EFICIENCIA DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE LA TORONJA (Citrus aurantium) PARA LA CLARIFICACIÓN DE AGUAS EN FUNCIÓN DE LA CANTIDAD Y EL TIEMPO ÓPTIMO

Saludos a toda la comunidad de steemstem y stem-spanol, en esta oportunidad quiero presentarles a modo de resumen, los resultados de una investigación experiemntal y analitica que realicé en los laboratorios del departamento de Ciencias Naturales de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador, con el propósito de realizar un valioso aporte en la clarificación del agua de nuestra comunidad (Barquisimeto, Venezuela), siendo este el componente principal de la materia viva, tiene como requisito fundamental, poseer una calidad física, química, biológica y organoléptica adecuada para el ser humano según normas de las autoridades de Salud, es decir esta debe ser incolora, inodora e insípida. , por lo que se requiere que este exenta de sustancias indeseadas, tanto orgánicas como inorgánicas, que impidan que este adecuada para numerosos fines.

En las plantas de tratamientos para la clarificación de aguas, se utiliza sulfato de aluminio, aunque es muy efectiva tiene la peculiaridad de poseer un alto valor económico por lo que dificulta que sea suministrado en áreas rurales y por tanto el consumo de agua en estas localidades carece de potabilización, y su consumo en exceso puede traer consecuencias a la salud, debido a sus propiedades químicas, por lo tanto para abordar esta problemática se requiere el sometimiento del agua a procesos de coagulación-floculación, teniendo en cuenta la inercia de muchas partículas en suspensión a experimentar en la misma.

De lo dicho anteriormente, surgió la necesidad de utilizar un producto natural extraído de la concha de toronja que pueda solventar este problema, ya que el mismo se puede realizar de forma sencilla y que además de fácil adquisición. Es muy importante como docente investigador poder difundir esta información científica y que a la vez reciba todas las apreciaciones objetivas de la comunidad.

OBJETIVOS

Objetivo General

Determinar la eficiencia de la pectina extraída de la toronja (Citrus aurantium) para la clarificación de aguas en función de la dosis y el tiempo óptimo.

Objetivos Específicos

 Extraer la pectina de la concha de la toronja (Citrus aurantium), a través de hidrólisis ácida.

 Determinar la dosis óptima de pectina extraída de la toronja (Citrus aurantium), para la clarificación de aguas.

 Determinar el tiempo de sedimentación para la obtención de un clarificado óptimo del agua.

Revisión Bibliográfica

 Pectinas

La pectina es un carbohidrato de alto peso molecular, aunque se trata en realidad de un nombre genérico de sustancias íntimamente emparentadas. Estas sustancias constituyen uno de los principales grupos de polisacáridos; específicamente al grupo de los heteropolisacáridos. Se encuentran principalmente en las paredes celulares y en los espacios intercelulares de los tejidos vegetales, y son capaces de retener grandes cantidades de agua, participando en la transferencia de agua que ocurre en las plantas (Braverman, 1978).

Las Pectinas en las Tejidos Vegetales

Las paredes de las plantas dicotiledóneas, contienen aproximadamente un 35% de pectinas, siendo la lámina central presente entre las paredes celulares, particularmente muy rica en estos compuestos (Robinson, 1991). Estas sustancias, llenan los espacios intercelulares y la laminilla media de los tejidos vegetales.

Toronja

Nombre común de un árbol de la familia de las Rutáceas que, como otros miembros del género de los cítricos, es nativo de Indonesia y se cultiva desde hace mucho tiempo en el sur de Europa. Se diferencia con facilidad de casi todas las demás especies de cítricos por las hojas grandes con anchos peciolos alados. Forma grandes flores blancas que dan lugar a frutos redondeados de color amarillo claro, de hasta 4,5 kg de peso, llamados toronjas, pomelos, pampelmusas o naranjas gigantes. La cáscara es amarga, gruesa, blanca y esponjosa por dentro; encierra una pulpa jugosa, algo ácida y aromática. Es de sabor grato y refrescante, y se usa mucho en conserva.

Características físicas del agua

Desde el punto de vista físico el agua debe ser translúcida, con una turbiedad y color mínimo según normas de las autoridades de Salud, inodora e insípida.

Ruta Metodológica

La siguiente investigación estuvo enmarcada en un paradigma cuantitativo, y es analítica de tipo experimental, puesto que serán controlados todos aquellos factores que pueden afectar los resultados de la muestra ( Hernandez, 2014).

Método de muestreo

Se tomaron una muestra de agua en el río Turbio, justamente a la altura del puente Macuto, una cantidad de siete litros de agua.

Recursos

Materiales:

 Vasos de precipitado de 1000 mL
 Vidrio de reloj
 Espátula
 Pisetas
 Cuchillos
 Agitador de vidrio
 Agitador rudimentario

Reactivos

 Agua destilada
 Alcohol isopropílico al 70%
 Acido acético al 5 %
 Reactivo de yodo

Equipos

 Spectronic Génesis 20
 Balanza analítica
 Plancha de calentamiento
 Corriente de nitrógeno

Procedimientos

 Extracción y precipitación de la pectina
[Fuente: Autor, tomada con cámara digital HP]

1. Se lavaron, se pelan las toronjas y se le extrae la parte interna del pericarpio (celulosa)

2. Se pesaron 100g de la celulosa obtenida

3. Se trasvasaron a un vaso de precipitado de 1000 mL y se le
   agregan 500mL de agua destilada y 160 ml de ácido acético al 5 %

4. Se llevó a la plancha de calentamiento a una temperatura
   entre 85º y 90º C por un tiempo de 1 hora y 30 minutos y se refrigera
   [Fuente: Autor, tomada con cámara digital HP]

5. Se filtró con una gasa, se mide el líquido denso y se trasvasa a un vaso de precipitado
   [Fuente: Autor, tomada con cámara digital HP]

6. Se le agregó el doble de la cantidad del líquido denso obtenido de alcohol isopropílico al 70 %, precipitando la pectina

7. Se filtró con una gasa y se trasvasa a un vaso de precipitado

8. Se secó la pectina evaporando el alcohol isopropílico restante, utilizando corriente de nitrógeno

1. Se pesó la cantidad de pectina lograda para evaluar el porcentaje de rendimiento

Recolección y tratamiento del agua del Río Turbio

1. Se tomó una muestra de 7 litros de agua, proveniente del Rio Turbio, utilizando botas, guantes y mascarillas

2. Para la recolecta de água se utilizaron dos recipientes de plástico, uno de 5 litros y outro de 2 litros

3. Se trató la muestra de agua recolectada con pectina extraída de la concha de toronja

4. Se colocaron cuatro vasos de precipitado de 1000mL, la cantidad de 600 mL del agua recolectada en cada uno

5. Los tres primeros vasos fueron tratados con pectina a 0.5, 1 y 2 gramos, respectivamente y el tercer vaso se dejó como control
   [Fuente: Autor, tomada con cámara digital HP]

6. Se agitaron todos los vasos por un tiempo de un minuto utilizando un agitador rudimentario

7. Se dejó en reposo a 5, 10 y 15 minutos y se retiró el sobrenadante en cada uno de los tiempos

8. A todas las muestras se le midieron el % T en el Spectronic Génesis 20 a 420 nm a cada tiempo correspondiente

9. Se tabularon los datos en los cuadros correspondientes

Presentación de Resultados

La pectina fué obtenida de la concha de la toronja, a través de una extracción en medio ácido, realizando tres réplicas; Se obtuvo de 100 gramos de la celulosa de la toronja 41.8367% de pectina, de lo cual se puede deducir que es un rendimiento considerable, por lo tanto la concha de la toronja tiene gran cantidad de pectina y es de fácil extracción.

Se realizó un análisis en el Spectronic Génesis 20, donde se procedió a la elaboración de un barrido de la muestra con agua turbia y la tratada con pectina con una longitud de onda comprendida desde los 400 a 800 nm con intervalos de 10 en 10 nm de la cual se determinó la longitud de onda máxima donde se producía el pico con más frecuencia considerándose a los 420nm. Por tanto a esta longitud de onda se realizaron las mediciones de la muestra tratada con 0.5, 1 y 2 gramos de pectina.

Para realizar el tratamiento del agua turbia se trató con 0.5 gramos de pectina y se midió el porcentaje de tramitancia a los 5, 10 y 15 min de sedimentación, dando como resultado una mayor disminución del porcentaje de tramitancia a los 15 minutos, obteniéndose un 17.63 %.

De la misma manera al tratar el agua turbia con 1 gramo de pectina disminuyo la turbidez en mayor proporción a los 15 min de sedimentación ya que se obtuvo un porcentaje de tramitancia de 19.50%

Finalmente, al tratar el agua con 2 gramos de pectina disminuyó mayormente la turbidez a los 15 min de sedimentación, obteniéndose un 16.86 porcentaje de tramitancia.

En líneas generales se puede decir que es factible tratar el agua turbia con 1 gramo de pectina de la toronja, ya que hay un porcentaje de tramitancia a los 15 minutos y por lo tanto al ser mayor el porcentaje de transmitancia en el agua, menor será el porcentaje de turbidez en el agua.

Cabe señalar que no hay gran eficiencia en la pectina de la concha de toronja para remover aguas turbias con respecto al tiempo, en comparación con estudios realizados con pectinas extraídas de otros cítricos como la parchita, donde se obtuvo gran remoción de la turbidez.

Referencias

Almao, R. y Anzola, E. (1979). Clarificación de agua a partir de cardón. Tesis de Grado, Departamento de Ingeniería Química, IUP, Barquisimeto, Venezuela.

Almendárez N. (2000). Comprobación de la efectividad del polímero natural “Cochifloc” obtenido a partir de Tuna Opuntia Cochinellifera. Tesis de Grado, Departamento de Ingeniería Química, IUP Barquisimeto, Venezuela.

Braverman, j. (1980). Introducción a la bioquímica de los alimentos. México: Editorial el Manual Moderno.

Hernández, R; Fernández, C. (2014). Metodología de la Investigación, Segunda Edición. México: Mc Graw Hill.

Rojas D y Salazar C. 2004. Evaluación de la efectividad de un polímero natural extraído del cactus (cereus deficiens) en la clarificación de aguas. Trabajo especial de grado. Pedagógico Barquisimeto, Venezuela.

Robinson, K (1991). Avances en botánica. Editorial Acribia, Zaragoza.

Referencia de las imágenes

Imagen 1. El agua potable en la vida diaria
Imagen 2. Estructura molecular de la pectina
Imagen 3. Toronja
Imagen 4.Ruta metodológica
Imagen 5. Spectronic genesys

Profesor Juan Miguel Flores, Docente Investigador al Departamento de Ciencias Naturales de la UPEL-IPB. Facilitador del Curso Biología Celular, del programa de Biología, Magister en Educacion, Facilitador del curso Técnicas de Laboratorio y campo a nivel de Postgrado @juanmiguelfv