Resultados proyecto cáscara de pistacho.

CARACTERIZACIÓN DE LA CÁSCARA DE PISTACHO
Planteamiento del problema
Antecedentes del problema o de la pregunta de investigación:
La caracterización de materiales ha permitido al hombre generar diferentes respuestas a inconvenientes
presentados, concebir nuevas herramientas y proponer nuevas alternativas de supervivencia, en las últimas
décadas se han llevado a cabo nuevos desarrollos gracias a que se han llevado a cabo investigaciones de las
diferentes propiedades que presentan los materiales y con estos se han llevado a cabo propuestas geniales
como los superconductores, los polímeros conductores y las cerámicas avanzadas entre otros (Albella J,
Miranda T 1993).
Justificación:
Este proyecto, pretende presentar la cáscara del pistacho como alternativa para diferentes aplicaciones
debido
a
que
esta
es
un
desecho
actualmente
a
nivel
industrial.
Wonderful, Manitoba y otras más, son empresas importadoras de pistacho que podrían verse beneficiadas con
proyectos de investigación de esta índole.
Actualmente se han llevado a cabo diferentes investigaciones donde la biomasa residual del pistacho se ha
utilizado para remoción de mercurio y cadmio (Tejada C, Villabona A, Ruíz V, 2012). Un estudio realizado por
la Universidad de Bornova en Turquía presenta al aceite obtenido de la cáscara de pistacho como fungicida en
concentraciones similares a 10-50mg/ml, pero al usarlos como un combustible debido a su alto contenido de
oxígeno, no ha presentado buenos resultados, adicionalmente se ha encontrado que puede ser utilizado
eficazmente como una materia prima para la preparación de carbón activado (Cagdas Okutucu, Gozde
Duman, Suat Ucar, Ihsan Yasa, Jale Yanik, 2011). otros han trabajado el carbón activado a 500°C con
activadores químicos con buenos resultados (Korkut A, Fatma K, Esen B, 2012). Se ha encontrado que la
estructura al ser activado es principalmente mesoporosa y podría
ser utilizado de manera efectiva para la eliminación de azul de metileno a partir de soluciones acuosas (K.Y.
Foo, B.H. Hameed, 2011), estudios adicionales muestran que estos carbones activados capacidad de adsorción
para el Cu, Zn, Cd y Pb (Maryam K, Mehdi A, Shabnam T, Majdeh M, Hamed R, 2008).
Se han aplicado combinaciones de dos tipos de residuos agrícolas para producir un nuevo adsorbente con
cáscara de pistacho (Kaghazchi, Asasian, & Soleimani, 2010) y se han investigado los detalles del proceso de
adsorción de mercurio del medio acuático por el adsorbente Mix-ZC (muestra preparada por la activación
química de una mezcla de cáscaras de nueces de pistacho y residuos de regaliz impregnado con cloruro de
zinc), en donde este adsorbente produjo una remoción máxima de 147.1 mg/g a un pH de 8 y a temperatura
ambiente. (Neda, Tahereh, & Mansooreh, 2012).
Otras investigaciones han encontrado que las propiedades físicas de las películas emulsionadas comestibles a
base de globulina pistacho proteínas y ácidos grasos poseen excelentes propiedades físicas, como la
permeabilidad al vapor de agua (PVA) donde el las películas se redujo en aproximadamente un 37-43%
mediante la adición de ácidos grasos ( Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture,
Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad) . El Comportamiento mecánico de algunas propiedades mecánicas
de cinco variedades de pistacho iraní y su núcleo (Akbari, Badami, Kalle-Ghuchi, Momtaz y O'hadi (2010)
mostraron que los valores de fuerza de ruptura, la deformación y la rotura de energía disminuyen con el
aumento de contenido de humedad. Los valores máximos de la fuerza de rotura, deformación y rotura de
energía en todos los niveles de humedad.
Muchos estudios se han llevado a cabo para conocer algunas propiedades y utilidades de la cáscara de
pistacho, adicionalmente la producción de pistacho en el mundo (ver imagen 1) presenta diferentes países
productores que buscan trabajar con los diferentes residuos industriales que quedan de su procesamiento.
Imagen 1. Producción mundial de Pistacho. Tomada de:
http://pistachochile.cl/condiciones%20del%20mercado.htm
Más aunque a nivel latinoamericano, no se encuentran producciones significativas, Argentina, se presenta
como productor y como consumidores se presentan Brasil y Chile (pistacho Chile), actualmente Colombia
cuenta con diferentes empresas que los importan y distribuyen.
Pregunta de investigación:
¿Qué características fisicoquímicas tiene la cáscara del pistacho para darle una funcionalidad en la industria?
Resultados obtenidos, análisis e interpretación
Composición
El pistacho se propone está compuesto de celulosa, hemicelulosa y lignina, en donde al llevar a cabo una
prueba de pirolisis los regímenes de degradación a temperatura oscilan entre 250 y 350 °C y 300-450°C, el
primer valor valor como resultado de la descomposición de la hemicelulosa y el segundo está determinado
por la degradación tanto de celulosa y lignina. (Bernhard Peters, 2011).
Prueba de porcentaje de humedad
Se sometió la cáscara de pistacho un tiempo determinado en agua, luego se llevó a un horno con una
temperatura asignada de 110° C, extrayendo el material del horno cada 15 y 20 minutos pesándolo y
haciendo el registro del peso obtenido, esto se repitió seguidamente hasta obtener un dato constante.
Prueba de dureza
Prueba de dureza en Hv. a 100 g durante 15 segundos (aparece la huella)
1
37 HV
0,1 kg
2
36 HV
0,1 kg
3
40 HV
0,1 kg
4
36 HV
0,1 kg
5
39 HV
0,1 kg
promedio
37 HV
0,1 kg
Tabla 1. Datos prueba de dureza (Hv). Tomado de: Autoría propia.
Prueba de granulometría
Las cáscaras son sometidas a un molino de bolas para su molienda, se ha obtenido diferentes tamaños de
partícula los cuáles se han pasado por diferentes tamices desde el número 200 al 4. El ensayo de tamizado
fue llevado a cabo en una máquina especial con movimientos circulares y vibratorios.
Imagen 3: Prueba de granulometría. Tomado de: Autoría propia.
Resultados prueba de densidad
Después de someter las cáscaras de pistacho (14 en total) a ultrasonido se procede por medio del principio de
Arquímedes a hallar su densidad aparente:
Masa: 4.5 gramos
Volumen desplazado: 3ml
Densidad relativa: 1.59 g/ml
Resultados pruebas químicas
Efectos disolventes y degradativos de agentes químicos sobre la cáscara del pistacho.
Este tipo de pruebas se realizarán bajo la supervisión de un profesor especializado en el ámbito para la
elaboración de las mismas, con estas se pretende analizar las diferentes características químicas encontradas
en la cáscara del pistacho.
Para la caracterización química de dichas cáscaras se realizaron los siguientes pasos:
 En un Erlenmeyer se depositaron 22 cascaras de pistacho a 180ml de alcohol antiséptico. De allí se
llevó al ultrasonido a una temperatura de 25°C, con el objetivo de retirar totalmente la sal que posee
la cáscara.
Imagen 4: Montaje en el equipo de ultrasonido. Tomado de: Autoría propia.

Pasados 15 minutos se retiraron las cáscaras de pistacho y se secaron totalmente con la pistola de
calor, esta ayudaba a que en poco tiempo las cáscaras quedaran totalmente secas.

De allí se comenzó con la preparación de las sustancias y disolventes que se van a utilizar en las
cascaras de pistacho (Peróxido de Hidrogeno, Hidróxido de Sodio, Alcohol Acetona, Tolueno, Ácido
Nítrico, Hexano, Ácido Acético, Ácido Cítrico), para mirar, observar y analizar los resultados y
comportamiento que las cascaras generaban al agregarles los químicos.

A continuación se empezó a aplicar en tres cascaras distintas cada químico, con el objetivo de
hacerlo más veces y tener resultado más preciso y se encontraron los siguientes resultados:
Temperatura ambiente: 25°C.
Peróxido de Hidrogeno
Cáscara
1.No efecto, inerte.
2. No efecto, inerte.
3. No efecto, inerte.
Concentración: 35%
Hidróxido de Sodio
Cáscara.
1. Cambio de color.
2. Cambio de color.
3. Cambio de color.
Concentración: 10%
Alcohol Acetona
Cáscara
1. No efecto, inerte.
2. No efecto, inerte.
3. No efecto, inerte.
Concentración: 30%
Tolueno
Cáscaras
1. No efecto, inerte.
2. No efecto, inerte.
3. No efecto, inerte.
Concentración: 99%
Ácido Nítrico
Concentración: 65%
Cáscara
1.Cambio de color y reblandecimiento.
2. Cambio de color y reblandecimiento.
3. Cambio de color y reblandecimiento.
Hexano
Cáscara
1. Absorción.
2. Absorción.
3. Absorción.
Concentración: 95%
Ácido Acético
Cáscara
1. No efecto, inerte.
2. No efecto, inerte.
3. No efecto, inerte.
Concentración: 99%
Ácido Cítrico
Cáscara
1. No efecto, inerte.
2. No efecto, inerte.
Concentración: 10%
3. No efecto, inerte.
Ácido Sulfúrico
Concentración: 99%
Cáscara (se lavan con agua posteriormente para determinar el grado de quemado)
1. Se mancha su superficie, quemadura débil.
2. Se mancha su superficie en mayor cantidad, quemadura débil.
3. Se mancha su superficie, quemadura débil.
Imagen 5: Prueba química. Tomado de: Autoría propia.
Cáscaras de pistacho como aditivo en el mortero
Se ha adicionado el pistacho en polvo como aditivo para el mortero tipo revoque.
Imagen 5: Preparación de cubos para ensayo mortero. Tomado de: Autoría propia.
Prueba de resistencia a la compresión
Características:
Cáscaras de pistacho completas.
La prueba de resistencia, en la cual se consistió en la toma de 20 datos de diferentes cáscaras de pistachos,
en las cuales se les registraba la altura, ancho, área y la fuerza aplicada por el aparato que registraba todo en
libras fuerza (lb/forcé), de acuerdo con lo obtenido, se realiza el promedio para saber cuánto es la resistencia
de las cáscaras y en qué posibles espacios o temas de aplicación.
Prueba de Resistencia
N*
Altura
Fuerza en lb
Área
0.6mm
Longitud
2.3cm
1
58lb
2.0Mpa
2
0.5mm
2.3cm
79lb
2.0Mpa
3
0.7mm
2.2cm
72lb
1.99Mpa
4
0.5mm
2.0cm
66lb
1.8Mpa
5
0.6mm
2.1cm
96lb
2.65Mpa
6
0.7mm
2.2cm
96lb
2.65Mpa
7
0.6mm
2.2cm
88lb
2.43Mpa
8
0.6mm
2.4cm
84lb
2.32Mpa
9
0.6mm
2.1cm
108lb
2.48Mpa
10
0.6mm
2.2cm
88lb
2.43Mpa
11
0.6mm
2.6cm
110lb
3.0Mpa
12
0.6mm
2.3cm
136lb
3.8Mpa
13
0.6mm
2.3cm
146lb
4.03Mpa
14
0.5mm
2.3cm
150lb
4.14Mpa
15
0.6mm
2.2cm
106lb
2.43Mpa
16
0.6mm
2.3cm
200lb
5.5Mpa
17
0.6mm
2.1cm
98lb
2.71Mpa
18
0.6mm
2.4cm
80lb
2.21Mpa
19
0.5mm
2.3cm
102lb
2.82Mpa
20
0.5mm
2.2cm
72lb
1.99Mpa
Tabla 1. Datos prueba de resistencia a la compresión. Tomado de: Autoría propia.
58 lvr * 0.9536 kg f/lb * 9.8 N = 257, 83 N
Imagen 6. Prueba de resistencia a la compresión Tomado de: Autoría propia.
Caracterización superficial en microscopio SEM
La superficie se presenta amorfa (Ve imágenes 7, 8, 9, 10, sin patrones repetibles o granos definidos como se
evidencia en otros polímeros (ver imagen 12). También algunas de las imágenes presentaron trazas de
cloruro de sodio, material utilizado en el proceso agroindustrial para el consumo (ver imagen 10).
Imagen 7. Imágenes microscopio SEM superficie de la cáscara del pistacho. Tomado de: Autoría propia.
Imagen 8. Imágenes microscopio SEM superficie de la cáscara del pistacho. Tomado de: Autoría propia.
Imagen 9. Imágenes microscopio SEM superficie de la cáscara del pistacho (borde interno). Tomado de:
Autoría propia.
Imagen 10. Imágenes microscopio SEM superficie de la cáscara del pistacho con trazas de cloruro de sodio.
Tomado de: Autoría propia.
Imagen 11: Imágenes SEM Pistacho. Tomado de: Autoría propia.
Imagen 12: Izquierda: Imágen SEM Pistacho. Tomado de: Autoría propia. Derecha: Imagen sección
longitudinal de extrudidos PANIPOL-LDPE. Tomado de: Propiedades de Mezclas Extrudidas a Base de
Polietileno de Baja Densidad y Polianilina.