de azufre, sulfito sódico, sulfito ácido de sodio, metasulfito sódico, metabisulfito potásico o sulfito cálcico.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agente precipitante de la etapa f) de la reivindicación 1 es una sal básica.

5. Método según la reivindicación anterior caracterizado porque la sal básica es una de las siguientes: cloruro de calcio, carbonato de hierro, sulfato de aluminio, sulfato de amonio, sulfato de cobre, nitrato de magnesio o nitrato de amonio.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los mezclados de las etapas e) , f) ,

o ambas de la reivindicación 1 se realizan en depósitos de acero inoxidable.

7. Método para la fabricación de bioplásticos a partir de un almidón obtenido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende las siguientes etapas:

• mezclado del almidón obtenido con un plastificante mediante un dispositivo de mezclado discontinuo a una velocidad de entre 2rpm y 1000rpm y a una temperatura de entre 10ºC y 200ºC,

• moldeo y compresión del producto obtenido en el paso anterior, a una presión menor que 500 bares y a una temperatura comprendida entre 10ºC y 200ºC.

8. Método según la reivindicación anterior caracterizado porque el plastificante es uno de entre el grupo siguiente: agua, glicerina, sorbitol, glicerol, propilenglicol, sucrosa, polietilenglicol, ácidos grasos y monoglicéridos y una mezcla de los mismos.