Revista icidca vol 47 no3 2013

Tabla de Contenido

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar

Volumen 47 - No. 3 – sept.-dic. - 2013 Análisis económico del proyecto de montaje de un módulo de deshidratación en un central azucarero cubano para la mezcla de alcohol - gasolina. Economic analysis for the assembling of a dehydration module in a Cuban sugar mill for alcohol-gasoline mixture Alfredo Torres-Fernández, Manuel Díaz-de los Ríos, Marlen Ramil-Mesa, Indira Pérez-Bermúdez Planta diversificada para la producción de alimento animal. Diversified installation for the production of animal feed José Alberto Pérez-Hernández, Carlos Pérez-Pérez, Pedro Islén-Limonta, Carlos Bravo-Pino, Yosvel Rodríguez-Rodríguez Resultados recientes de dosis superiores de Fitomas-E en comparación con las recomendadas para el cultivo de la caña de azúcar en Cuba. Recent results about higher doses of Fitomas-E in comparison to those recommended for sugarcane culture in Cuba René Gallego-Domínguez, Rafael Zuaznábar-Zuaznábar, Jorge Luis Mayor-Sánchez, Lorenzo Rodríguez-Estrada, Alexis Mira-García SISTORULA 1.0. Sistema para el control de la producción y laboratorio en plantas de levadura torula. SISTORULA 1.0. System for lab and production control in torula yeast plants Rafael Hurtado-Vargas, Arnaldo Díaz-Molina, Gustavo Saura-Laria, Roxana García-Gutiérrez, Maby Hernández-Curbelo Los derivados de la caña de azúcar en Cuba. Sugarcane derivatives in Cuba Marianela Cordovés-Herrera, Tirso Sáenz-Coopat, Agustín Cabello-Balbín Celulosa esférica. Obtención y caracterización. Bead cellulose. Obtainment and characterization Eduardo Bordallo-López, Vivian León-Fernández, Gabriel Márquez-Perera, Jorge Sánchez-Romeu, Isis Menéndez-Cuesta-Mirabal El papel de la biotecnología en el desarrollo sostenible del sectror azucarero cubano. Role of biotechnology in the sustainable development in Cuban sugar sector Felipe Eng-Sánchez Cinética del crecimiento de Pleurotus ostreatus en la etapa de producción del cuerpo fructífero. Kinetics of growth of Pleurotus ostreatus in the production stage of the fruitful body of the strain Julio Amílcar Pineda-Insuasti, Luis Beltrán Ramos-Sánchez, Claudia Patricia Soto-Arroyave

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Alfredo Torres-Fernández, Manuel Díaz-de los Ríos, Marlen Ramil-Mesa, Indira Pérez-Bermúdez

Instituto Cubano de Investigaciones de Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA). Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba.

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RESUMEN

La adición de este tipo de alcohol a la gasolina permite aumentar su octano, sustituyen-do el tetraetilo de plomo, sin la utilización de otros componentes de origen fósil de altovalor agregado (naftas reformadas, isomerizadas, craqueadas, alquiladas, etc). Se estátrabajando en Cuba en la implementación de un programa con vistas a producir etanolcombustible para su mezcla con las gasolinas cubanas en un rango de 8 a 10 %.Se hace el análisis económico de cuatro variantes en la ejecución del proyecto de pro-ducción de la mezcla alcohol - gasolina, utilizando el programa computacional COMFARIII Expert, el cual permite realizar un análisis de sensibilidad para conocer las variacio-nes en los indicadores financieros al cambiar el monto de las inversiones asociadas alequipamiento de los diferentes objetos de obra, lo que resulta un elemento muy valiosoen la toma de decisiones en el proceso inversionista.

Palabras clave: proyectos de inversión, indicadores financieros, sensibilidad, riesgo.

ABSTRACT

The mixing of gasoline with ethanol allows increasing his octane number, eliminating theplumb tetra ethyl without using others expensive petroleum components. In that sense, aprogram of mixing Cuban gasoline with ethanol in a range of 8 to 10 % is being imple-mented. The paper presents a techno-economical evaluation in the construction of dehi-dratation module for a Cuban sugar mill, with a sensitivity analysis in order to know thechanges in the financial indicators when the amounts of investment in different sectionsof the project increase. The results mean a valuable element for making decisions in theinvestment process.

Keywords: investment projects, financial indicators, sensitivity, risk.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2013, vol. 47, no. 3 (sept.-dic.), pp. 3 - 10

Analisis económico del proyecto de montaje de unmódulo de deshidratación en un central azucarero

cubano para la mezcla de alcohol - gasolina

INTRODUCCIÓN

El análisis de sensibilidad es el segundopaso de una evaluación económica, dadoque partiendo de unas condiciones inicialesexpresadas como un conjunto de valoresespecíficos de ciertos parámetros técnicos yeconómicos asociados al proyecto de inver-sión, se hace variar el valor de cada paráme-tro para ver el efecto correspondiente queprovoca sobre los indicadores de factibilidadeconómica del proyecto. Por otra parte, elanálisis de sensibilidad representa un mediopara abordar el problema de la incertidumbrecon respecto a los acontecimientos y valoresfuturos; para eso determina los nuevos indi-cadores de inversión haciendo variar las con-diciones del proyecto original. En otras pala-bras, este análisis indica hasta qué punto unproyecto puede soportar variaciones en losprecios o en los costos de producción.

El deterioro del medio ambiente motivaun sostenido esfuerzo en la búsqueda decombustibles alternativos que sustituyan - almenos parcialmente y de inmediato - el usode combustibles fósiles que constituyen laprincipal fuente de su empeoramiento.Como se conoce, a partir de los años 70 secomenzó a prestar una singular atención aluso del etanol como componente de la gaso-lina (experiencia que se conoce en el mundodesde finales del siglo XIX) y de esa etapasurge Brasil como líder mundial en su uso,como resultado del conocido Programa Proalcohol, como estrategia para protegerse deuna eventual interrupción del suministro dehidrocarburos importados en un país total-mente dependiente en aquel entonces.Actualmente, este país posee prácticamentetoda su flota de vehículos automotores fun-cionando con algún tipo de mezcla gasoli-na/alcohol o con alcohol puro. En EE.UU.,en estos momentos, se realizan innumera-bles estudios acerca del tema más actualrelacionado con los oxigenados: la paulatinasustitución del MTBE por el etanol.

Cuba está preparándose para asumir lapolítica más actual en el área de las bio-gasolinas: las mezclas con alcohol. La gaso-lina es un combustible que presenta propie-dades de explotación ajustadas para un buenfuncionamiento del motor; es una mezcla denaftas, que a su vez, están formadas por unamezcla de cientos/miles de compuestosorgánicos individuales con base al carbono y

el hidrógeno (hidrocarburos), de la serie delos alcanos, alquenos y aromáticos, cuyasestructuras y cantidades dependen de lanaturaleza del petróleo crudo que se utilicecomo materia prima y de la tecnología dispo-nible en cada refinería. En nuestro país, lasnaftas que componen la gasolina terminadason tres, fundamentalmente: NaftaCraqueada (NC, que puede ser ligera, pesa-da o de corte amplio), proveniente del proce-so de craqueo catalítico; nafta reformada(NR) - del reformador catalítico y nafta virgenligera (NVL) - de la destilación atmosférica(destilación primaria del petróleo). Cada unaaporta a la gasolina diferentes niveles de lacalidad exigida por el motor.

MATERIALES Y MÉTODOS

En el análisis se consideran las siguien-tes premisas:• Se analiza la factibilidad de la producción

de la mezcla alcohol - gasolina, por lo quese incluyen las inversiones para la instala-ción de una deshidratadora, así como lasinversiones necesarias en los puntos demezcla y servicentros que distribuirán elproducto final, en este caso gasolina mez-clada con un 10 % de alcohol anhidro.

• La moneda utilizada para el análisis fue elpeso convertible (CUC) como monedalocal y el dólar (USD) como monedaextranjera.

• La tasa de cambio utilizada es de 1 CUCigual a 1 USD.

• La tasa de actualización asumida para elanálisis es de 12 %.

• Dada la estabilidad del escenario econó-mico cubano no se tiene en cuenta elefecto de la inflación.

• Se analizan para el cálculo 15 años deproducción y 2 años de construcción ypuesta en marcha.Se utilizarán para el análisis económico 4

alternativas en función de la distribución poraños de la ejecución de la inversión, conside-rando una alternativa base, cuando todas lasinversiones se realizan en el primer año.

Se consideró un período de 15 años ydos años para la fase de construcción. Lafase de producción para las alternativas 1 ala 3 se iniciará cuando concluya la inversióndel primer año al porciento que correspondaen función de la alternativa y la producción

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total que se alcanza en el segundo año deproducción.

Para el cálculo del Costo de InversiónTotal asociada al proyecto, se han tenido encuenta las siguientes premisas (1):• La inversión industrial se concibe de

manera integral desde la entrada delalcohol Técnico B al módulo de deshidra-tación hasta la salida de la gasolina mez-clada en los puntos de mezcla para entre-gar a los servicentros.

• La inversión industrial está referida a losgastos para la adquisición del módulo dedeshidratación, el equipamiento requeridopara el área de almacenamiento y despa-cho de alcohol deshidratado, así comopara la generación de vapor, electricidad yagua tratada necesarios en el proceso.También incluye las modificaciones a rea-lizar en los puntos de mezclas, servicen-tros y la transportación de alcohol.

• En el monto de preparación y acondicio-namiento del terreno se consideraron lasinversiones de las obras inducidas nece-sarias a acometer asociadas al módulode deshidratación (entubamiento y rectifi-cación de la cañada, canales de drenaje,viales de acceso a la destilería y amplia-ción de la línea férrea).

• El valor de inversión del equipamiento delmódulo de deshidratación se conforma apartir de diversas ofertas de varios prove-

edores que se ajustaron a los requeri-mientos del proyecto.

• Las inversiones para el despacho dealcohol contemplan dos brazos de línea,un cargadero, el equipamiento asociado ala tecnología y la automática del sistema.La valoración económica fue estimada apartir de la experiencia de CUPET eninversiones semejantes.

• Para el valor de inversión en los puntosde mezcla y servicentros se tomaron cri-terios a partir de estudios de factibilidadrealizados por CEINPET - CUPET en loslugares de estudio, donde se consideracomo premisa fundamental las condicio-nes necesarias para la no presencia deagua en el sistema.

• Para las alternativas 1 a la 3 el monto dela inversión de los servicentros para cadaregión fue estimado proporcionalmente alos volúmenes de gasolina a distribuir.

• La inversión para la transportación dealcohol deshidratado incluye la compra de10 pailas articuladas de 40 000 L de capa-cidad y la de Técnico B se considerócomo el 25 % de este valor.

• La inversión del equipamiento de labora-torio incluye los necesarios para realizarlos análisis del control de la calidad.En la tabla 1 se muestra el detalle de la

inversión fija y en las tablas 2-5 el desglosede la inversión total, así como los gastos pre-

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Tabla 1. Desglose de la inversión fija

Total construcción

Adquisición de terrenos $ 0,00 Preparar y acondicionar el terreno $140 570,00 Rectificación y Entubamiento de cañada $4 4 590,00 Canales de Drenaje $ 7 280,00 Vial de entrada de destilería $ 63 700,00 Vía férrea de entrada a destilería $ 25 000,00 Obras ingeniería civil, estructuras y edif icios $ 18 360,12 Maquinaria y equipo $ 11 247 909,12 Módulo de deshidratación $ 2 269 642,72 Puntos de mezcla $ 4 633 466,40 Servicentros $ 2 819.800,00 Transportación hidratado $ 275 000,00 Transportación deshidratado $ 1 100 000,00 Equipos de laboratorio $ 150 000,00 Equipo auxiliar y de servicio $ 662 200,00 Imprevistos $ 539 732,14 TOTAL COSTOS DE INVERSIÓN FIJA $ 12 608 771,38

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Tabla 2. Resumen del monto total de la inversión industrial (alternativa base)

Total construcción

Total producción

Construcción 2009

Construcción 2010

Total costos de inversión f ija 12 598 770,98 0,00 12 598 770,98 0,00 Total gastos pre-operativos 1 556 729,78 0,00 1 556 729,78 0,00 Gastos pre-operativos (sin f inanciación) 269 866,07 0,00 269 866,07 0,00 Interés 1 286 863,71 0,00 1 286 863,71 0,00 Aumento de capital de trabajo neto 0,00 1.030.491,35 0,00 0,00 COSTOS TOTALES DE INVERSIÓN 14 155 500,76 1 030 491,35 14 155 500,76 0,00

Tabla 3. Resumen del monto total de la inversión industrial (alternativa 1)

Total construcción

Total producción

Construcción 2009

Construcción 2010

Total costos de inversión fija 12 608 771,38 0,00 8 219 844,89 4 388 926,49

Total gastos pre-operativos 2 491 598,02 482 781,91 1 118 837,17 1 372 760,85

Gastos pre-operativos (sin financiación) 269.866,07 0,00 269 866,07 0,00

Interés 2 221 731,95 482 781,91 848 971,10 1 372 760,85 Aumento de capital de trabajo neto 0,00 960 995,00 0,00 0,00

COSTOS TOTALES DE INVERSIÓN 15 100 369,40 1 443 776,91 9 338 682,06 5 761 687,34


Total construcción

Total producción

Construcción 2009

Construcción 2010



Gastos pre-operativos (sin financiación) 269 866,07 0,00 269 866,07 0,00

Interés 2 357 291,05 347 222,81 972 206,64 1 385 084,41 Aumento de capital de trabajo neto 0,00 960.995,00 0,00 0,00


operativos y de capital de trabajo para cadaalternativa.

Del costo total de la inversión fija, el mayorporciento corresponde a Maquinaria y Equiposcon 88,8 % donde las inversiones a realizar enlos puntos de mezcla tienen una mayor inci-dencia con 36,75 % aproximadamente.

Fuentes de financiamientoSe consideró que el proyecto será finan-

ciado a través de un préstamo a largo plazobajo las siguientes condiciones:• La tasa de interés anual del 10 %.• Un año de período de gracia capitalizan-

do intereses durante este período. • Los desembolsos se realizarán en 3 años

pagando una cuota anual fija.

Costos estimados de producciónLas premisas fundamentales para la esti-

mación de los costos de producción son lassiguientes:• Se asumió un valor de 0,32

centavos/peso para la transportación enpesos convertibles según criterios deespecialistas del Dpto. de Precios delMINAZ y del MITRANS.

• El suministro del alcohol anhidro hacia lospuntos de mezcla se realizó por transpor-te automotor y se utilizaron las tarifaspara combustible por carros cisternas de2006.

• El alcohol hidratado se asume a su costosegún la ficha de costo elaborada por elMINAZ para el 2008, adicionándole loscostos generados por la transportacióndesde su lugar de fabricación hasta elmódulo de deshidratación.

• Se ha considerado que todos los servi-cios auxiliares necesarios (vapor, electri-cidad, agua) para el funcionamiento delmódulo de deshidratación son brindadospor la destilería anexa.

• Los insumos para el módulo de deshidra-tación antes mencionados, así comootras materias primas y materiales, sesustentan en índices de consumo previa-mente establecidos en la Tarea Técnicaconfeccionada por especialistas del ICID-CA.

• Se han considerado 300 días de opera-ción del módulo de deshidratación y parael primer año los niveles de producciónestán dados en función de la alternativa,a partir del segundo año se estabilizó laproducción.

• Los precios de las naftas para la formula-ción de la gasolina se asumieron según elmercado internacional.

• Se consideró una tasa de depreciación delos activos que se incorporan por la inver-sión del 5 % anual para maquinarias yequipos, obras de ingeniería civil y prepa-ración del terreno. Para la transportaciónde alcohol, se consideró una tasa de un10 % anual, para los equipos de laborato-rio de un 25 % y para los equipos auxilia-res y de servicios un 6,67 %.

• El cálculo de los costos indirectos porconceptos de salarios no se tomó en con-sideración, ya que estos se devengan enmoneda nacional y el análisis se realizaen pesos convertibles.

• Los costos totales incluyen los costos dela producción de etanol anhidro y de lamezcla gasolina - alcohol (MeGAS).

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Total construcción

Total producción

Construcción 2009

Construcción 2010



Gastos pre-operativos (sin f inanciación) 269 866,07 0,00 269 866,07 0,00

Interés 2 231 877,37 472 636,49 858 194,21 1 373 683,17 Aumento de capital de trabajo neto 0,00 960 995,00 0,00 0,00


RESULTADOS Y DISCUSION

Los resultados de la efectividad de lainversión para cada alternativa se registranen la tabla 6.

El Valor Actual Neto (VAN) es positivo yla tasa interna de retorno es superior a latasa de actualización (12 %), lo que indica lafactibilidad económica para todas las alter-nativas. El resultado en materia de periodode recuperación indica que la inversión serecupera dentro del horizonte de planifica-ción del proyecto (2).

Todas las alternativas muestran resulta-dos favorables. La Alternativa Base, apesar de tener los mejores indicadores,presenta la dificultad de que todas las inver-siones se tendrían que realizar en el primeraño, y por lo tanto, es la menos probable encuanto a ocurrencia en nuestras condicio-nes. Se observa en la tabla 6 que a pesarde que la mejor es la alternativa 3, dondese realizan las inversiones de la regiónoccidental en el primer año y los niveles deproducción son del 62,7 % en el primer añode producción, desde el punto de vistapráctico no es la más adecuada, ya queinvolucra la rehabilitación de un númeromuy elevado de servicentros, por lo que sedificultaría su implementación. En base aesto, se recomienda la alternativa 2, dondese realizan las inversiones de la región cen-tro oriental en el primer año debido, funda-mentalmente, a que en esta zona hay unamayor disciplina tecnológica y existen lascondiciones para evaluar las soluciones delos problemas de aplicación que se originenantes de la extensión a los mayores consu-

midores que se encuentran en la zona occi-dental.

Análisis de sensibilidad Considerando que la alternativa 2 es la

recomendada, se analiza el efecto que tienela variación del monto de las inversionesasociadas al equipamiento de los diferentesobjetos de obra sobre los indicadores eco-nómicos.

Se toman tres niveles de variación (incre-mentos de 15, 20 y 30 %) en los valorescorrespondientes a las inversiones (3) en:• Deshidratadora.• Puntos de mezcla.• Servicentros.• Transporte de alcohol.

Los resultados obtenidos para cada obje-to de obra por niveles se muestran en lastablas 7, 8, 9 y 10.

Como puede apreciarse, con el incre-mento de las inversiones no ocurren cam-bios significativos en los indicadores econó-micos y se obtienen valores rentables entodos los casos.

CONCLUSIONES

Los resultados demuestran que el pro-yecto de inversión para la producción de lamezcla alcohol - gasolina es capaz de man-tener su factibilidad económica, aún con unincremento del monto de las inversiones, locual proporciona una gran reserva al proce-so de toma de decisiones dentro del progra-ma inversionista. Por otra parte, el análisis

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Tabla 6. Indicadores económicos

Alternativa base Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3

Valor actual neto 53 400 758,03 62 169 073,95 65 060 289,90 84 877 099,09 Tasa interna de retorno 55,98 % 59,84 % 66,99 % 101,58 %

Período de recuperación de la inversión

3,63 años 3,49 años 3,23 años 2,07 años

Período de recuperación dinámico


Razón VAN/Inversión 4,59 5,28 5,57 5,22

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Tabla 8. Resultados de la sensibilidad en las inversiones en los puntos de mezcla

Alternativa 2 15 % 20 % 30 % Valor actual neto 62 169 073,95 61 659 778,41 61 490 013,23 61 150 482,87 Tasa interna de retorno 59,84 % 57,85 % 57,21 % 55,99 % Período de recuperación de la inversión


Período de recuperación dinámico 3,77 años 3,83 años 3,85 años 3,90 años


Tabla 9. Resultados de la sensibilidad en las inversiones de los Servicentros





Tabla 10. Resultados de la sensibilidad en las inversiones en el transporte de alcohol Alternativa 2 15% 20% 30% Valor actual neto 62 169 073,95 62 017 437,75 61.966.892,35 61 865 801,54 Tasa interna de retorno 59,84% 59,17% 58,95% 58,51% Período de recuperación de la inversión 3,49 años 3,50 años 3,51 años 3,52 años



Tabla 7. Resultados de la sensibilidad en las inversiones en deshidratadora





de sensibilidad de forma particular eviden-cia que hay mayor influencia cuando seaumentan las inversiones en los puntos demezcla y esto es un comportamiento lógico,ya que la misma representa el mayor por-ciento en el monto total de la inversión fija.En este caso, la TIR disminuye en 1,99;2,63 y 3,85 puntos porcentuales y aumentael Periodo de Recuperación de la Inversiónen 0,05; 0,06 y 0,09 años para cada nivel.En ambos casos, se comprobó el enormepotencial que posee el programa COMFARIII Expert como herramienta de análisis deinversiones para la toma de decisiones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1- Torres, A.; Díaz de los Ríos, M.; Ramil, M.;Pérez, I. Análisis Económico del proyectode montaje de un módulo de deshidrata-ción en un central azucarero cubano parala mezcla de alcohol-gasolina, ICIDCA,MINAZ, 2009.

2- Behrens, W.; Hawranek, P. M. Manualpara la preparación de estudios de viabili-dad industrial, Edición corregida yaumentada, Viena, ONUDI, pp. 255-316.1994.

3- Agarwal, J. C.; Klumpar, I. V. Profitability,sensitivity and risk analysis for projecteconomics. Chem Eng, 82, 1975.

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José Alberto Pérez-Hernández, Carlos Pérez-Pérez, Pedro Islén-Limonta, Carlos Bravo-Pino, Yosvel Rodríguez-Rodríguez


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RESUMEN

Se expone la concepción y el diseño de plantas diversificadas para producir diferentestipos de alimentos de forma eficiente y competitiva. Se tiene en cuenta el completamientode instalaciones existentes que han sido diseñadas para la producción de diversos tiposde alimento animal ya conocidos y previamente desarrollados, basados en subproductosy derivados de la industria azucarera, todo lo cual permitiría aprovechar áreas y serviciosya disponibles y dotarlos de mayor flexibilidad para satisfacer las demandas de múltiplesconsumidores. Se dispone del soporte tecnológico y de diseño de equipos para la reali-zación de ingeniería o de la reingeniería, según sea el caso, para la selección de losequipos que se deben utilizar en la planta, considerando que los costos de inversiónsean mínimos.

Palabras clave: alimento animal, bagazo, derivados, subproductos, agro-industria azu-carera.

ABSTRACT

The aim of the present contribution is to describe the conception, design and possibleoperation procedures of new diversified plants capable of producing animal feed alterna-tives in an efficient and competitive approach, as well as to complete installations desig-ned for the production of already known feedstock products fodder, based on by-pro-ducts and derivatives of the sugar industry, All these would take advantage of existingfacilities and services providing them with suitable flexibility to satisfy the demands ofseveral customers. The technological and design basis for accomplishing the engineeringor re-engineering, according to the case, are available, thereby enabling the design andconstruction of all necessary equipment on the basis of minimum investment costs.

Keywords: animal food, fodder, bagasse, derivatives, by-products, sugarcane agro-industry.


Planta diversificada para la producción de alimento animal

INTRODUCCIÓN

Los derivados y subproductos de laagroindustria azucarera constituyen fuentespotenciales para la producción industrial dealimento animal.

Durante años se han desarrollado yconstruido plantas para ese propósito, basa-das en diferentes tecnologías. Entre ellasestán: el Predical, la Miel-Urea-Bagacillo (1,2), los Bloques Multinutricionales, Urea al 3y al 5 %, Miel Amonificada, (3), y el BagazoHidrolizado, entre otros, pero no se disponede un proceso industrial que permita produ-cir alternativa o simultáneamente los alimen-tos antes mencionados en función de lasnecesidades de los clientes.

Con ese propósito, se diseñó una plantadotada de un esquema tecnológico capaz deproducir aquellos alimentos más comúnmen-te empleados, con la mayor eficiencia eco-nómica posible.

Con la excepción de dos de los alimentosque consumen vapor (Predical y BagazoHidrolizado), y de la Miel Urea Bagacillo queemplea bagacillo procedente del central, losrestantes alimentos también pueden serobtenidos en período de no zafra.

Los diseños de los equipos y sistemasestán sustentados en programas de cálculoque permiten llevar a cabo, de forma rápiday precisa, ajustes de las capacidades de losequipos que forman parte de la planta.

INFRAESTRUCTURA PARA EL DE-SARROLLO TECNOLOGICO

La planta está diseñada para la produccióncontinua de los alimentos antes mencionados.Su capacidad está en función de las especifi-caciones que solicita cada cliente, aunque sedisponen de diseños establecidos para unacapacidad productiva entre 25-50 t/día de pro-ducción. Se considera en todos los casos unaeficiencia operacional de la planta de un 85 %,es decir, la producción antes mencionada seobtendrá en 20 h, aunque la fiabilidad de losequipos que intervienen en todo el procesoproductivo puede garantizar valores superio-res, pues todos están diseñados para un ser-vicio continuo.

La potencia eléctrica instalada para unaplanta diversificada de 30 t/día estará en elentorno de los 135 kW y el consumo de ener-

gía eléctrica es función del tipo de producciónque se realiza, pero es estimado entre los 75- 100 kWh. Las potencias de los motores uti-lizados en los diferentes accionamientos delproceso son pequeñas, por lo que ellos pue-den arrancarse directamente a línea, sinnecesidad del empleo de ningún elemento dearranque suave. El motor de mayor potenciaa utilizarse es inferior a 30 kW.

Los motores a utilizar son de corrientealterna y de velocidad constante exceptodos, los cuales requieren la variación de lavelocidad de rotación para regular caudalesde materias primas de acuerdo con el tipo dealimento a obtener, con lo cual se garantiza-rá la misma capacidad de producción. Estosson el motor del alimentador de productosquímicos y el motor de dosificación de baga-cillo a proceso.

MATERIAS PRIMAS FUNDAMENTALES

Desde el punto de vista logístico, es reco-mendable que la planta se instale anexa a uncentral azucarero con el objetivo de reducirlos costos de producción, pues las principalesmaterias primas a utilizar son subproductosde esta industria. En la figura 1 se muestra eldiagrama de bloque de todas las produccio-nes que se pueden obtener en la planta, asícomo las materias primas que serán utiliza-das, fundamentalmente bagacillo, miel, hidra-to de cal, además de los servicios de vapor,agua y electricidad. Las materias primas aje-nas al proceso azucarero son solamente lassales minerales y la urea, pero estas seemplean en pequeñas cantidades (2).

Para la producción de Predical y BagazoHidrolizado se requiere vapor, que será sumi-nistrado por el sistema de generación delcentral. Estos dos alimentos presentan unaalta digestibilidad en el entorno del 60 %,esto hace que tengan preferencia sobre elresto de los alimentos. El Predical y elBagazo Hidrolizado son alimentos de carac-terísticas similares, por lo que se puede valo-rar reducir el costo de inversión de la plantasi se selecciona una de las dos variantes. Sedebe tener en cuenta que en la producciónde Predical los gastos de inversión sonmenores que en el caso de bagacillo hidroli-zado pues para la obtención de este últimose debe disponer de un reactor de alto costo;además, al ser este un proceso discontinuo,

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provoca altos consumos intermitentes devapor, que pueden provocar desbalance enel esquema energético del central.

EQUIPOS FUNDAMENTALES DE LAPLANTA

La planta diversificada está compuestafundamentalmente de un tamizador de baga-cillo, un soplador para el transporte de este,hidrociclón para la separación del mismo enla planta, tolva de recepción del bagacillo yde los productos finales, tornillos sinfin ali-mentador y mezclador, reactores, bombas,tanques, prensa, dosificadores de productosquímicos. La planta dispondrá de un labora-torio donde se realizarán los análisis de con-trol de las diferentes producciones.

En la figura 2 se aprecia el diagrama deflujo de la planta. En ella se muestran de

forma general los arreglos tecnológicosnecesarios y los equipos principales para laimplementación de cada tecnología.

Su funcionamiento consiste en la separa-ción del bagacillo o médula procedente deltamiz ubicado a la salida del tándem del cen-tral azucarero o de un proceso de desmedu-lado en húmedo, se extrae por medio de unventilador y se envía a un ciclón, el cual des-carga en una tolva receptora ubicada en laplanta. La tolva, a través de un tornillo sinfin,descarga el bagacillo a un mezclador dondese le añaden los componentes necesariossegún el tipo de producción a obtener.

En la obtención de miel-urea-bagacillo)(MUB)(2), se añade en el mezclador la solu-ción de miel urea (35 % miel). Para la obten-ción de Predical el bagacillo se predigierepreviamente con hidrato de cal y el empleode vapor, después en un reactor se da eltiempo de retención necesario para comple-

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Figura 1. Diagrama de bloque de la planta de alimento animal diversificada (4).

mentar la reacción y, posteriormente, se leañade la mezcla de miel urea (15 % miel).

La preparación de la composición miel-urea necesaria para la MUB y el Predical, serealiza combinando primeramente el aguacon la urea y posteriormente se envía a untanque para mezclarla con miel; ambas mez-clas se garantizan por un proceso de recircu-lación. En los dos casos, después del mez-clado del bagacillo con la miel y la urea, elproducto obtenido se transporta a una tolvade almacenaje y esta, a su vez, se descargaal transporte disponible (camión o carreta)para ser enviado a los lugares de consumo.

En el caso específico de la producción deBloques Multinutricionales, si se utilizaranotras materias primas fibrosas, se tendríaque disponer de un sistema de preparaciónde estas (secado, molida, etc.) y/o suminis-tro directo hasta la tolva dosificadora. Elbagacillo u otra fuente fibrosa se mezcla contodos los aditivos químicos sólidos y poste-riormente se le añade la miel para obtener lacomposición final, la cual pasa a una tolvapara el proceso de prensado.

La Miel Urea empleada en la producciónde Predical y Bloques Multinutricionales es al5 %. Esto hace que se pueda almacenar para

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Tabla 1. Diseño y principales parámetros de los accionamientos (6). Características del sinfin

1. Descripción Sinfín alimentador de bagazo al mezclador

2. Material Bagacillo procedente de los cernidores 3. Densidad del material 50 kg/m3 4. Capacidad de producción 1 t/h 5. Longitud del sinfin 2,5 m 6. Coeficiente de llenado transversal 0,42 7. Diámetro del sinfin 0,30 m 8. Diámetro del eje del sinfin 0,089 m 9. Coeficiente de inclinación 0 ° 10. Paso del sinfin 0,24 11. Velocidad del sinfin 55 rpm

Características de la transmisión 12. Tipo de transmisión Reductor 13. Torque del transportador 0,41 kgf-m 14. Relación de transmisión del

reductor 31,39 (Norma AGMA/NEMA)

15. Velocidad de entrada 1750 rpm 16. Velocidad de salida 55 rpm 17. Tipo de acoplamiento Directo 18. Factor de servicio SF=1,35Carga constante o uniforme 19. Potencia absorbida 1,55 kW

Características del motor 20. Potencia del motor seleccionado 2,40 kW 21. Velocidad del motor 1750 rpm 22. Voltaje 220/440, 3 AC 23. Frecuencia 60 Hz 24. Protección IP-55 (Norma IEC) 25. Factor de servicio S1(Norma IEC) 26. Tipo de rodamiento Estándar de una hilera de bola,con juego

C3 27. Tipo de montaje Horizontal sobre patas o bridas 28. Material del motor Hierro fundido 29. Tipo de aislamiento Clase F

vender en forma líquida, de igual forma, sepuede diluir en mayor cantidad de miel paraproducirla al 3 %, constituyendo otro producto.

También a la planta se le pueden hacerarreglos tecnológicos para realizar el mezcla-do de alimentos con otros compuestos enri-quecidos, fundamentalmente, con proteínas.

CONSIDERACIONES ECONÓMICAS DELA PLANTA (5)

El costo aproximado de la inversión seestima entre 100 000 y 200 000 dólaresestadounidenses, en dependencia de lastasas de cambio locales y teniendo en cuen-ta las alternativas de producción selecciona-das, exceptuando el equipamiento para laproducción de bagacillo hidrolizado. Paratener un criterio de mayor precisión, se reco-mienda realizar un diagnóstico para conocer

el alcance de lo que se dispone en la cons-trucción y montaje de la planta, con el objeti-vo de abaratar su costo de inversión.

El costo de producción constituye una delas variables más sensibles de cualquier pro-ducto. En el caso particular de las produc-ciones a realizar en la planta, la economíade estas resulta muy atractiva cuando secompara su costo beneficio con otros ali-mentos sustitutos (1).

La elaboración de una ficha de costos deta-llada dependerá de las diferentes produccio-nes seleccionadas a llevar a cabo en la planta,puesto que intervienen aspectos locales quepueden modificar el costo final del producto.

En el caso particular de estimaciones en laevaluación económica, se dispone de un pro-grama de cálculo soportado en Excel que per-mite realizar modificaciones de las diferentesvariables que forman parte de la ficha de costo.Es posible realizar modificaciones a la planta

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Figura 2. Diagrama de flujo de la planta.

en función de las exigencias del cliente y de lascondiciones del lugar donde se instalen.

El tiempo total de construcción, montajey puesta en marcha de la planta se estimaen 3 meses, aproximadamente, si se dispo-ne del suministro estable de los materialesque se requieren.

Se estima que la recuperación de lainversión se puede realizar en un período deuno a dos años, en dependencia de las pro-ducciones realizadas.

Todo el diseño de la planta para la pro-ducción diversificada de alimento animalindustrial está soportado en programas queagilizan la obtención de datos rápidos y pre-cisos, un ejemplo de ello son las especifica-ciones en la selección de uno de los equipos(tabla 1), (7, 8, 9).

CONCLUSIONES

Esta planta diversificada para la produc-ción de múltiples tipos de alimento animal esuna alternativa económicamente factible yviable a realizar, en los países que dispon-gan de centrales azucareros y de centrosganaderos en su entorno.

La planta puede considerarse de bajacomplejidad tecnológica porque muchos desus equipos pueden construirse sin necesi-dad de talleres especializados. Su nivel deautomatización y control dependerá del pre-supuesto inicial disponible, pero puede ope-rar óptimamente con un bajo nivel de auto-matización, garantizando los parámetros decalidad exigidos para cada producto.

Cuando ya se disponga de la ingenieríade detalle de la planta, el proceso de comprade los equipos puede ser llevado a cabo porlos propios inversionistas, pues en la des-cripción de los equipos se brinda una infor-mación detallada que facilita el proceso desolicitud y discusión de ofertas.


1. Ministerio del Azúcar. Departamento deAlimento Animal, Especificaciones decalidad de la Miel Urea Bagacillo, 1982.

2. NA 023-1989, Alimento Animal, Miel UreaBagacillo, Especificaciones de calidad,Ministerio del Azúcar, 1989.

3. Leng, R. A.; Ojeda, F.; Rodríguez, V. Unaguía práctica para la preparación y usoseguro de la melaza amonificada para laalimentación de rumiantes, 1994.

4. Grupo de alimento animal, Cuba 9,Manual de operación de las plantas demiel urea bagacillo, 2009.

5. Deiros, B. Optimización, La Habana,ISPJAE, 1989.

6. Azcarraga, J.M. Manual de EficienciaEnergética en Instalaciones de Bombeo.CADEM (Grupo EVE), Bilbao, España.1991.

7. Hicks, T.G. Standard Handbook ofEngineering Calculations. New York:McGraw-Hill, 1992.

8. Karassik, I.J. Pump Handbook. 2 ed. NewYork:McGraw-Hill, 1993.

9. Martínez, J. Sistemas de accionamientos,2007.

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René Gallego-Domínguez, Rafael Zuaznábar-Zuaznábar, Jorge Luis Mayor-Sánchez,Lorenzo Rodríguez-Estrada, Alexis Mira-García

Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA) Carretera CAI Martínez Prieto, km 2½. Boyeros. La Habana, Cuba

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RESUMEN

Se describen los resultados de estudios establecidos en diferentes condiciones edafocli-máticas, donde se evaluaron ciclos largos de primavera quedada y frío, socas y retoñoscon la dosis recomendada de FitoMas-E de 2 L/ha en comparación con dosis superioresy el testigo sin bioestimulante. En los componentes del rendimiento agrícola en todos losciclos solo hubo respuesta a la aplicación del bioestimulante en la altura de tallos queresultó significativamente superior al testigo con todos los tratamientos evaluados deFitoMás-E, aunque debe destacarse que con la dosis superior de 4 L/ha se alcanzó elvalor absoluto superior que resultó estadísticamente superior al resto. En el rendimientoagrícola del cultivo en los ciclos largos hubo respuesta significativa con la dosis superiorde 4 L/ha y un ligero incremento con la dosis de 2 L/ha. En la soca se alcanzó un incre-mento significativo con relación al testigo con ambas dosis y en el ciclo de retoño se rati-ficó la respuesta significativa con las dosis de 2, 3 y 4 L/ha. Se corroboraron los resulta-dos de estudios anteriores, donde en este ciclo es donde se obtiene la mayor respuestaal bioestimulante del crecimiento y desarrollo de FitoMas-E.Palabras clave: bioestimulante, ciclo, dosis, rendimiento agrícola.

ABSTRACT

We describe the results of studies established in different soil and climatic conditionswhere long cycles were evaluated stayed and cold spring, and ratoon shoots with therecommended dose of Fitomas-E 2 L/ha compared with higher doses and the untreatedcontrol. In agricultural yield components at all levels there was only responding to theapplication of bio-stimulant in the height of stems was significantly higher than the con-trol with all treatments evaluated Fitomas-E, although it should be noted that with the hig-her dose of 4 L/ha has reached the absolute value was statistically higher than the rest.In the agricultural yield of the crop in the long cycle significant response was observedwith the higher dose of 4 L/ha and a slight increase with the dose of 2 L/ha. The soca sig-nificant increase was achieved with the control at both doses and in the cycle of offspringwas confirmed the significant response at doses of 2, 3 and 4 L/ha corroborating theresults of previous studies where this cycle is where get the best response to the growthand development biostimulant Fitomas-E.Keywords: biostimulant, cycle, dose, agricultural yields.


Resultados recientes de dosis superiores de FITOMAS-E en comparación con las recomendadas

para el cultivo de la caña de azúcar en Cuba

INTRODUCCIÓN

La utilización de sustancias estimulado-ras de los procesos fisiológicos en cultivos deinterés comercial es una práctica que se hageneralizado en el presente siglo, principal-mente en los países desarrollados. Entreestos productos se destacan las hormonasde crecimientos, los hongos micorrizógenosarbusculares, los brasinoesteroides que sonconsiderados la sexta clase de hormonas, losproductos sintetizados a base de algas mari-nas, el triacontanol y otras sustancias comolos oligosacáridos obtenidos a partir de mate-riales vegetales mediante un proceso clasifi-cado de extracción. Estas sustancias hanrecibido diferentes denominaciones, entre lasmás usadas se encuentran: productos bioac-tivos, estimuladores del crecimiento y de-sarrollo, bioproductos y bioetimulantes.

De ocurrencia natural o producida en fer-mentadores, sin ser reguladores fisiológicos,estos productos, cuando se aplican a larizosfera o al follaje, alteran el comporta-miento de la planta ante su ecosistema, yasea para regular procesos metabólicos,incrementar la producción y la eficiencia dela fotosíntesis, aumentar la producción o elcontenido de antioxidantes, proporcionarcapacidad de resistencia a estrés, ser pre-cursores de hormonas vegetales, contribuira la mayor actividad microbiana o mejorar lageneración de raíces para la toma denutrientes por la planta.

De los bioestimulantes probados enCuba en el cultivo de la caña de azúcar,están entre los más estudiados el Biobras-16, que es un análogo de los brasinoesteroi-des Enerplant, Bayfolán Forte, Kadostin yVitazyme, introducidos en el país por dife-rentes compañías, con resultados satisfacto-rios en el incremento del rendimiento agríco-la del cultivo, pero con el inconveniente deque su precio y en ocasiones su manejo, noresultan económicamente viable a escalacomercial (1).

El FitoMas-E, producto bioestimulantederivado de la industria azucarera producidopor el Instituto Cubano de Investigacionesde Derivados de la Caña de Azúcar (ICID-CA), se presenta como un formulado acuosoy se le atribuyen propiedades estimuladorasde distintos procesos fisiológicos en lasplantas y acción antiestrés. Estas cualidadeshacen de la aplicación del FitoMas-E una

alternativa atractiva de forma más amigablecon el ambiente, para el incremento de laproducción y el rendimiento de los cultivos.

Sin embargo, nada se conoce acerca delos mecanismos bioquímicos que elicita esteproducto en las plantas. Ha sido probado ennumerosos cultivos, dirigido a mejorar lasrespuestas antiestrés en casos de sequía,exceso de humedad, fitotoxicidad, desequili-brios nutricionales, salinidad, plagas y enfer-medades, daños mecánicos (vientos fuertes,podas, trasplantes, entre otros.) y como esti-mulante de los procesos de nutrición, creci-miento, floración, fructificación, germinacióny enraizamiento. Contiene las estructurasbioquímicas (aminoácidos, oligosacáridos,bases nitrogenadas) más demandadas porla mayor parte de las especies vegetales;por lo tanto, pudiera inferirse que alguno deestos elementos ejerce la función de elicitor,especialmente los oligosacáridos.

Las respuestas en el cultivo de la cañade azúcar con dosis de 1 y 2 L/ha fueronsatisfactorias; no obstante, desde el año2008 se están evaluando por el INICA dosissuperiores y, en la actualidad ,se puedenexponer los resultados obtenidos en diferen-tes condiciones edafoclimáticas en estudiosextensivos de validación y en plantacionescomerciales, que han permitido proponer lageneralización en condiciones controladasen todas las provincias del país (1).

MATERIALES Y METODOS

Para la evaluación de diferentes dosis deFitoMas-E se establecieron estudios sobresuelo Ferralsol en plantaciones de ciclo largoy soca, para analizar la fertilización reco-mendada por el SERFE (Servicio deRecomendaciones y Enmiendas de AZCU-BA) aplicado solo y con tratamientos de 2 y4 L/ha de FitoMas-E, cuyas característicasprincipales se describen en la tabla 1.

También se establecieron estudios enciclos de retoño y en la tabla 2 se describensus principales características.

En los estudios de retoño, por ser el ciclode mayor respuesta a las aplicaciones deFitoMas-E, se evaluaron cuatro tratamien-tos: el testigo comercial con la fertilizaciónmineral recomendada por el SERFE solo,más la adición de 2, 3, y 4 L/ha del bioesti-mulante.

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El bioestimulante FitoMas-E se asperjó alárea foliar, con una solución final de 250L/ha utilizando tractor acoplado con máquinaasperjadora JACTO de 800 L de capacidaden el tanque, calibradas para aplicar lasdosis correspondientes por tratamiento, auna presión de trabajo de 3 kg.cm-3 y conboquillas del tipo abanico plano no uniforme(03F80 azul) con 1, L.min-1 de gasto.

Las labores culturales a las plantacionesse realizaron según las normas que apare-cen en el Instructivo Técnico para laProducción y Cultivo de la Caña de Azúcar(2). Las dosis de fertilizantes minerales (N,P2O5 y K2O) fueron aplicadas inmediata-mente después de la cosecha, según lasrecomendaciones del Servicio deFertilización y Enmiendas del INICA.

La distribución de los tratamientos en elcampo fue mediante un Diseño Muestral enfranjas con cinco estaciones de muestreo,donde se realizaron todas las mediciones ydeterminaciones planificadas en el estudio.

Las evaluaciones realizadas en el expe-rimento en el momento de la cosecha, en lascinco estaciones de muestreo, fueron lassiguientes:• Longitud (m): con una cinta métrica,

midiendo desde la superficie del suelohasta el dewlap (collar superior) más altovisible.

• Diámetro (cm) inferior, medio y superiorcon un pie de rey y se calculó el promedio.

• Número de tallos por metro lineal en 10metros en las estaciones de muestreo.

• Rendimiento agrícola en la cosecha porestimación y pesaje directo.

Todos los resultados experimentales fue-ron sometidos a un análisis de varianza(ANOVA) según el diseño estadístico emple-ado, y en los casos donde existieron diferen-cias significativas entre las medias de lostratamientos en estudio, se utilizó la Dócimade Rangos Múltiples de Duncan al 5 % deprobabilidad de error, según Lerch (3).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La evaluación de los componentes delrendimiento agrícola en las tres localidadesmantuvieron el mismo comportamiento, sindiferencia significativa en el diámetro ynúmero de tallos por metro lineal entre eltestigo y las aplicaciones del bioestimulan-te; sin embargo, hubo respuesta significati-va en la altura de los tallos favorable a lasaplicaciones de FitoMas-E, lo que ratificalos resultados de otros autores (1, 4) queobtuvieron incrementos importantes deeste parámetro con dosis de 2 y 3 L/ha enestudios realizados en Cuba y México, res-pectivamente. Estudios desarrollados enla provincia de La Habana (5) hallaron res-puesta en el diámetro de los tallos; elnúmero de tallos por metro es el únicocomponente del rendimiento que no mani-festó ningún efecto por la aplicación delproducto (tabla 3).

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Tabla 1. Características principales de los estudios en ciclos largo y soca

Tratamientos Localidad Suelo Ciclo Variedad

SERFE Jovellanos Ferralsol Primavera quedada C323-68

SERFE + FitoMás 2L/ha Boris Luis Ferralsol Soca C 86-56

SERFE + FitoMás 4L/ha Quivicán Ferralsol Frío C 323-68

Tabla 2. Características principales de los estudios en ciclo retoño

Entidad Suelo Ciclo Variedad CPA Cuba Socialista Cambisol Eútrico Retoño C 86-12 UBPC Boris Luis Cambisol Cálcico Retoño C 323-68

Los resultados de la cosecha en ciclolargo y socas mantuvieron un comportamien-to uniforme en las tres localidades donde lostratamientos con la dosis de 2 L/ha, supera-ron, en todos los casos, al testigo y a su vez,la dosis superior de 4 L/ha alcanzó los valo-res absolutos superiores en el rendimientoagrícola que diferían estadísticamente deltestigo. En los estudios previos (6, 7) losciclos en los que resultó menos efectiva laaplicación del bioestimulante fue en las pri-maveras y fríos (ciclo largo) y los ciclos demayor respuesta a las aplicaciones delFitoMas-E en el incremento del rendimientoagrícola fueron los retoños, además, dentrode los retoños las socas fueron las de menorrespuesta (tabla 4).

Estos resultados coinciden con los obte-nidos previamente por algunos autores (1,6, 7) quienes realizaron estudios en dife-

rentes condiciones edafoclimáticas deCuba y obtuvieron respuesta en el incre-mento del rendimiento agrícola del cultivocon dosis de 2 L/ha. Otros autores (5) rea-lizaron estudios en la provincia de LaHabana con diferentes dosis de FitoMas-Ey obtuvieron incrementos sostenidos en laproducción de caña con el aumento de ladosis desde 2 hasta 4 L/ha. Esta respuestaresulta de gran importancia, ya que losresultados demostraron que la potenciali-dad del bioestimulante FitoMas-E no seexplotaba en toda su dimensión, por lo quela Dirección de AZCUBA indicó la validacióna escala comercial de dosis superiores delproducto que en la actualidad se estáncosechando con resultados satisfactorios.Por otra parte, informes recientes delCentral Motzorongo en México (4), indicanque en ciclo soca se alcanzó un incremen-

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Tabla 3. Resultados de componentes del rendimiento agrícola.

Tratamientos Localidad Ciclo Diámetro (cm)

Altura (m)

Tallos/m

1 Jovellanos P. Quedada 2,40a 2,71c 11,2a 2 2,42a 2,89b 11,1a 3 2,43a 2,98a 11,2a 1 Boris Luis Soca 2,35a 2,53c 10,6a 2 2,37a 2,64b 10,7a 3 2,37a 2,76a 10,8a 1 Quivican Frio 2,41a 2,68c 11,2a 2 2,43a 2,82b 11,3a 3 2,44a 2,90a 11,2a

CV ---- ---- 0,12 3,02 0,08

Tabla 4. Resultados de las cosecha de los ciclo largo y soca

Tratamiento Localidad Ciclo Rendimiento (t/ha)

Incremento (t/ha)

Incremento (%)

1 Jovellanos Quedada 90,2b - - 2 93,0b 2,8 3,10 3 103,1a 12,9 14,30 1 Boris Luis Soca 66,4b - - 2 89,1a 22,7 34,18 3 94,1a 27.7 41,71 1 Quivican Frio 92,8b - - 2 98,4ab 5,6 6,03 3 103,3a 10,5 11,31

CV ---- ---- 7,02 ---- ----

to de 11,95 y 15,75 t/ha en comparacióncon el testigo comercial con dosis de 2 y 3L/ha lo que representan un incremento de18,24 y 24,04 %, respectivamente, y ponede manifiesto el comportamiento consisten-te que mantiene el producto en el incre-mento del rendimiento a medida que seaumenta la dosis.

Los resultados de la evaluación de loscomponentes del rendimiento agrícola enel ciclo de retoño en las Unidades evalua-das mantuvieron un comportamiento muysimilar a los de ciclo largo y soca, donde laaltura de tallos fue el único parámetro querespondió significativamente a la aplica-ción de FitoMas-E y, a su vez, este compo-nente también se incrementó con elaumento de la dosis del bioproducto. Enlos demás parámetros, solo se aprecia unatendencia al incremento sin diferencia sig-nificativa entre los tratamientos evaluados(tablas 5 y 6).

En los retoños, el estudio establecido enla CPA Cuba Socialista sobre suelo CambisolEútrico (tabla 7) muestra un incremento sos-tenido del rendimiento agrícola con las dosisde FitoMas-E evaluadas de 2, 3 y 4 L/ha.Todos los tratamientos del bioestimulantesuperaron estadísticamente al testigo; sedestacó la dosis superior de 4 L/ha quealcanzó el valor absoluto superior y resultósignificativamente superior a todos losdemás tratamientos evaluados.

Los resultados de la UBPC Boris LuisSanta Coloma fueron muy similares al ante-rior donde se ratifica el efecto positivo de lasaplicaciones del bioestimulante y el incremen-to consistente del rendimiento agrícola delcultivo con el incremento de la dosis (tabla 8).Estos resultados coinciden con los anterior-mente informados (4, 5) en estudios realiza-dos en La Habana y México, donde se obtu-vieron incrementos del rendimiento agrícolacon el aumento de las dosis del FitoMas-E.

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Tabla 5. Evaluación de los componentes del rendimiento en la CPA

Tratamientos Ciclo Diámetro (cm) Altura (m) Tallos/m Testigo (SERFE) Retoño 2,70a 2,29d 8,8a SERFE + FitoMas 2 L/ha Retoño 2,72a 2,61c 8,9a SERFE + FitoMas 3 Ll/ha Retoño 2,74a 2,96b 8,7a SERFE + FitoMas 4 L/ha Retoño 2,75a 3,18a 8,8a CV ---- 0,18 2,98 0,07

Tabla 6. Evaluación de los componentes del rendimiento en la UPC

Tratamientos Ciclo Diámetro (cm) Altura (m) Tallos/m Testigo (SERFE) Retoño 2,45a 2,15d 8,0a SERFE +FitoMas 2 L/ha Retoño 2,47a 2,47c 8,1a SERFE + FitoMas 3 L/ha Retoño 2,49a 2,68b 8,2a SERFE + FitoMas 4 L/ha Retoño 2,51a 2,88a 8,1a CV ----- 0,014 2,47 0,05

Tabla 7. Resultados de cosecha (experimento CPA Cuba Socialista)

Tratamientos Ciclo Rendimiento (t/ha)

Incremento (t/ha)

Incremento (%)

Testigo Retoño 61,70c ---- ---- FitoMás 2 Ll/ha Retoño 68,95b 7,25 11,75 FitoMás 3 L/ha Retoño 69,90b 8,20 13,29 FitoMás 4 L/ha Retoño 75,55a 13,85 22,44 CV ---- 6,17 ---- ----

CONCLUSIONES

Los componentes del rendimiento agrí-cola (diámetro, altura y número de tallos pormetro) mantuvieron un comportamientoestable en todos los ciclos donde solo laaltura de los tallos respondió a la aplicacióndel bioestimulante FitoMas-E que alcanzóvalores que diferían estadísticamente deltestigo. El diámetro y el número de tallos pormetro no respondieron, en ningún caso, alas aplicaciones del producto.

El rendimiento agrícola del cultivo en losciclos largos (frío y primavera quedada) soloalcanzó respuesta significativa con la dosissuperior de 4 L/ha de FitoMas-E, aunquecon el tratamiento de 2 L/ha también seobtuvo un ligero incremento pero sin diferen-cia estadística con el testigo.

En el ciclo soca se obtuvo respuesta sig-nificativa con la aplicación de 2 y 4 L/ha deFitoMás-E.

El ciclo retoño respondió significativa-mente a las aplicaciones de 2, 3, y 4 L/ha deFitoMás-E lo que ratifica los resultados deestudios anteriores.

RECOMENDACIONES

Se sugiere establecer estudios de valida-ción comercial en diversas condiciones eda-foclimáticas, con las principales variedadesde caña de azúcar en los diferentes cicloscon dosis superiores de FitoMas-E, que per-mitan determinar las potencialidades delbioestimulante en el crecimiento, de-sarrolloy rendimiento agrícola del cultivo.


1. Zuaznábar, R.; Jiménez, G.; Díaz, J. C.;Montano, R.; García, A.; et al. Resultados

de las aplicaciones de FitoMas-E en dife-rentes condiciones edafoclimáticas en elcultivo de la caña de azúcar en Cuba. XVICongreso Científico Internacional, 24-28de noviembre 2008. INCA. San José delas Lajas. La Habana, Cuba.

2. Instructivo técnico para la producción ycultivo de la caña de azúcar. Dirección deproducción de caña. INICA. 2007.

3. Lerch, G. La experimentación en lasCiencias Biológicas y Agrícolas. LaHabana: Editorial Científico-Técnica.1977.

4. Zuaznábar, R.; Pantaleón, G.; Milanés, N.;Gómez, I.; Herrera, A. Resultados delbioestimulante del crecimiento y desarro-llo de la caña de azúcar FitoMas-E en elEstado de Veracruz, México. ICIDCAsobre los derivados de la caña de azúcar(en imprenta).

5. Mayor, J.L. Evaluación del bioestimulantedel crecimiento y desarrollo de la caña deazúcar FitoMas-E en la EmpresaAzucarera Boris Luis Santa Coloma. Tesisen opción al grado Científico de Másteren Nutrición y Biofertilizantes. INCA. SanJosé de las Lajas. La Habana. 93 p. 2004

6. Hernández, R.; Zuaznábar, F.;Hernández, P,L.; Cortegaza, F.; Jiménez,E.; et al. Resultados experimentales y deextensión del FitoMas-E en caña de azú-car 2003-2004.Jornada Científica por el40 Aniversario del INICA. Palma Soriano.Santiago de Cuba. Noviembre 11 y 12 p.33. 2004.

7. Montano, R.; Zuaznábar, R.; García, A.;Viñals, M.; Villar, J. FitoMas-E.Bionutriente derivado de la IndustriaAzucarera. ICIDCA sobre los derivadosde la caña de azúcar (La Haban) 41(3):pp. 14-21, 2007.

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Rafael Hurtado-Vargas, Arnaldo Díaz-Molina, Gustavo Saura-Laria, Roxana García-Gutiérrez, Maby Hernández-Curbelo


[email protected]

RESUMEN

El sistema para el control de la producción y laboratorio en plantas de levadura torulaestá orientado a la integración de la gestión del laboratorio de la planta con los reportesde producción. Los reportes diarios y periódicos de la producción, los cuales se compo-nen de la información de las producciones, los consumos de materias primas, otros insu-mos y servicios auxiliares, el tiempo perdido debido a fallas del proceso y la calidad dela producción según los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio, son los prin-cipales resultados. Sus reportes (tabulares y gráficos) permiten analizar el comporta-miento del proceso productivo para un período de tiempo seleccionado. Además, sepuede exportar la información primaria de los ensayos de laboratorio para su análisis conherramientas estadísticas. Es una aplicación Web implementada para ser publicada enla intranet de la fábrica, de modo que varios usuarios con diferentes funciones dentro dela empresa tengan acceso a las informaciones que requieren.Palabras clave: levadura, gestión de laboratorio, gestión de producción, software.

ABSTRACT

The system for production and laboratory control in torula yeast factories is oriented tothe integration of the laboratory information management with the production reports. Themain results are daily and other periodic reports, which are built with the information ofthe productions, the consumptions of raw materials, other consumables and auxiliary ser-vices, the wasted time due to shortcomings of the process and the quality of the produc-tion according to results obtained in laboratory essays. Its reports (in tabular or graphicalformat) give the possibility to analyze the behavior of the production process for a selec-ted period of time. It is also possible to export the primary information of the laboratoryessays for their analysis with statistical tools. It is a Web based application, implementedto be published in the Intranet of the factory. So several users with different roles insidethe company have access to the information they require.Keywords: yeast, production management, laboratory management, software.


SISTORULA 1.0: Sistema para el control de la producción y laboratorio en plantas de levadura torula

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de gestión de la informa-ción se han convertido en un importantecomponente de los laboratorios modernosen las diferentes esferas de la producción,debido a que constituyen la principal fuentepara recopilar información sobre el trabajorealizado en ellos, especialmente en losaspectos vinculados a la calidad de las pro-ducciones.

El propósito de estos sistemas, quedatan de principios de la década de los 80,es asistir al personal de la industria en elmanejo de grandes volúmenes de informa-ción. Son plataformas útiles para el controlde la calidad y un mecanismo de integraciónal ser capaces de recibir información deequipos de laboratorio, procesarla y enviarlos resultados para analizar el comporta-miento de los procesos productivos.

Las empresas azucareras y plantas dederivados no pueden seguir posponiendo laimplementación de la nueva generación deherramientas que les ayuden a gestionar elcreciente flujo de datos generados en susorganizaciones. Este sector necesita herra-mientas para mejorar la comunicación en laempresa, agilizar la toma de decisiones ycrear informes periódicos sobre el avancedel proceso productivo. En este sentido, lasplantas de levadura torula no pueden ser laexcepción y debe trabajarse para lograr laintegración en un solo sistema, del laborato-rio y los partes de producción que se emiten.En la actualidad, el trabajo con múltiples sis-temas dispares con poca o ninguna integra-ción ha dejado de ser una opción con vistasa lograr una eficiente administración empre-sarial. La integración empresarial sin fisurases una necesidad que permite a la direccióndisponer de datos de laboratorio para gene-rar los informes, con el fin de ofrecer a ladirección un panel informativo de indicado-res empresariales clave que resultan esen-ciales para la ejecución eficaz de sus opera-ciones y que permiten, por tanto, disponerde información esencial antes de losmomentos críticos y no después.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Un sistema de administración de infor-mación de laboratorio es lo que se conoce

como LIMS por sus siglas en inglés. Estetipo de software es el que se utiliza en labo-ratorios para la administración de muestras,usuarios, instrumentos y otras funciones. Unsistema LIMS está enfocado, generalmente,a la investigación o análisis comercial oambiental, tal como farmacéutico o petroquí-mico, mientras que los sistemas LIS (siste-ma de información de laboratorio) se enfo-can al mercado clínico (1). Las característi-cas de algunos sistemas desarrollados en elmundo con este fin para diferentes esferasde la producción y la medicina pueden serconsultadas en Internet (2-9).

Una de las más importantes prestacionesde un sistema LIMS es la integración de dife-rentes subprocesos, lo que consolida losesfuerzos individuales y acelera el procesode administración en su conjunto, e incre-menta, considerablemente, el acceso a losdatos por parte de los distintos tipos deusuarios del sistema en menos tiempo. Lapráctica ha demostrado que mientras máspronto el usuario es notificado sobre un pro-blema, su solución se logra en menos tiem-po y con menos costo para el proceso pro-ductivo.

Estos sistemas están basados en laconexión de equipos de medición a compu-tadoras, las cuales reciben los resultados delos ensayos efectuados en los equipos ypueden enviarlos a otros usuarios; de estaforma, se garantiza el acceso en tiempo reala los resultados de los ensayos con la reper-cusión que esto tiene sobre el proceso pro-ductivo. Los resultados obtenidos de losensayos pueden ser enviados a sistemas degestión productiva donde la calidad de lasproducciones finales es determinada a partirde ellos.

Algunos beneficios significativos de estetipo de sistema son que los datos de añospueden ser guardados fácilmente sin lanecesidad de archivarlos de forma tradicio-nal (este aspecto aún no se tiene en cuen-ta en el sistema que se propone, pero formaparte de los trabajos de continuación delmismo una vez implantado), la calidad delos datos (todos los componentes que con-forman los LIMS están integrados); el regis-tro, la administración y el seguimiento delos datos de forma automatizada; el controlde la calidad automatizado, los informes decalidad diarios y el fácil acceso a los datosvía web.

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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

El sistema para el control de la produc-ción en las plantas de levadura torula integrala gestión de la información del laboratoriocon la emisión de los reportes diarios yperiódicos de la producción durante la cam-paña productiva de la planta. Incluye las pro-ducciones realizadas, los consumos dematerias primas, los insumos y los serviciosauxiliares, el tiempo perdido en el procesopor las fallas ocurridas y la calidad de la pro-ducción de acuerdo con los ensayos delaboratorio efectuados. Los módulos delsistema son presentados en la tabla 1.

Es una aplicación Web desarrolladacon la herramienta de desarrollo Symfony(10) y el gestor de base de datos MySQL.Está diseñada para ser implantada en unaintranet de fábrica con acceso desde dis-tintos puestos de trabajo donde cadausuario tendrá un rol dentro del sistemacon los permisos asociados al mismo. Lafigura 1 muestra la vista principal de laaplicación.

AdministraciónEste módulo es el que permite la con-

figuración del sistema para el trabajo(tabla 2).

LaboratorioEste módulo es el que permite gestionar

en el sistema toda la información referente alos ensayos químicos y microbiológicos quese realizan en el laboratorio. Cada uno deestos ensayos se registrará de acuerdo conla norma o método de cálculo descrito en latabla 3.

Para los ensayos de determinación deFósforo y MSV no se dispone de norma. Portanto, los métodos 1 y 2 que se describen acontinuación son la base para los cálculos.

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Tabla 1. Módulos de SISTORULA 1.0

Módulo Objetivo

Administración

Definir la configuración del sistema para el trabajo en cuanto a clasificadores de información, inicialización de período productivo y día de trabajo así como los aspectos relativos a la seguridad del sistema.

Laboratorio

Gestionar las opciones asociadas a los ensayos que se llevan a cabo por el laboratorio de la planta. Sobre esta base se determina la calidad de las producciones, se emiten reportes gráficos y se puede exportar la información primaria de los ensayos para su análisis con herramientas estadísticas.

Parte de producción

Gestionar las opciones asociadas al reporte de producción diario y periódico de la planta. Incluye entrada de información primaria por turno de trabajo, procesamiento del parte y obtención de los reportes (tabulares y gráficos) para el periodo de tiempo seleccionado.

Reportes Visualizar e imprimir los reportes tabulares y gráficos que emite el sistema.

Usuario Permitir al usuario conectado al sistema cambiar su clave de acceso y cerrar la sesión de trabajo.

Figura 1. Vista principal de SISTORULA 1.0

Método 1: Determinación del contenido deFósforo

% de P2O5 = [(DO± n)/m] x Dil x 2,3 X 100 /Pm x vol.

DO: densidad óptica a 425 nm.

n: Intercepto en la curva patrón.m: pendiente de la curva patrón.Dil: Dilución de la muestra.vol: Volumen de muestra para el análisis.Pm: peso de muestra.

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Tabla 2. Opciones del módulo de administración

Opción Objetivo

Laboratorio Gestionar clasificadores de puntos de muestreo y ensayos asociados en cada punto.

Parte de producción Gestionar clasificadores asociados a los reportes de producción diario, periódico y por turnos (Turnos de trabajo, Producciones, Consumos y Causas de tiempo perdido)

Inicializar Iniciar un nuevo período productivo, iniciar un nuevo día de trabajo y caracterizar la entidad con los datos que son utilizados en los reportes del sistema.

Seguridad

Gestionar las opciones asociadas a la seguridad del sistema, o sea, los roles permitidos, los permisos asociados a cada uno de ellos, los usuarios que pueden acceder al sistema con su rol y permisos así como las trazas del sistema que registran las operaciones que hace cada usuario durante el tiempo que está conectado en el sistema.

Tabla 3. Ensayos

Químico Determinación del ensayo Norma ART Azúcares reductores totales Referencia [11] Brix Sólidos solubles por refractometría Referencia [12] Cenizas Contenido de cenizas Referencia [13] Cloro residual Cloro residual total Valor del equipo [14]

MSG Contenido de humedad por materia seca gravimétrica Referencia [15]

Nitrógeno Contenido de nitrógeno y proteínas Referencia [16] Conductividad Conductividad del agua Referencia [17] pH Grado de acidez Medición del equipo COT Carbono orgánico total Medición del equipo Humedad Humedad por termobalanza Medición del equipo Fósforo Contenido de fósforo - MSV Contenido de materia seca - Microbiológico Conteo celular Conteo de células totales Referencia [18] % viabilidad Porciento de viabilidad Referencia [18] % gemación Porciento de gemación Referencia [18] Aerobios mesófilos

Enumeración de microorganismos aerobios mesófilos totales Referencia [18]

Coliformes totales Enumeración de coliformes totales Referencia [18]

E-coli Enumeración de colonias Referencia [18] Salmonella Presencia o no de salmonella Referencia [18]

Los parámetros m y n de la fórmula ante-rior se obtienen automáticamente a partir dela curva patrón definida para este ensayo, lacual se puede generar utilizando la opción"Ajuste regresional" para el fósforo.

En la tabla de la figura 2 se muestran losparámetros Densidad óptica (nm) y elFósforo obtenido en porciento. El usuariopuede modificar estos valores cada vez quelo estime conveniente. Cuando se ejecuta laopción "Ajuste", se genera un gráfico con losvalores observados y los valores estimadosa partir de la regresión lineal realizada. Semuestran, además, la pendiente de la recta,el intercepto, R cuadrado y el error estándarde las estimaciones, que constituyen datosestadísticos de utilidad en el ajuste.

Método 2: Determinación del contenido demateria seca

Sedimento: mm de sedimento de la muestraen el tubo calibrado.

b: intercepto de la línea.m: pendiente de la línea.Dil: Dilución de la muestra.

Los parámetros b y m de la fórmula ante-rior se obtienen (de forma similar al Método 1)de la curva patrón definida para este ensa-yo, donde los datos del ajuste se correspon-den con la altura del sedimento (mm) y lamateria seca obtenida (%).

A continuación se muestran las opcionesde trabajo para los ensayos de laboratorio(se ejemplifica para ART en la figura 3; elresto de los ensayos se procesan de formasimilar).

En esta vista se tendrá la información delos ensayos que se han realizado en el díaactual de proceso, el cual se caracteriza porla hora, número de recepción de la muestra,

turno de trabajo, usuario, punto de mues-treo, la información requerida según sunorma o método de cálculo y el resultado delensayo.

Las opciones de trabajo son:• Nuevo ensayo: permite agregar un ensa-

yo al sistema y cada ensayo puede sermodificado en cualquier momento del día.

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Figura 2. Vista ajuste de regresión para el ensayo Fósforo.

Figura 3. Vista de la lista de ensayos.

• Mostrar más cálculos: permite visualizarensayos efectuados por otros usuarios yen otras fechas durante la campaña. Estainformación puede ser filtrada por rangode fechas, turno, usuario y punto demuestreo.

• Exportar tabla a Microsoft Excel: el resul-tado y la información primaria de las repe-ticiones hechas del ensayo es enviada aformato Excel para su análisis estadístico.

• Imprimir resultados: La información de losensayos es enviada a un fichero PDF que

posteriormente puede ser impreso.Puede obtenerse además un informecompleto del ensayo seleccionado en elque se incluyen las observacioneshechas por los analistas.

Parte de producciónEste módulo es el que permite gestionar

en el sistema toda la información referente alos reportes de producción diarios y acumu-lar los resultados para los reportes de pro-ducción periódicos que se realizan en laplanta.

En la figura 4, se muestran algunas delas pantallas para la captura de la informa-ción para el día que se procesa por cadaturno de trabajo (el resto son similares).

ReportesEste módulo brinda los reportes asocia-

dos a los ensayos de laboratorio efectuados,a los reportes de producción diarios, periódi-cos y por turnos de trabajo, así como unaserie de gráficos que permiten analizar elcomportamiento del proceso productivo, loscuales se describen seguidamente:• Ensayos de laboratorio: Permite visualizar

los ensayos efectuados durante la campa-ña para el ensayo seleccionado. Losensayos pueden ser filtrados según losrequerimientos deseados como se mues-tra en la figura 5 y el resultado puede serimpreso (se genera un PDF), exportado aMicrosoft Excel (el resultado y la informa-ción primaria de las réplicas de los ensa-yos efectuadas) así como obtener el infor-me completo asociado a un ensayo dado.

• Partes de producción: Permite visualizarel reporte diario (del día seleccionado yhasta la fecha), el reporte periódico (para

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Tabla 4. Opciones del módulo parte de producción

Opción Objetivo Producción diaria Gestionar producción diaria por turno de trabajo

Calidad Gestionar calidad de la producción de acuerdo a la información de los ensayos de laboratorio por turno de trabajo.

Consumos Gestionar consumo de materias primas, insumos y servicios auxiliares por turno de trabajo.

Tiempo perdido Gestionar el tiempo perdido por las diferentes causas por tuno de trabajo.

Procesar parte Procesar la información captada en las opciones previas y mostrar el parte diario de producción. Además, acumula la información para los resultados periódicos

Figura 4. Vistas para confeccionar parte deproducción diario.

el período seleccionado y hasta la fecha)y el parte por turnos (para el período yturno de trabajo seleccionado y hasta lafecha)

• Análisis gráfico: Brinda los siguientes grá-ficos, que en su conjunto, posibilitan ana-lizar el comportamiento del proceso en laplanta en un período de tiempo:- Tiempo perdido por causas y/o por turnos.- Producción por turnos.- Consumo de materia prima, insumo o

servicio auxiliar por turnos, diario,índices de consumo por turno base

seca y base crema e índice diariobase seca y base crema.

- Comportamiento de un ensayo de labo-ratorio dado en un punto de muestreoseleccionado. Puede filtrarse, además,para un período de tiempo, turno detrabajo y usuario del sistema.

Tecnología empleadaEl sistema SISTORULA 1.0 ha sido

diseñado como aplicación Web para serutilizado000000. desde la Intranet de laplanta, donde diferentes áreas puedantener acceso al mismo y trabajar con lasopciones adecuadas y donde un directivopueda visualizar reportes del sistemadesde cualquier estación de trabajo quetenga acceso a la Intranet. En caso de notener dicha conectividad puede implantar-se usando un servidor local en una com-putadora y efectuar en ella todo el proce-samiento, lo cual es más engorroso ymenos adecuado.

La implementación se efectuómediante la herramienta Symfony paradesarrollo de aplicaciones Web, con elpropósito de ir migrando hacia la utiliza-ción del software libre y la base de datosestá soportada por el gestor MySQL.

CONCLUSIONES• El objetivo propuesto de desarrollaruna aplicación de software que integre lagestión del laboratorio y los reportes de laproducción de la planta se ha cumplidoobteniéndose un prototipo de sistema(SISTORULA 1.0).• El sistema se ajusta a las tecnologíasactuales de desarrollo al estar diseñadocon una arquitectura en la cual cada usua-rio tiene asociado un rol y los permisoscorrespondientes, lo cual garantiza queacceda a la información que requiere ysolamente a ella.

• La validación de este prototipo durante lapuesta en marcha de las fábricas deberáser la retroalimentación necesaria para elajuste final del sistema.


1. Paszko, Christine. LIMS para el manejode información de laboratorio.

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Figura 5. Vistas de selección de reportes delsistema.

< h t t p : / / w w w. c o c i e n t e . c o m . m x > .[Consulta: 6 Feb. 2012].

2. LabWare Inc. <http://www.labware.com>.[Consulta: 10 Jul. 2012].

3. SQL*LIMS. <http://www.appliedbios-ystems.com>. [Consulta: 10 Jul. 2012].

4. LIMS by QSI. <http://www.lims-softwa-re.com>. [Consulta: 12 Jul. 2012].

5. LabVantage. <http://www.labvantage.com>. [Consulta: 15 Jul. 2012].

6. ATL LIMS. <http://www.atlab.com>.[Consulta: 20 Jul. 2012].

7. StarLIMS. <http:// www.starlims.com>.[Consulta: 20 Jul. 2012].

8. LabLite. <http://www.lablite.com>.[Consulta: 21 Jul. 2012].

9. NetSci. <http://www.netsci.org>.[Consulta: 7 Sep. 2012].

10. Potencier, F.; Zaninotto, F. "Symfony: LaGuía definitiva", <http://www. libroweb.es>. [Consulta: 8 Ene. 2012].

11. Norma venezolana COVENIN 3285-97.12. Norma venezolana COVENIN 924-83.13. Norma venezolana COVENIN 1155-79.14. Fernández-Crehuet N., Moreno Abril O.,

Pérez López J.A., "Determinación decloro residual. Método del DPD.", Higieney Sanidad Ambiental, 2001, No. 1, pp. 6-7

15. Norma venezolana COVENIN 1156-79.16. Norma venezolana COVENIN 1195-80.17. Norma venezolana COVENIN 3050-93.18. Técnicas microbiológicas planta levadura

torula. ICIDCA. Informe Interno, 2011.

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Marianela Cordovés-Herrera, Tirso Sáenz-Coopat, Agustín Cabello-Balbín


[email protected]

RESUMEN

La agroindustria azucarera cubana ha estado experimentando diferentes transformacio-nes en los últimos años que comenzaron con su redimensionamiento en el año 2002. Elcrecimiento de la producción de derivados de la caña de azúcar, con énfasis en las pro-ducciones de alimento animal y de alcoholes de diferentes denominaciones, se incluyedentro de las proyecciones de desarrollo del sector, como parte de las soluciones estra-tégicas y altamente valoradas para las esferas de la energía, los alimentos y los biopro-ductos. En el presente trabajo se presenta la actualización de las fábricas de derivadosquie existen en Cuba, su localización y capacidades productivas. Se exponen, asimismo,los antecedentes de estas producciones, su actual situación, problemática e influenciaen la rentabilidad azucarera.

Palabras clave: derivados, caña de azúcar, producción, rentabilidad.

ABSTRACT

The Cuban sugarcane agro industry has been experienced different changes throughoutthe last decade. These changes began in 2002 with the so called "redimensioning" of thesugar industry sector. In the planning development projections of this sector the produc-tion growth of sugar cane derivatives, with emphasis in animal feed and alcohol produc-tions, are also included as part of the strategic and highly valued solutions to the energy,food and bioproducts availability problems. In the present work, Cuban industries andfacilities of sugar cane derivatives, their locations and production capacities, are updated. The past history of these productions, their present situation, the problematic andinfluence in the cane sugar production profitability, are also analyzed.

Keywords: derivatives, sugar cane, production, profitability.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2013, vol. 47, no. 3 (sept.- dic.), pp. 31 - 37

Los derivados de la caña de azúcar en Cuba

INTRODUCCIÓN

La agroindustria azucarera cubana, debi-do a las transformaciones que se han estadoefectuando en la misma desde el año 2002 yque comenzaron con la desactivación de 95fábricas de azúcar, cuenta actualmente con56 ingenios, de ellos 46 estuvieron operandodurante la zafra 2011-2012. La producciónde derivados de la caña de azúcar tambiénse incluye dentro de las transformaciones yproyecciones de desarrollo planificadas parael sector, por su decisivo aporte a solucionesnecesarias en las esferas de la alimentaciónanimal, la producción de alcoholes y de bio-productos (1).

La obtención industrial de derivados, apartir de los productos y coproductos de laagroindustria azucarera cañera en nuestropaís, ha pasado por etapas de auge y de-sarrollo, descapitalización y deterioro, asícomo por la interrupción de inversiones y/oel cese de producciones establecidas.

Las experiencias productivas, que seremontan a más de 50 años y que adquirie-ron toda su amplitud con el triunfo de laRevolución como resultado de un crecimien-to diverso de las producciones derivadas dela agroindustria cañera, situaron a Cubacomo el país con mayor número de deriva-dos en explotación.

El presente trabajo se orienta a brindarinformación sobre la situación actual de laproducción de derivados de la caña de azú-car en nuestro país, sus antecedentes, pro-blemática e influencia en la rentabilidad de laagroindustria azucarera.

ANTECEDENTES

En Cuba, el aumento explosivo de laproducción de derivados mediante la asimi-lación de tecnología foránea y la introduc-ción de los resultados alcanzados por lasinstituciones nacionales de investigación ydesarrollo caracterizó las décadas de losaños 70 y 80 del siglo pasado. El valor de laproducción de derivados estaba en el entor-no de los 800 MM de pesos y generabaunos 50 000 empleos.

La pérdida de mercado y de favorablescondiciones de precio por la desaparición dela antigua Unión Soviética, la falta de fuentesde financiamiento, los bajos precios del azú-

car característicos de los años 90 y los pri-meros tres o cuatro años de la décadaactual, el aumento explosivo de los preciosdel petróleo y el desarrollo de otros sectoresde la economía (el turismo como importantefuente de ingresos para el país), llevaron aun redimensionamiento del sector azucareroque tuvo como objetivos fundamentales labúsqueda de la eficiencia económica, laimplementación de sistemas de producciónsostenible en las tierras más apropiadaspara la caña y el ahorro máximo de portado-res energéticos. A lo anterior, también sesumaron eventos climatológicos adversostales como prolongadas sequías y frecuen-tes huracanes que afectaron la base agríco-la de la industria, entre otros aspectos.

En la tabla 1 se presentan las principalesinversiones de plantas de derivados ejecuta-das durante las décadas de los años 70 y 80del pasado siglo (2).

Estas inversiones vinieron a sumarse a laya existente industria de derivados, que per-tenece al sector azucarero, y que contabacon 13 destilerías de alcohol con una pro-ducción anual de 1-1,5 MM de hL/año, 3fábricas de tableros de bagazo y 2 pequeñasinstalaciones para producir dextrana y cerade cachaza, respectivamente.

Este proceso inversionista se prolongóen algunas instalaciones hasta principios delos años 90 del pasado siglo, señalándoseque se presentaron algunos errores de con-cepción ya que no se explotaron las posibili-dades de integración energética de la fábri-ca de derivados con el ingenio azucarero,entre otras deficiencias.

En algunos casos, como en el furfural yel alcohol furfurílico, se seleccionó la capaci-dad de producción pensando en la exporta-ción ya que la demanda nacional de estosproductos se definió como baja. La produc-ción de sorbitol estaba destinada, fundamen-talmente, a la producción de vitamina C, enuna planta que nunca se llegó a construir.

Adicionalmente, y a partir del 2006,comenzó en el sector una etapa que conti-núa hasta el presente, de rehabilitación ymodernización de las destilerías para laproducción de alcoholes de diferentes cali-dades.

En el año 2008, se reportó (3) que exis-tían alrededor de 80 plantas de derivadospertenecientes al sector azucarero y que sepotenciaba la producción de sorbitol, anhidri-

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do carbónico y se realizaban estudios paraponer en operacion plantas de otros deriva-dos en el país, como las de furfural y alcoholfurfurílico, que aún continúan sin operar.

El bagazo de la caña de azúcar tambiénse ha empleado tradicionalmente en Cubacomo materia prima para la producción depulpa para papel, esta producción pertenecea la Empresa del Papel. De las pulpas a par-tir de bagazo se pueden obtener productosde excelente calidad, en especial medio paracorrugar y papeles blancos de imprenta yescribir.

En nuestro país, a mediados de la décadade los años 80 del pasado siglo, la capacidadinstalada era de 105 000 t, y de 213 000 m³,para pulpa papelera y paneles, respectiva-mente, lo cual representaba una demandapotencial anual de 736 000 toneladas debagazo base 50 % de humedad.

PLANTAS DE DERIVADOS DE LA CAÑADE AZÚCAR

La cantidad de plantas de derivados dela caña de azúcar en el país, de acuerdo a loreportado en la literatura, ha llegado a ser demás de 80 instalaciones, sin tomar en cuen-ta todas las de producciones de alimentoanimal y de azúcar refino (2).

En la tabla 2 aparecen las fábricas dederivados actualmente activas, que pertene-cen al Grupo Empresarial AZCUBA, con susrespectivas capacidades de producción.

En las tablas 3, 4 y 5 se resume por pro-vincia las plantas de derivados, incluidos loscentrales que venden electricidad a la red,los destinados a la producción de diferentestipos de azúcares, y la producción de pulpa ypapel que pertenece a la Empresa del Papel.

En el año 2012, además de las produc-ciones que se resumen en la tabla 1, seencuentraban planificadas para que entrenen funcionamiento, o están en etapa deestudio: plantas para la producción de ali-mento animal (4), una planta de 4 MM delitros anuales para la producción de FITO-MAS E (bionutriente) en Ciego de Ávila (5),otras de bioproductos para uso agrícola enDos Ríos, Santiago de Cuba, y la planta detableros de bagazo en Ciego de Ávila (6),entre otras.

La industria azucarera, como es conoci-do, tiene la ventaja de ser autoenergética, osea que se autoabastece de energía y nonecesita ningún combustible externo parautilizarlo en su proceso productivo, pudiendoademás entregar electricidad a la red nacio-nal, para lo que actualmente tiene todos loscentrales azucareros sincronizados al siste-ma electro energético nacional (SEN).

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Tabla 1. AZCUBA: principales inversiones de plantas de derivados en las décadas 70-80 del pasado siglo

Producto No. de fábricas Capacidad Origen de la

tecnología Alcohol, ron y levadura panadera 1 800 hL/día, 3000

cajas/día, 20 t/día Austria

Ron 13 300 – 500 cajas/día Nacional Levadura forrajera 10 40 t/día Austria y Francia Tableros de partículas 3 36 000 t/año (c/u) Alemania Furfural 1 1 000 t/año Nacional Furfural 1 5 000 t/año Rusia (no se instaló) Alcohol furfurílico 1 2 000 t/año Francia Glucosa y fructosa 1 3 000 t/año Nacional Sorbitol 1 8 000 t/año Francia CO2 3 60 t/día Alemania Alimento animal* > 100 30 – 50 t/día Nacional

*Fundamentalmente miel final, con urea y bagacillo. En menos medida bagazo predigerido, miel proteica y residuos procesados de centros de acopio de caña.

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Tabla 3. AZCUBA: distribución de plantas de producción de derivados

Provincia

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L. S

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Ron

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Artemisa 1 1 2 4 2 Mayabeque 2 1 1 2 2 1 1 9 3 La Habana 1 1 - Matanzas 1 1 1 1 1 1 1 3 1 10 3 Villa Clara 1 1 1 1 3 1 4 12 7 Cienfuegos 1 1 1 1 1 1 3 9 4 Sancti Spiritus 1 1 1 1 1 2 7 2 Ciego de Avila 1 1 1 1 1 1 2 8 3 Camagüey 1 1 2 1 1 2 8 4 Las Tunas 2 2 1 2 2 1 1 1 1 3 16 3 Holguin 1 1 1 1 1 3 8 5 Granma 1 1 1 1 1 1 1 4 11 5 Stgo. de Cuba 1 1 1 1 3 7 4 Guantánamo 1 1 1 1 1 5 1 TOTAL 12 11 5 13 15 4 2 1 1 10 2 1 2 34 1 1 1 1 114 46

Tabla 2. AZCUBA: plantas de producción de derivados

Producto Cantidad U.M. Capacidad diaria

Capacidad anual

Alcohol 12 hL 6 030 1 628 100 CO2 5 t 20 5 400 L. Saccharomyces 11 t 154 41 699 L. Torula 4 t 84 22 680 Miel urea bagacillo 34 t 180 21 600 Miel amonificada 1 t 20 5 400 Tableros 2 m3 60 16 200 Ron (MN) 15 hL 500 135 000 Ron (MLC) 13 hL 500 135 000 Licor (MLC) 2 hL 40 10 800 Glucosa azucarera 2 t 5 1 350 Sirope de fructosa crudo 2 t 30 8 100 Caramelo (MN) 1 t 6 1 800 Caramelo (MLC) 1 t 2,5 750 Sorbitol 1 t 33 9 900 Fitomas* 1 miles de L 7,3 2 200 Alimento ensilado 1 t 45 16 200 Bloques multinutricionales** 1 t 18,57 5 571 Bagazo hidrolizado 1 t 35 6 090 * Bionutriente, ** Alimento animal

En la recién concluida zafra 2011-2012en la que se produjeron 1,4 MM de t de azú-car, la industria azucarera consumió 400 000MWh en su proceso industrial y se vendieron89 000 MWh a la red, lo que permite tener533 000 viviendas energizadas con biomasadurante un mes. Se espera que para la pró-xima zafra se superen en un 10 % los índi-ces anteriores (7).

El bagazo de la caña de azúcar tambiénse ha empleado tradicionalmente en Cubacomo materia prima para la producción depulpa para papel, y aunque esta producciónno está ubicada dentro del sector agroindus-trial azucarero, los especialistas de estarama han estado relacionados estrechamen-te con la Empresa del Papel, que dirige ycontrola esta actividad en el país.

La producción de pulpa y papel duranteel período 2005 - 2010, en la que se incluyela de pulpa a partir de bagazo, fue la que sepresenta en la tabla 5, según reporta laOficina Nacional de Estadísticas (8):

PROBLEMÁTICAS Y GENERALIZACIÓNDE LOS DERIVADOS DE LA CAÑA DEAZÚCAR

La industria de los derivados para suestablecimiento y generalización se funda-menta en las cantidades disponibles dematerias primas que provienen de la agroin-dustria cañera, es decir productos y copro-

ductos que este sector genera a partir delvolumen de la caña que cosecha y procesa,y del azúcar que obtiene.

La utilización de esquemas tecnológicoseficientes, flexibles y simplificados que per-mitan disponer de mayores alternativas deproducción, de tiempo más reducido de pro-cesamiento y de menores consumos ener-géticos, amplía la disponibilidad y opcionesde materias primas para la obtención dederivados y posibilita dirigir la producciónsegún la demanda del mercado, los preciosde los productos y la estrategia de comer-cialización que se establezca por la empre-sa. En resumen, debe aumentarse el valoragregado de las producciones, disminuir loscostos y esto representaría, para el merca-do, una respuesta competitiva.

En la tabla 6 se especifican las capacida-des de producción y la situación en que seencuentran las plantas de pulpa y papel delpaís, que utilizaban pulpa a partir de bagazo(9).

RENTABILIDAD DE LA AGROINDUSTRIAAZUCARERA

La producción azucarera se encuentraconstantemente ante el hecho de la variabi-lidad del precio del azúcar como productomás generalizado de comercialización enmercados internacionales, lo que obliga aestudiar las posibles alternativas que pue-

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Tabla 4. AZCUBA: distribución de plantas de producción de diferentes tipos de azúcares.

Azúcar orgánico

Blanco directo

Jarabe saborizado

Azúcar lustre Raspadura Total

Matanzas 1 1 1 3 Villa Clara 1 1 2 Cienfuegos 1 1 Sancti Spiritus 1 1 Las Tunas 1 1 Stgo. de Cuba 1 1 2 Total 1 2 2 1 4 10

Tabla 5. Empresa del papel: producción de pulpa y papel (2005 – 2010)

PRODUCCIÓN UM 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Pulpa para papel de bagazo Mt 0,8 0,5 0,3 0,1 0,1 0,1 Papel total Mt 8,3 9,5 9,1 8,4 7,7 8,4

dan ofrecer la industrialización de los copro-ductos de esta agroindustria cañera con lafinalidad de diversificar la utilización de lacaña, crear nuevos mercados de exporta-ción y maximizar los beneficios.

Teóricamente, solo con la producción deazúcar la industria puede ser rentable, yaque si, por ejemplo, el costo en divisas deuna tonelada de azúcar crudo estuviera en elorden de los 300,00 - 350,00 CUC, o lo quees lo mismo entre 13,61 y 15,88 centavospor libra, y el precio en la Bolsa de New York

en los 490,00 (20 centavos/ libra) como seha estado moviendo en el 2012, significaríaque se ganarían entre 140,00 y 190,00 dóla-res US/tonelada de azúcar.

No obstante lo anterior, esto sería irracio-nal pues se desaprovecharían todos loscoproductos que se generan, que a costoscompetitivos pueden producir bienes y valoresnecesarios para la sociedad, con un nivel deinversión casi nulo, en alguno de los casos.

En la tabla 7 se presenta, como ejemplo,lo que se pudiera producir y facturar a los

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Tabla 6. Empresa del papel: capacidad y situación de plantas de pulpa y papel

Fábrica Lugar Producción Situación

ABREUS, Cienfuegos

Medio para corrugar para cajas de cartón corrugado, capacidad de 40M t año. Cuenta con mercado para exportación

Emplea pequeñas cantidades de pulpa semiquímica de bagazo para su producción.

C. P. BLANCOS

JATIBONICO, S. Spiritus

Capacidad 60 M t año de papeles blancos de imprenta y escribir a partir del bagazo. Detenida desde hace más de 15 años.

Realiza producciones de conversión de bobinas de papel a paquetes de hojas y libretas.

Desmantelada planta de pulpa por problemas técnicos y falta de bagazo. Planta de papel conservada. Es gemela con la planta de Propal II de Colombia, que produce actualmente 100 M t de papel a partir de bagazo para usos múlt iples entre ellos base para estucado.

UIP CUBA-9

QUIVICÁN, Mayabeque

Papel de imprenta y escribir tipo gaceta a partir de papel reciclado corriente. Capacidad 1,5 M t año

Desmantelada planta de pulpa de bagazo por problemas técnicos y falta de bagazo.

Tabla 7. Rentabilidad: resultados productivos y económicos

Alternativas Facturación (USD)

Azúcar (% del total)

Facturación vs. ha totales

Facturación vs. ha molibles

Alternativa A (Azúcar, electricidad, miel C, soya)

80 994 710,88 80,84 2 907,50 4 153,57

Alternativa B (Azúcar, electricidad, alcohol, soya)

83 414 685,26 78,50 2 994,37 4 277,68

Conceptos Valor Precio Importe/zafra Producción azúcar (t/zafra) 148 500,00 440,92 65 477 282,31 Producción miel C (t/zafra) 35 490,00 100,00 3 549 000,00 Producción neta de energía eléctrica (kw-h/zafra) 42 997 500,00 0,20 8 599 500,00

Producción de alcohol (L/zafra) 7 985 250,00 0,75 5 968 974,38 Producción de frijol (t/zafra) 6 964,29 483,74 3 368 928,57

precios que se indican, si se asume un cen-tral como el Antonio Guiteras, con capacidadde molida de 10 mil toneladas de caña pordía, moliendo durante 150 días, con un apro-vechamiento de su capacidad del 90 %, unrendimiento industrial y cañero de 11 % y de70 toneladas /ha respectivamente, un índicede cogeneración de 35 kWh/tonelada decaña molida, de la cual el central insume el30 % de la generada, e intercalará en lacaña por ej., frijol de soya con una cosechaal año.

Como se puede observar de la tabla, sisolo se piensa en azúcar como mínimo sepierde entre el 19 y el 21% de los bienes afacturar por año y estos valores adicionalesse producen a un costo muy competitivo yprácticamente sin inversiones adicionales,incluso aquí se excluye la alimentación ani-mal que provoca beneficios importantes encarne y leche, en época de seca a costosrelativamente bajos y con beneficios al paíssignificativos.

Similares evaluaciones se pueden reali-zar con las diferentes alternativas de pro-ducción de derivados que se seleccionen,aunque el azúcar mantendría el mayor pesoen la facturación total.

CONCLUSIONES

• Se actualiza la situación de la industriacubana de los derivados de la caña deazúcar que está actualmente constituidapor más de 114 instalaciones distribuidasen todo el país, proyectándose su nece-sario futuro crecimiento dentro de los pla-nes de desarrollo del sector.

• La utilización integral y diversificada de lacaña de azúcar potencia la posibilidad deobtener productos que puedan suplir lasdemandas nacionales y locales de ener-gía, de alimentos, y de otros derivados deamplia utilización en la agricultura, enusos industriales, farmacéuticos, cosméti-cos, etc.

• La producción de derivados es una vía degeneración de empleos, maximizar bene-ficios y de agregar valor a los coproduc-tos generados por la agroindustria azuca-rera cañera.


1. Morell, W. La agroindustria azucareracubana. Cambios y proyecciones.Congreso Internacional 50 Aniversario deCUBAZÚCAR. La Habana, Cuba, junio2012.

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9. Hernández, A. Comunicación escrita, junio2012.

10. ICIDCA. Manual de los Derivados de laCaña de Azúcar, Tercera Edición,Imprenta MINAZ, 2000.

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Eduardo Bordallo-López1, Vivian León-Fernández1, Gabriel Márquez-Perera2,Jorge Sánchez-Romeu2, Isis MenéndezCuesta-Mirabal1

1. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, CP 33500, Quivicán, Mayabeque, Cuba.

[email protected]. Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología

Ave. 31, e/. 158 y 190, Cubanacán, Playa, Apdo. 6162, La Habana, Cuba

RESUMEN

Se describe la obtención de partículas de celulosa en forma esférica a partir del xanto-genato de celulosa, utilizando la técnica de emulsión en fase inversa. Se estudia, lainfluencia de la velocidad de agitación y la concentración de tensoactivo en la distribu-ción y tamaño promedio de las partículas. La forma de las partículas y su superficie fueobservada por microscopía óptica y electrónica de trasmisión. Se evalúa, el efecto de laconcentración de celulosa en viscosa en la porosidad de las partículas, el entrecruza-miento de las cadenas de celulosa con epiclorhidrina en las propiedades mecánicas dela matriz, y se reporta la curva de selectividad para el gel empaquetado. El incrementode la velocidad de agitación y de la dosis de tensoactivo, hasta la concentración micelarcrítica, modificó la curva de distribución y reduce el tamaño promedio de partícula. Lasimágenes obtenidas por microscopía óptica y electrónica muestran partículas en formaesférica cuya superficie es rugosa con pliegues. Al disminuir la concentración de celulo-sa en viscosa se incrementa la porosidad de las partículas. Para la matriz empaquetada,se observó una variación lineal entre el flujo y la presión y una compactación del lechoinferior al 3 %, lo que indica que está, constituida por esferas rígidas que obedecen laLey de Darcy. Su rango de fraccionamiento permite separar, por filtración en gel, molé-culas entre 25-238 KD. Palabras clave: celulosa, viscosa, partículas esféricas, cromatografía.

ABSTRACTThe aim of this study was to obtain bead cellulose from cellulose xanthogenate bywater/oil emulsion. The agitation speed and tensoactive concentration was tested in rela-tion with average particle size of beads and its distribution. The shape and morphologyof particles was characterized by optical and transmission electronic microscopies. Theeffect of the cellulose concentration in viscose on particle porosity, crosslinking of thecellulose chains on the mechanical properties of gel was studied. In addtion selectivitycurve is reported. The increase of stirring speed and surfactant dose, until critical micelleconcentration (CMC), modified the distribution curve and reduced average particle size.The images obtained by optical and electronic microscopy shows spherical particles, witha rough and folded surface. Particle porosity increased as concentration of viscose incellulose decreased. Regarding to packed matrix, a linear correlation was observed bet-ween pressure and flow, as well as, a compaction below 3 %, indicating that the matrix isconstituted by rigid particles that obey Darcy's law. Its fractionation range allows the sepa-ration of particles from 25-238 KDa by gel filtration chromatography.Keywords: cellulose, viscose, spheric particles, chromatography.


Celulosa esférica. Obtención y caracterización

INTRODUCCIÓN

Las partículas en forma esférica obteni-das a partir de polímeros naturales como:dextrana (1), agarosa (2), celulosa (3, 4),son parte de una generación de materialesque encuentra múltiples aplicaciones comosoportes en los procesos cromatográficos deseparación (5, 6). En particular, los procesosdesarrollados para la obtención de partículasesféricas de celulosa se inician con la diso-lución de la celulosa o de un derivado de lamisma, seguido de la transformación de ladisolución en gotas, su estabilización y coa-gulación (7, 8).

En todos los procedimientos descritosexisten diferencias en cuanto a la formaciónde las gotas líquidas y su coagulación. Sinembargo, la información relacionada con elcontrol del tamaño de partícula y su distribu-ción es escasa. Por ello, el objetivo del pre-sente trabajo es la obtención de una matrizconstituida por partículas de celulosa enforma esférica a partir del xantogenato decelulosa, utilizando la técnica de emulsiónen fase inversa. Se evaluó la influencia de lavelocidad de agitación y la concentración detensoactivo en la distribución y tamaño pro-medio de las partículas. Se determinó elrango de fraccionamiento y las propiedadesmecánicas de las partículas luego de entre-cruzar las cadenas de celulosa con epiclor-hidrina, así como, la influencia de la concen-tración de celulosa en viscosa, en las pro-piedades de las partículas esféricas obteni-das.


La celulosa utilizada fue suministrada porla firma Bratsk (Rusia) con grado de polime-rización promedio viscosimétrico (GPv) de900-1000. Los demás reactivos utilizadosfueron grado para síntesis.

Para la determinación del tamaño de laspartículas se digitalizaron imágenes, con laayuda de una cámara Sony que venía incor-porada al microscopio óptico Olympus(modelo: Vanox, Japón), las que se procesa-ron con el software para morfometría en imá-genes Digipat del Centro de Robótica ySoftware (Eicisoft) y el Statgraphics 5.0 parael procesamiento estadístico de los datos. Lasuperficie de las partículas se observó con

un microscopio electrónico de barrido de laserie XL-20, Phillips, Holanda. Las corridascromatográficas se realizaron en un sistemaHPLC, compuesto por una columna HR10/30, bomba de gradiente 2249, inyectorValve-7, Uvicord SII 2238, con una lámpara280 nm, todos de la firma Pharmacia ahoraGE Healthcare, Reino unido y para adquirir yprocesar los datos se utilizó el softwareBiocrom.

La porosidad (%), el volumen de sedi-mentación (ml/g) y la retención de agua (g/g)fueron determinados según Quintela (9).

Obtención de las partículas de celulosaesférica (CELEF)

La obtención de las partículas esféricasse realizó en un reactor de vidrio de 132 mlde capacidad con un agitador mecánico develocidad variable acoplado.

La CELEF se preparó dispersando 50 gde viscosa (5-9 % celulosa) en 124 ml dekeroseno que contiene ácido oléico.Posteriormente, la temperatura se incremen-tó hasta 88-90 °C. Se filtró y se lavó conagua caliente para regenerar la celulosa ycon etanol, acetona y agua fría para eliminarel solvente. Finalmente, se almacenaron laspartículas en etanol al 20 %. Las partículasse entrecruzaron, según el método reporta-do previamente (10).

Propiedades cromatográficasLa curva de selectividad (5) se construyó

a partir de los valores obtenidos para la Kav(Kav = (Ve-Vo)/(Vt-Vo)) y del peso molecularde los patrones eluidos. Para ello, la CELEFfue empaquetada en una columna HR 10/30utilizando buffer fosfato salino pH 7,4 y fuer-za iónica 150 mM a la que se le inyectó 1 mlde las disoluciones (1 mg ml-1) de los patro-nes seleccionados. El volumen de elución(Ve) se determinó en los cromatogramas uti-lizando el software Biocrom El volumenmuerto (Vo) y total (Vt) del gel empaquetadose estimó con dextrana azul (2 x 106 g mol-1)y 2-propanona (58 g mol-1).

Resistencia mecánicaLas propiedades mecánicas se estudia-

ron empleando una columna XK 50/20(Pharmacia ahora GE Healthcare) acopladaa una bomba peristáltica P-6000. La CELEFse empaquetó utilizando agua como solven-te, altura inicial efectiva 31,5 cm. Se registró

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la variación en la altura del lecho y el incre-mento de la presión con el aumento de lavelocidad de flujo en el sistema.


En una emulsión inversa (figura 1), losparámetros velocidad de agitación, concen-tración de tensoactivo, diseño del reactor eimpelente son fundamentales en la regulaciónde la distribución y tamaño promedio de laspartículas (5), parámetro crítico cuando sedesea disponer de una columna eficientepara resolver una mezcla compleja de molé-culas mediante exclusión por tamaño (11).

En el sistema de la figura 1, al incremen-tar la velocidad de agitación se reduce eltamaño promedio de las partículas de celu-

losa en 100 μm porque se produce un incre-mento en el área superficial interfacial, queinduce la reducción en el tamaño de lasgotas líquidas de la solución de viscosa poruna mejor dispersión en el keroseno. Elancho de la distribución de tamaño de partí-culas también se reduce pero todavía esamplio. Sin embargo, se observa un cambioen la curva de distribución pasando de unadistribución normal a una que se ajusta auna función logarítmica (figura 2).

Al mismo tiempo, con el sistema de dis-persión utilizado, se establece un equilibriodinámico en el cual coexisten dos tamañospromedios de partículas: uno alrededor de lavecindad del impelente y otro en la superficiedel líquido (figura 3).

Al modificar la concentración del tensoacti-vo, se observó, que se reduce el tamaño pro-

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Figura 1. Esquema de la obtención de partículas esféricas por emulsión inversa.

Figura 2. Distribución del tamaño de partículas obtenidas al incrementar la velocidad de agi-tación: A (800 rpm) y B (1700 rpm).

medio de las partículas de celulosa a la vezque se estrecha su distribución, hasta 4 %(figura 4). Un incremento, posterior, en la con-centración del surfactante, genera partículasde mayor diámetro porque la dosis utilizada seencuentra por encima de la concentraciónmicelar crítica (cmc). A partir de este valor, 4 %(figura 5), no se produce una disminución en latensión interfacial del sistema por incrementoen la concentración del tensoactivo porque lasmoléculas del mismo comienzan la saturaciónde la superficie e inician la formación de mice-las en el seno de la solución.

Al incrementar la concentración del ácidooléico se obtiene un tamaño promedio de par-tículas 43 μm que aunque todavía se encuen-tra distante del valor ideal (5 μm) disminuye enrelación a los mostrados en la figura 2.

Estos resultados son similares a otrosreportados en la literatura (2) donde se regu-lan las condiciones de síntesis para obtenerpartículas con el tamaño, de acuerdo con suaplicación final.

La concentración de celulosa en la visco-sa, no produce variaciones significativassobre el tamaño de las partículas esféricas,al disminuir la viscosidad de la fase disper-sada. Sin embargo, resulta importanteobservar el aumento de la porosidad, laretención de agua y el volumen de sedimen-tación, al disminuir la concentración de celu-losa en la disolución básica de viscosa.

En general, los valores obtenidos en laspropiedades de la CELEF no se modifican alreducir el tamaño de partícula. Sin embargo,los resultados alcanzados (tabla 1) sugierenque al reducir el contenido de a-celulosa enviscosa se puede obtener CELEF con variosgrados de porosidad.

En las imágenes (figura 6 A y B) obteni-das por microscopía electrónica de transmi-sión (TEM) se corrobora la forma esférica

de las partículas de CELEF, así como losdetalles de la rugosidad o pliegues de lasuperficie.

La curva de selectividad para la CELEFcon un contenido de celulosa de 9 % en vis-cosa se muestra en la figura 7. La formasigmoidal se corresponde con otras repor-tadas para geles obtenidos a partir de poli-sacáridos y polímeros sintéticos (5). Estecomportamiento restringe la zona de traba-jo a la parte lineal de la curva, la que secorresponde con el rango de fracciona-miento para este gel, el cual indica quepodría separar moléculas con pesos mole-culares entre 13,5-238 kD, para proteínasglobulares.

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Figura 3. Imágenes obtenidas por microsco-pía óptica, utilizando aumentos de 25X: A800 rpm y B 1700 rpm.

Figura 4. Distribución de tamaño de partícu-la obtenida con un 4 % (p/p) de tenso activo.

Figura 5. Variación del tamaño de partículapromedio con la concentración de ácido oléi-co. (cmc = concentración micelar crítica).

La variación lineal entre el flujo y la pre-sión [figura 8], así como la mínima compac-tación del lecho, inferior al 3 %, permite afir-mar que las esferas presentan un compor-tamiento rígido que obedece a la Ley deDarcy (4). El rango lineal se mantuvo hasta680 cm.h-1, límite impuesto por las caracte-rísticas de la bomba utilizada; sin embargo,podría esperarse que sea superior al valorreportado. Su rigidez permitiría realizar pro-cesos rápidos (12), así como contribuiría a lareducción de los costos, al poder procesarmayores volúmenes de muestra por unidadde tiempo.

La linealidad observada sugiere que laCELEF es una matriz con característicasapropiadas como material de empaque, encolumnas utilizadas en los protocolos deseparación y purificación de biomoléculaspor filtración en gel.

CONCLUSIONES

Utilizando la técnica de emulsión en faseinversa, se logró obtener partículas de celu-losa en forma esférica, a partir del xantoge-nato de celulosa. Se reguló el tamaño y elancho de la distribución promedio de las par-tículas, incrementando la velocidad de agita-ción y la concentración de tensoactivo. Sedemostró, que disminuyendo la concentra-ción de celulosa se pueden obtener partícu-las con mayor porosidad y que la matrizobtenida está constituida por partículas rígi-das que obedecen a la ley de Darcy, cuyorango de fraccionamiento para proteínas glo-bulares se encuentra entre 25-238 KD.


1. Hou X.; Wang X.; Gao B.; Yang J.Preparation and characterization of

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Tabla 1. Propiedades de la CELEF. Variación con la concentración de celulosa en viscosa.

á-celulosa (%

en viscosa)

Tamaño promedio

(μm)

Retención de agua

(g H2O/g seco)

Porosidad (%)

Volumen de sedimentación

(ml/g seco) 9 43 5,34 92 10,31 5 50 5,67 97 24,99

Figura 6. Microfotografías obtenidas porSEM de la CELEF donde se muestra laforma esférica (A) y la textura de la superfi-cie (B).

Figura 7. Curva de selectividad para laCELEF.

Figura 8. Curva de flujo vs presión.

porous polysucrose microspheres.Carbohydrate Polymers. Estados Unidos.72: pp. 248-254, mayo, 2008.

2. Qing-Hong S.; Zhou X.; Sun Y. A NovelSuperporous Agarose Medium for High-Speed Protein Chromatography.Biotechnology and Bioengineering.Estados Unidos. 92, (5): pp. 643-651,diciembre, 2005.

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Felipe Eng-Sánchez


[email protected]

RESUMEN

Se muestra un estudio sobre el surgimiento y desarrollo de la Biotecnología en el sectorazucarero en Cuba, considerando la necesaria relación entre conocimiento e innovacióny desarrollo sostenible; y a partir de una búsqueda bibliográfica y la realización de unaencuesta y entrevistas a especialistas del sector. Se hace un esbozo de forma generalsobre su situación actual, apreciándose que se han podido obtener tecnologías para laproducción de alimentos, enzimas, polímeros, biofertilizantes, bioplaguicidas, bioestimu-ladores, biocombustibles, sin embargo predominan las producciones industriales tradicio-nales de etanol y levadura forrajera, fundamentalmente. Se analizan de forma crítica losfactores positivos y negativos que están influyendo para lograr una efectiva conexiónentre el conocimiento y el desarrollo sostenible y se exponen las estrategias de proyec-ción y las premisas para lograr el desarrollo sostenible de la Biotecnología de este sector.

Palabras clave: biotecnología, papel, desarrollo sostenible, industria azucarera.

ABSTRACTA study of the emergence and development of the Biotechnology in the sugar cane sec-tor in Cuba is shown in present paper taking into account the necessary relationship bet-ween knowledge, innovation and sustainable development from a bibliographical searchas well as a survey and interviews to specialists of this sector. A general outline is pre-sented concerning to its current situation that it is appreciated that have been able toobtain technologies for the production of foods, enzymes, polymers, biofertilizers, biopla-guicides, biostimulators and, biofuels. However, the traditional industrial productions asethanol and yeast as animal feed prevail over the rest yet. The positive and negative fac-tors that are influencing to achieve an effective connection between knowledge and sus-tainable development are critically analyzed and finally the projection strategies and thepremises to achieve sustainable development of the Biotechnology in this sector are pre-sented.

Keywords: biotechnology, role, sustainable development, sugar cane industry.


El papel de la biotecnología en el desarrollo sostenible del sector azucarero cubano

INTRODUCCIÓN

A partir del año 1959 con la revoluciónsocialista ocurrida en Cuba, la producciónazucarera cubana creció favorablemente,alcanzándose en sus mayores zafras valoresde 8 millones de toneladas de azúcar anual.Sin embargo, debido a la tradición azucarera,a su capacidad investigativa-tecnológica einnovativa y a la situación fluctuante de losprecios del azúcar, el país fue uno de los pri-meros en desarrollar la producción de deriva-dos, contando con una de las mayores diver-sidades de tecnologías de derivados y unacapacidad de generación de nuevos conoci-mientos en este campo, que le permite conti-nuar creciendo en la producción de nuevasgeneraciones de derivados (1).

Dentro de estas tecnologías se destacala aplicación de las ciencias biológico-quími-co-ingenieriles, denominada comoBiotecnología, la cual podría representarpara los países en vías de desarrollo, tantoel alivio, como la solución definitiva demuchos de los problemas del desarrollo eco-nómico y social de la población, como pose-edores de las mayores riquezas naturales yreserva biogenéticas del mundo (2, 3).

Durante el desarrollo de la Biotecnologíaen Cuba, se han obtenido importantes resul-tados vinculados a la lucha contra las enfer-medades y epidemias causadas por bacte-rias, virus y parásitos; vacunas y medica-mentos; descontaminación de residualesorgánicos de alta carga; producción de ali-mentos para el ganado; nuevas variedadesde plantas; y la producción y empleo de bio-fertilizantes y biopreparados para disminuirsustancialmente el empleo de plaguicidas ycompuestos químicos en la agricultura (2, 4,5). Para ello fue necesaria la asimilación acti-va a nuestras condiciones de los avancesproducidos, la capacidad nacional de genera-ción y asimilación de tecnologías y garantizarla articulación del ciclo "investigación-de-sarrollo-producción-comercialización" (2).

El problema científico a analizar en estetrabajo, son los condicionantes en la direc-ción del desarrollo sostenible aplicado a laBiotecnología en la industria azucareracubana y qué factores podrían favorecer,entorpecer o frustrar ese proceso.

El presente trabajo tiene como objetivogeneral mostrar el estudio realizado sobre elsurgimiento y desarrollo de la Biotecnología

en la industria azucarera cubana, analizar lasituación actual de esta industria en el país ylos factores positivos y negativos que estáninfluyendo en lograr la necesaria conexiónentre conocimiento, ciencia, tecnología einnovación y en el desarrollo sostenible delsector.

Para lograr este objetivo fue necesarioefectuar una búsqueda bibliográfica que inclu-yó la revisión de artículos científicos, discur-sos, libros y monografías y la realizaciónencuestas y entrevistas a especialistas rela-cionados con la temática, de manera que nosfacilitaran recopilar información y criterios conrelación a los factores que afectan la conexiónestrecha entre los actores involucrados.

DESARROLLO

La caña de azúcar es considerada comola planta que más perfeccionado tiene losmecanismos fisiológicos para la producciónde sacarosa. Sus vías fotosintéticas paraproducirlos a partir de los azúcares simples,son altamente eficientes. Posee las mayorescualidades, entre los cultivos comerciales,por su capacidad de generación de masaverde compuesta por azúcares, proteínas ysustancias lignocelulósicas, todos ellosmaterias primas para un amplio campo deproducciones (1). Por tanto, esta gramíneacomo materia prima, da lugar, junto con elazúcar, a varios subproductos que se origi-nan durante la cosecha y su procesamientoy que constituyen materias primas para lasproducciones biotecnológicas.

Antes del triunfo de la Revolución, aligual que en otros países latinoamericanossólo existían en el país algunas instalacionesde producciones biotecnológicas tradiciona-les o de 2da generación como las de indus-tria de etanol, cervezas y levadura de panifi-cación. Después del año 1959 y especial-mente en los últimos 25 años, se ha alcan-zado un desarrollo de cierta consideración.

Para el extinto MINAZ, el proceso demayor envergadura realizado fue la puestaen marcha de las fábricas de producción delevadura forrajera, una a mediado de losaños 60 y diez más a finales de los años 70del siglo pasado. También el comienzo de laproducción de dextrana técnica data de losaños 60 y en los 80, algunas plantas semi-comerciales para la producción de enzimas

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de alfa-amilasa y dextranasa y una plantapara la producción de levadura forrajera paraconsumo humano.

Otro derivado de la industria introducidofue la producción de miel proteica con vistasa la alimentación porcina y sustentada en latecnología de levadura forrajera. De igualmodo se comenzó la producción experimentalde caña y residuos de la cosecha enriqueci-dos en proteínas a través de fermentacionesen fase sólida y el uso de bioestimulantes enla agricultura cañera en especial de bacteriasfijadoras de nitrógeno como Azospirillum yRhizobium y el compost a partir de subpro-ductos de su propia agroindustria.

Adicionalmente, en los últimos años seha realizado el proceso de rehabilitación delas destilerías de etanol, algunas de las cua-les tienen anexas roneras e instalaciones derecuperación de levadura decantada, emple-ada como alimento animal y de dióxido decarbono. Además, se realizó la innovación,en la plantas productoras de levadura forra-jera anexas a las destilerías, a partir de lasvinazas, residuales altamente contaminantedel medio ambiente, y con esto se ha podidoreducir 50 % su aporte contaminante y dis-minuir el consumo de mieles (6).

Una de las destilerías del sector cuentacon una planta de tratamiento de las vinazascon tecnología del ICIDCA, basada en reac-tores anaeróbicos del tipo UASB, que permi-te la producción de biogás, combustible quees utilizado en la caldera de la propia desti-lería y en las cocinas de las casas de lacomunidad cercana (7).

Para el desarrollo de los derivados de lacaña de azúcar se fundó, en mayo de 1963por el Comandante Ernesto Che Guevara, elICIDCA cuya principal misión es el desarro-llo de investigaciones aplicadas en el campode los derivados de la caña de azúcar, convistas a implementar nuevas tecnologías yoptimizar las ya existentes.

El ICIDCA cuenta con una Dirección deBiotecnología que tiene como misión realizartrabajos de Investigación + Desarrollo +innovación (I+D+i) encaminados a la obten-ción de productos y servicios especializadosque contribuyan al sector, las produccionesagropecuarias, la energía y la conservacióndel medio ambiente contribuyendo al creci-miento económico del país. La Dirección deBiotecnología facilita el acceso al conoci-miento, permitiendo el acceso a la enseñan-

za superior de los técnicos medios y a travésde una acción de capacitación propia y efi-caz de su personal, tanto profesionalescomo obreros del sector azucarero. Comoplantea Núñez (8) con respecto a la produc-ción del conocimiento, en nuestra sociedadse encuentran síntomas de emergencia delmodo 2 de producción del conocimiento conel modo 1, y esta Dirección no escapa deestas particularidades, lo cual se ha mani-festado en la existencia de grupos de traba-jos en función de líneas de investigacióndonde se manifiesta el concepto de interdis-ciplinariedad en los proyectos de investiga-ción, se ha iniciado el trabajo en redes temá-ticas, el trabajo con las empresas interesa-das que van a ser beneficiadas con el cono-cimiento o tecnología y se desarrollan pro-yectos conjuntos de I+D+i con otras institu-ciones cubanas y extranjeras.

Situación actualEn la tabla 1, se muestran los productos

y el estado de desarrollo de proyectos de laBiotecnología en el sector azucarero (4,5).Se apreció el desarrollo de un crecientenúmero de proyectos sobre productos agrí-colas, farmacéuticos, alimentarios y de quí-mica fina, que han permitido el diseño detecnologías propias, fundamentalmente enla obtención de alimentos, dextranas, pro-bióticos, biofertilizantes, bioplaguicidas ybiogás, entre otras. Sin embargo, el sectorenfrenta serias dificultades para llevar acabo la etapa comercial de los productosquímicos, enzimas y aminoácidos, debido enlo fundamental a factores financieros, demercado y a la falta de materias primas.

La reducción de la producción cañera porel redimensionamiento ocurrido a principiosde este siglo con la tarea Álvaro Reynoso yla disminución de la siembra de áreas cañe-ras en los últimos años en el sector estatal yno estatal, permitió utilizar una parte de lastierras restantes para la siembra de frutales,vegetales y viandas además de la cría deganado, constituyendo un importante impul-so para el suministro de alimentos a lapoblación. Todo esto, representó tambiénuna disminución apreciable de los derivadosproducidos en el sector o el cierre de algu-nas plantas como la de producción de dex-tranas, α-amilasa y de levadura forrajera,debido a la disminución de la producción delas mieles finales, uno de los sustratos prin-

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Tabla 1. La Biotecnología y el sector agroindustrial azucarero en Cuba. Estado de desarrollo

Productos I + D Estudios de factibilidad

Producción semicomercial

Producción comercial

FARMACEUTICOS - derivados dextrana x - componentes celulares x - probióticos x PRODUCTOS QUÍMICOS - etanol x x - ácido acético x x - ácido cítrico x - ácetona-butanol x x - ácido propiónico x x - ácido láctico x PRODUCTOS DE QUÍMICA FINA - á-amilasa x - dextransucrasa x - celulasas x - xilanasas x - ligninasa x - lacasas x POLÍMEROS MICROBIANOS - dextranas x - xantano x - PHB x - PLAC x ALIMENTOS - levadura forrajera x x - enriquecimiento proteico de lignocelulósicos

x

- hongos comestibles x

AMINOACIDOS - L.lisina x

BIOFERTILIZANTES -compost de subproductos x x -Rhizobium sp x -Azospirillum brasilense x

BIOPLAGUICIDAS - Bauveria bassiana x x - Trichoderma viride x x - Pseudomonas aeruginosa x ESTIMULADORES CRECIMIENTO - ácido giberélico x - ácido indol acético x x - ácido jasmónico x APLICACIONES MEDIO AMBIENTE - biogás x x

cipales del sector. A estos factores se sumala disminución de los rendimientos en el cul-tivo de la caña de azúcar, debido fundamen-talmente a la insuficiencia de las atencionesculturales, el empleo de variedades pocoresistentes a la sequía y semillas de bajacalidad y la baja disponibilidad de riego deeste cultivo, entre otras causas.

Al discutir los proyectos deBiotecnología y su competitividad relativacon los procesos químicos o tradicionales,es necesario considerar que generalmentese requiere de avances radicales en lasnuevas tecnolo-gías. La posibilidad de estoscambios se crea con el desarrollo en lostópicos básicos de la Biología y la GenéticaMolecular y también con las nuevas técni-cas de bioprocesamiento. Esta situaciónpuede conducir a un complejo cuadro dealternativas de: microrganismos, sustratos,biorreactores, esquemas de concentraciónpurificación y de uso final que pueden variarnotablemente la viabilidad de un proyectoconcreto. Muchas de estas alternativas pue-den estar aún en etapa de laboratorio o deplanta piloto, algunas nunca llegaran a laproducción comercial, pero otras lo haráncambiando radicalmente la situación demuchas producciones.

Al hacer un balance de los riesgos ybeneficios de la Biotecnología, vemos quehasta ahora su impacto en el sector azuca-rero, aunque negativo hasta el momentopara los productores tradicionales, ha sidoindiscutiblemente dramático para el resto delos productos obtenidos. La cuestión funda-mental es definir los beneficios/impactos ycómo llevar las tecnologías a su introducciónen la práctica social con éxito.

Análisis de los factores positivos y nega-tivos que influyen en su desarrollo

El análisis de las entrevistas y encuestasal personal involucrado directamente en elsector de la Biotecnología y de la literaturapermite plantear los siguientes factores posi-tivos (fortalezas y oportunidades) y negati-vos (amenazas y debilidades) (5, 9, 10)

Factores positivos, fortalezas• Interés expreso de la Dirección del grupo

empresarial AZCUBA en conceder unpapel protagónico a las investigacionessobre la recuperación y el desarrollo de la

agroindustria de la caña y la solución delos problemas ambientales identificados.

• Pertenecer a una industria con disponibi-lidad de recursos renovables y diversidadde materias primas y sustratos que sos-tenga el desarrollo de las Biotecnologías.

• Cultura tecnológica reconocida en el PoloCientífico y otros centros de ciencianacionales y extranjeros.

• Recursos humanos calificados y capaci-tados.

• Se realizan los estudios de factibilidad yevaluación económica de las produccio-nes desarrolladas.

• Aptitud para capacitar a los trabajadoresde la agroindustria en corto período detiempo.

• Tradición en cuanto a la realización deproyectos medioambientales.

Factores positivos, oportunidades• Interés de otros países para utilizar las

tecnologías y los servicios técnicos dispo-nibles del sector, por ejemplo, los paísesdel ALBA y a partir de proyectos que con-tribuyan a la integración latinoamericana.

• La existencia de nichos de competitividad ydesarrollo sostenible en el sector azucarero.

• Existencia en el país de un sistema deCiencia e Innovación, del movimiento delForum de Ciencia y Técnica, las BTJ,ANIR, la Asociación de TécnicosAzucareros de Cuba y otras organizacio-nes del país.

• Necesidad de los productores de mejorarsu gestión mediante la aplicación de losresultados científico-técnicos y la innova-ción tecnológica para mejorar su competi-tividad.

• Alianzas con empresas exitosas que per-mitan la transferencia y comercializaciónde resultados investigativos.

El aprovechamiento de las fortalezas conque se cuentan y las oportunidades que sur-gen del entorno, podrían conducir a benefi-cios en el desarrollo sostenible del sectorazucarero. Los beneficios podrían resumirseen tres momentos claves:1. Contribuir a satisfacer necesidades de la

sociedad con el aporte de diversos pro-ductos a partir de la optimización de losprocesos productivos, el aumento de la efi-ciencia y de la modernización de la impor-

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tante industria existente, a la extensión ygeneralización de diversos procesos de-sarrollados o paralizados, y que podríansustituir importaciones, ahorrar divisas ycubrir necesidades específicas.

2. Generar beneficios dinámicos ya que lasinnovaciones que se podrían obtener deesta industria tienen un campo de aplica-ción multisectorial pues afectan a lasalud, agricultura y ganadería, alimenta-ción, producción de energía y protecciónmedioambiental, etc. Los productos quese han generado y los que están por lle-gar aseguran la conformación de un poolde conocimientos y recursos en una cier-ta área de trabajo de la Biología, que faci-lita acometer nuevos proyectos, impres-cindibles para rentabilizar las inversionesdesarrolladas con estos fines.

3. Mejorar la calidad del modelo de inser-ción en la economía mundial. Este sectorpodría ser capaz de producir innovacio-nes tecnológicas como base de ventajasen el comercio internacional lo que permi-tiría participar en los flujos de comerciomás dinámicos y rentables. Como conse-cuencia de lo anterior, el país se podríadotar de ventajas competitivas, las cualesharían efectiva su inserción competitivaen la economía mundial.

Por otro lado, entre los factores negati-vos que son obstáculos para el desarrollosostenible del sector se puede plantear lossiguientes:

Factores negativos, amenazas• Superioridad tecnológica de los países

competidores en la rama Biotecnológica.• Socios comerciales con economías emer-

gentes que condicionan desfavorable-mente la introducción de tecnologíasnacionales.

• Largos y engorrosos procesos de regis-tros de los productos biológicos de loscentros regulatorios cubanos.

• Situación desfavorable de los precios dereactivos y equipamientos en el mercadointernacional para la I+D.

• Limitada disponibilidad de recursos endivisas y engorroso procedimiento para laplanificación y utilización de la misma.

• Competencia por los recursos humanoscon otros sectores más atractivos que elgrupo AZCUBA.

Factores negativos, debilidades• Limitada posibilidad de financiamiento en el

sistema empresarial para el mantenimientode laboratorios equipados y con recursosen cuanto a reactivos y equipamiento.

• El equipamiento e infraestructura está pordebajo del nivel medio mundial para cen-tros de esta categoría e incluso inferior,respecto a los centros del Polo Científicodel Oeste.

• Limitado acceso a la literatura internacionalde alto impacto y poco uso de la existente.

• Dificultad en el proceso de extensionismoy en la introducción y generalización deresultados

• Baja disponibilidad de medios de trans-portes y combustible para la ejecución delas tareas de I+D+i.

• Envejecimiento del personal de investiga-ción y dificultades para retener los inves-tigadores jóvenes.

• Insuficiente estímulo a los resultadoscientíficos y a la innovación.

• Falta de motivación del personal.• Ausencia de un pronóstico científico con

interés para el sector.• Limitado interés de las empresas por la

asimilación de los resultados científico-técnicos y por el uso de los servicios de laciencia y la técnica

• Se generan tecnologías de producción agran escala que luego no tienen fondoinversionista para su ejecución.

• Laboratorios no acreditados por los órga-nos regulatorios del país.

• Dificultades para tener acceso a informa-ción por Internet

• Poca formación de doctores y poco estí-mulo para su realización.

• Las empresas de la industria azucarera engeneral, no poseen personal dedicado a lainvestigación y no conocen de innovación.

• Existe un variado número de proveedoreshabituales y ocasionales que son impuestospor directivas, con los cuales existen proble-mas de cumplimiento de contratos, fechasde entrega y conformidad de las compras.

• Se requiere crear mecanismos que permitanconocer las necesidades de los clientes,para identificarlas y crear proyectos I+D+ique satisfagan dichas necesidades.

• En la gestión de marketing se encuentrandificultades y limitaciones. Existe unamínima inversión o gastos en promocióny publicidad y se debe mejorar la presen-

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tación del producto final y el análisis demercado.

• Hay poca utilización de lasBiotecnologías de 3ra y 4ta generación.

De los aspectos analizados en lasencuestas realizadas los cinco más relevan-tes en orden de importancia fueron: 1. Financiamiento de la investigación. 2. Falta de autonomía y recursos en las

empresas3. Éxodo de personal profesional (de las

empresas) hacia lugares más lucrativos.4. Dificultades o barreras para adquirir a

tiempo los medios necesarios.5. Dificultades para adquirir nuevos gradua-

dos (de algunas especialidades) y pararetenerlos en los Institutos.

Los factores 1, 4 y 5 son factores asocia-dos hacia el interior del sector y a la produc-ción del conocimiento, mientras que los fac-tores 2 y 3 están asociados hacia fuera delsector y representan la difusión y aplicacióndel conocimiento.

Como se aprecia la limitación de los recur-sos financieros, debido primeramente al blo-queo económico de los Estados Unidos deAmérica, son obstáculos importantes tantodentro como fuera del desarrollo del país. Elbloqueo norteamericano a nuestro país,encarece los insumos y equipamientos, porlo que se tiene que pagar entre dos y tresveces, por encima del precio del mercado. Asu vez obstaculiza las gestiones de compra,incluyendo la documentación científica nece-saria que ha de ser obtenida por medio deintermediarios y terceros países, con el consi-guiente encarecimiento de estas adquisicio-nes. También muchos países se cohíben derealizar contratos con el país, por la presiónque se ejerce sobre ellos para que no comer-cialicen sus productos. Históricamente, lamayor parte de los recursos en monedanacional para la ciencia e innovación tecnoló-gica ha provenido del presupuesto delEstado, mientras el acceso al plan de com-pras, en moneda libremente convertible, haestado muy restringido. Esto ha motivado quealgunos centros del sector desarrollen pro-ducciones y servicios que se comercializanen divisas, o se facturan dentro del mismopara financiar su capacidad de compras enmoneda libremente convertible. Es evidenteque se necesita contar con estrategias apro-

piadas para desarrollar este tipo de acciones,pues el monto de moneda nacional y divisascondiciona y limita desfavorablemente elalcance de las actividades de I+D+i de loscentros y empresas del sector.

Es necesario recordar que la labor cientí-fico técnica es una actividad humana de lasmás costosas y complejas, no sólo desde elpunto de vista material y financiero, sino tam-bién desde el punto de vista de los recursoshumanos especializados, y que tales resulta-dos palpables, luego de obtenidos, no debensimplemente engavetarse, o tan siquiera apli-carse en un marco estrecho o limitado.

Con respecto a la autonomía de lasempresas, el país necesita de acciones diri-gidas a modificar su política económicaanterior basada en las relaciones típicas deproducción socialista, en correspondenciacon las realidades actuales que le impone elnuevo orden económico mundial. La nuevapolítica debe sustentarse, entonces, en unadescentralización mayor de decisiones, eldesarrollo de relaciones económicas hori-zontales, una mayor autonomía y el autofi-nanciamiento de las empresas.

En el nuevo escenario al que tiene queenfrentarse, el país debe ganar su espaciopropio en el mercado global con sus mecanis-mos y regulaciones que le caracterizan, y estono puede hacerse al margen de una nuevaorganización, planeamiento y financiamientode la ciencia y la tecnología, en las que primenla inteligencia y el equilibrio de las potenciali-dades y posibilidades del Estado y del sectorempresarial, y en las que se empleen eficien-temente las redes internacionales de colabo-ración e integración surgidas a partir del pro-ceso de globalización económica.

El país tiene, indefectiblemente, que rea-nimar su economía doméstica y promover laadopción de esquemas de producción sufi-cientemente eficientes y competitivos, en losque el sistema empresarial asuma una posi-ción perennemente innovadora en unambiente caracterizado básicamente por laautonomía operacional y financiera, por elfomento de la inversión extranjera y por laintroducción de otras formas de propiedad,siempre que sea posible y conveniente.

Por otro lado, es evidente que se necesitade un análisis riguroso del éxodo del personalprofesional y de investigación hacia lugaresmás lucrativos y la dificultad para adquirirnuevos graduados de algunas especialida-

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des, con vistas a conocer las causas y tomaracciones encaminadas a motivar y retener alos nuevos profesionales que participarán enel desarrollo del sector. Hay que tener encuenta que una parte importante de la fuerzatécnica del sector está cercana a la edad dejubilación o la excede, con la experiencia ypreparación para asumir todas sus funciones,pero sin un relevo definido a corto plazo (11).Entre las posibles causas de este comporta-miento está la escasez de incentivos y el robode cerebros, hay que tener en cuenta que esun problema social de los países subdesarro-llados y que nuestro país no está exento deesta situación. De hecho, se afirma en elInforme Mundial de la Ciencia de la Unesco(2010), que Cuba presenta una tasa de emi-gración de científicos del 28,9 %, solo supe-rado en la región por Nicaragua (12).

Estrategias de desarrollo del sector azu-carero

A pesar de que los precios del azúcar, enlos dos últimos años ha alcanzado hasta alre-dedor de los 0,20-0,25 USD/libra, para laproducción y comercialización del azúcar nobasta con producirla eficientemente y a bajoscostos, esto resulta imprescindible, pero paragarantizar la sostenibilidad de la agroindus-tria de la caña es necesario ir a una diversifi-cación integral, elaborando el mayor númerode productos con el más alto valor agregadoposible, es decir se necesita de una agroin-dustria cañera diversificada (13).

Los signos que caracterizarán la indus-tria a comienzos de este siglo, entre ellas laelectrónica, química, nanotecnológica y bio-tecnológica, serán: la permanente innova-ción tecnológica, su sostenibilidad, una altaflexibilidad para el cambio y el conocimientocomo el elemento central y más importante,estas serán las verdaderas ventajas compa-rativas que tendrán las economías queacepten estos retos.

Estas alternativas tecnológicas, impacta-rán de una u otra manera la agroindustriaazucarera, que tendrá las ventajas que leofrece la caña como materia prima renova-ble de alta eficiencia vegetativa como basede una industria alimenticia, química y bio-tecnológica, capaz de generar energía adi-cional a sus necesidades, productos demayor valor agregado y todo esto es posible

de lograrlo en equilibrio y respeto por elmedio ambiente, disminuyendo, la importa-ción de productos foráneos y creando rubrosde exportación.

Con la utilización integral de la caña,además de diferentes azúcares, es posibleobtener energía convencional y alimentos enuna cierta competencia conciliable, mientrasque de los residuos industriales también selogra energía y alimento y al mismo tiempose evita la degradación del medio ambiente,a partir del reciclaje en la propia fábrica, enlos cultivos o en nuevas producciones, per-mitiendo un ciclo cerrado de aprovecha-miento integral. Actuando con inteligencia ysentido de responsabilidad, las acciones deeste trinomio pueden ser armonizadas ylograrse respuestas satisfactorias para elhombre y su medio.

La visión estratégica de la diversificaciónen las empresas azucareras, debe estar diri-gida a establecer los esquemas de procesostecnológicos que permitan, además de pro-ducir azúcar de diferentes características, laobtención de mieles ricas, jugos diluidos,bagazo sobrante y energía eléctrica, todoesto concebido en forma de esquemas flexi-bles que permitan dirigir la producción de unproducto u otro, según la demanda del mer-cado, los precios de los productos y la estra-tegia de comercialización.

La planificación, la organización y los sis-temas integrados de gestión de calidad totalempresarial, deberán estar acordes a lascaracterísticas de flexibilidad e integraciónproductiva que tendrá el complejo, para poderalcanzar la mayor eficiencia económica, redu-cir los costos de producción, aumentar el valoragregado de las producciones diversificadas yrepresentar una respuesta competitiva, decalidad y de respeto al medio ambiente conlos productos que son llevados al mercado.

Las principales metas y desafíos de loscientíficos e ingenieros del sector, están diri-gidas al desarrollo de procesos de alta efi-ciencia energética, de tecnologías que apro-vechen las posibilidades de la Biotecnologíay a la utilización de materias primas renova-bles. no contaminantes del medio ambiente.Por ejemplo, la caña de azúcar, no será lamateria prima exclusiva de la producción deazúcar en este siglo. Mediante procedimien-tos biotecnológicos, a partir de la genética ybiología molecular de la caña de azúcar, selograrán variedades para obtener una mayor

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proporción de fibras, o mayores contenidosde azúcares simples, o crecimientos enmenores plazos de tiempo, o mayor resis-tencia a los efectos de la sequía y salinidadde los suelos, de manera que sus caracte-rísticas satisfagan los requerimientos de laindustria a la que estará destinada.

Por otro lado, la industria azucarerapodría convertirse en una biorrefinería, con-cepto moderno que intenta emular con lasrefinerías de petróleo, a partir de la produc-ción de derivados económicamente facti-bles. Estas fábricas integrarán la agriculturay una parte de la industria química, convir-tiendo la caña en una serie de productos demayor valor agregado. La integración debeprogresar hasta lograr que en el ingeniodiversificado se produzcan alimentos, pro-ductos bioquímicos y energía, a partir de lacaña de azúcar y los residuos agrícolas,donde converjan todas las generaciones delos derivados obtenidos.

En este sentido, la agricultura será apoya-da y la economía rural desarrollada a partir dela aplicación de biofertilizantes, bioplaguici-das y bioestimulantes que contribuyan a losaumentos de los rendimientos en la cosecha,la disminución de la contaminación ambientaly la seguridad alimentaria, objetivo que seráimpulsado por las nuevas tecnologías en ali-mentación animal, que permitan la mayor dis-ponibilidad de carne y leche para la pobla-ción, a través de fórmulas balanceadas,empleando enzimas, probióticos y aditivos ali-mentarios que mejoren la conversión alimen-taria y el uso extensivo de sustitutos lácteosproducidos por proteína microbiana.

Por otra parte, la Biotecnología ademáspermitirá disminuir la dependencia de laenergía a partir de recursos fósiles. Los bio-combustibles deben implantarse en el mer-cado de manera creciente tanto para usoindustrial como doméstico y los recursosrenovables serán usados para generar unacantidad creciente de electricidad y gasolina"verde" del biogás, biohidrógeno, biodiesel,bioetanol de residuos lignocelulósicos y node alimentos.

Condiciones necesarias para incrementarel desarrollo de la Biotecnología

La posibilidad de desarrollo exitoso delsector de la Biotecnología en los países sub-

desarrollados suscita opiniones divergentesen la literatura sobre el tema (3), sin embar-go, predominan los que la consideran una delas ventanas de oportunidad (14). Es com-prensible que no puede constituir la única víapara mejorar la calidad de la inserción inter-nacional de los países que la promueven.

Algunos autores realzan las ventajas delos seguidores, siempre que cuenten con lascondiciones mínimas necesarias paraemprender el desarrollo biotecnológico, seaprovechan las mejoras que van surgiendo amedida que se difunde y estandariza estatecnología y bajan los costos de su imple-mentación. Las barreras de entrada a laBiotecnología son relativamente bajas en laactualidad, esto se debe a que esta industriaes más intensiva en conocimientos que encapital, lo que la diferencia, de manera con-siderable, de las tecnologías de la electróni-ca y la información.

El éxito del desarrollo de las capacidadesendógenas creadas en el sectorBiotecnológico y por consiguiente de las ven-tanas de oportunidad, dependerá en granmedida de la elección del modelo de desarro-llo (el cual deberá estar en correspondenciacon las condiciones particulares de cada país)y del recurso determinante: el hombre (14).

En el sector azucarero cubano estáncreadas las bases en las plantas de produc-ción de levadura forrajeras instaladas en elpaís en las décadas del 60 y 70 del siglopasado a partir de la transferencia de tecno-logías, el desarrollo alcanzado con nuevosproductos que aún no han sido llevados a lapráctica social completamente, podrían con-llevar al desarrollo de nuevas capacidadestecnológicas teniendo como meta principalconvertir a las empresas azucareras comolas biorrefinerías del futuro.

En las condiciones actuales, para logrartodo esto sería conveniente contar con lassiguientes premisas:• La prioridad, dentro de la política científi-

ca del país, al desarrollo y financiamientode la Biotecnología en el desarrollo de laindustria azucarera y otras asociadas alsector, con el apoyo y seguimiento de laalta dirección del país. Es necesario quese entienda perfectamente la problemáti-ca y se creen las condiciones y políticasadecuadas para la movilización del poten-cial biotecnológico que catalice el de-sarrollo sostenible del sector (5).

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• Diseñar e implementar una política delconocimiento, ciencia, tecnología e inno-vación para el sector azucarero por la altadirección, de acuerdo con la política cien-tífica del país (12).

• El perfeccionamiento de las institucionescientíficas (science push) del sector azu-carero que sean presionadas por la socie-dad (demand pull) para acercarse a lasfronteras del desarrollo de laBiotecnología de otros sectores y quepermita ser referencia para el desarrollosostenible de los países de la región pro-ductores de caña de azúcar (9).

• Fomentar la formación de recursos huma-nos con un carácter amplio e integrado auna política educacional que tenga unalcance nacional e internacional. Estecarácter implica además, el fomento deuna cultura general integral y de concien-cia social, con el objetivo no solo de pro-ducir conocimiento, sino de utilizarlo parala creación de valores, actitudes y hábitosen la sociedad, de manera que el hombrecomprenda su mundo y esté mejor prepa-rado para enfrentar los desafíos de lahumanidad (15).

• Fomentar la cooperación internacionalorientada a proyectos conjuntos de inves-tigación que involucren a equipos, no soloindividuos y que contribuyan a la integra-ción de la actividad científica con la socie-dad, no a su distanciamiento (14).

• Fomentar un sector productivo que se inte-rese y tenga capacidad para absorber elconocimiento generado por sus institucio-nes científicas y por otros sectores del paísy del extranjero. Para ello, se deberán pro-mover acciones de intercambios académi-cos-empresariales nacionales y extranjeroscon todas las partes involucradas (5, 16).

• Fomentar la tendencia a la internación delas investigaciones en el proceso producti-vo de las empresas. Esto significa hacer lainvestigación desde la propia producciónde las empresas, por lo que se debe con-siderar la investigación como una parteimportante del proceso productivo (17).

Estas premisas se podrían sustentar enbase a los lineamientos de la política social yeconómica del Partido y la Revolución, del VICongreso del PCC (12). En este documentoen el lineamiento 129, se plantea la necesi-dad de diseñar una política integral de cien-

cia, tecnología, innovación y medio ambienteque tome en consideración la aceleración ycreciente interrelación de sus procesos decambio, a fin de responder a las necesidadesdel desarrollo de la economía y la sociedad acorto, medio y largo plazos; orientada a ele-var la eficiencia económica del país.

Por otro lado, se plantea la necesidad deextender las experiencias derivadas del campode la Biotecnología del Polo Científico del oestede la capital, hacia otros sectores de la actividadeconómica del país, como un caso exitoso deaplicación de conocimiento-ciencia-tecnología-innovación de gran impacto social, donde ade-más se ha podido apreciar el papel relevanteque ha desempeñado el Estado en el desarrollocientífico y tecnológico de la industria médico-farmacéutica. Este propósito se concentra en ellineamiento 131, al expresar que se deberánsostener y desa-rrollar los resultados alcanza-dos en el campo de la Biotecnología, la produc-ción médico farmacéutica, la industria del soft-ware y el proceso de informatización de la socie-dad, las ciencias básicas, las ciencias naturales,los estudios y el empleo de las fuentes de ener-gía renovables, las tecnologías sociales y edu-cativas, la transferencia tecnológica industrial, laproducción de equipos de avanzadas, la nano-tecnología y los servicios científicos y tecnológi-cos de alto valor agregado.

Otro aspecto a tener en cuenta, es laexperiencia del sector biotecnológico en lacreación de instituciones que realicen cicloscerrados de investigación-producción-comercialización, por lo que se proponeextenderla a otros sectores productivos delpaís. Sobre este aspecto, el lineamiento 132hace referencia a la necesidad de perfeccio-nar las condiciones organizativas, jurídicas einstitucionales para establecer un tipo deorganización económica que garanticen lacombinación de la investigación científica einnovación tecnológica, el desarrollo rápido yeficaz de nuevos productos y servicios, laproducción eficiente con estándares de cali-dad apropiados y la gestión comercializado-ra interna y exportadora, que se revierta enun aporte a la sociedad y en estimular lareproducción del ciclo. Además, se señala lanecesidad de extender estos conceptos a laactividad científica de las Universidades.

Es evidente que se necesita no copiar alpie de la letra estas experiencias, sino adap-tarlas de forma creadora a las condicionesconcretas del sector azucarero realizando

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estudios de cómo llevarlas a la práctica yteniendo en cuenta que se requiere de unaalta dirección consciente y de las estrategiasde desarrollo más adecuadas (5). Por ejem-plo, en el sector azucarero, en la mayoría delos casos, se necesitan cantidades del ordende miles de toneladas de los productos aobtener, a diferencia de lo que ocurre en lasproducciones de los centros del PoloCientífico del oeste de la capital, que conunos pocos kilogramos de los principios acti-vos obtenidos, se logran satisfacer lasdemandas del país y la exportación a otrospaíses con márgenes de ganancias.

Por otro lado, para contribuir a la sociedaddel conocimiento necesariamente hay queseguir recurriendo al mismo y por ende a laaplicación de la ciencia y la tecnología, convistas a alcanzar el deseado desarrollo soste-nible del sector y de la sociedad. Sin embar-go, es imprescindible que el empleo del cono-cimiento se haga de forma racional e inteli-gente, de manera que las acciones llevadas acabo fomente y puedan conducirnos a losobjetivos trazados. Para ello se necesita lomejor de los valores epistemológicos, éticos,políticos y culturales de la sociedad y de lastradiciones de pensamiento y acción que noshan precedido. Por ejemplo, hay que revisarnuestra comprensión de cómo se maneja latecnología, pues se conoce que los desarro-llos tecnológicos son electivos, es decir lastrayectorias tecnológicas dominantes no sonlas únicas posibles y detrás de la toma dedecisiones de las trayectorias socio-tecnológi-cas están los valores, intereses y relacionesde poder de los grupos sociales involucrados,muchas veces en conflictos y donde se entre-laza una constelación de circunstancias eco-nómicas, políticas y educativas. De igualmodo, si bien la ciencia y la tecnología nosproporcionan numerosos y positivos benefi-cios, también traen consigo impactos negati-vos, de los cuales algunos son imprevisibles(5), pero todos ellos reflejan los valores, pers-pectivas y visiones de quienes están en con-diciones de tomar decisiones concernientesal conocimiento científico y tecnológico, por loque se demanda la mayor democracia y par-ticipación posible de los actores involucrados,con intenso debate para disminuir las incerti-dumbres científicas que se pudieran generar.Para ello es importante que la sociedad eva-lué la aplicación de la tecnología en cuanto asu eficacia y eficiencia.

El país necesita y puede avanzar en undesarrollo social basado en el conocimiento(15), pues es uno de los pocos lugares delmundo donde puede analizarse una expe-riencia de desarrollo científico, técnico y eco-nómico basado en el conocimiento desde laperspectiva del alto compromiso social desus actores. Pero para lograrlo, se requiere laapropiación de diversas teorías contemporá-neas surgidas en otros países, sobre la pro-ducción social de conocimientos y la innova-ción, sin copiarlas, sino recuperando los sen-tidos importantes para la reflexión en nues-tras propias condiciones, sin hacer una copiaexacta de los conceptos y adaptándolas deforma creativa a las condiciones propias.

Para lograr la materialización práctica deun desarrollo social basado en el conocimientoy en el extraordinario esfuerzo realizado por laRevolución desde sus inicios, para la creaciónde capital humano y para la generación yadquisisción de conocimientos, se requieremultiplicar las fuentes de innovación, favorecerla empresa estatal socialista, las posibilidadesde iniciativa mediante un sistema sectorial deciencia e innovación tecnológica, donde selogre la integración de los sectores educacio-nales (institutos, universidades), las empresasy el Estado, para multiplicar las oportunidadesde eficiencia y favorecer la competitividad inter-nacional de nuestros productos y servicios.

CONCLUSIONES

• La caña de azúcar por sus característicasy potencialidades es fuente suministrado-ra de azúcar, pero a su vez de alimentos,energía y derivados de alto valor agrega-do con márgenes de ganancias. Los sub-productos que se generan en su produc-ción son las materias primas para el de-sarrollo de procesos biotecnológicos.

• Aunque la producción del conocimientode la dirección de Biotecnología del ICID-CA, se basa en el modo 1, se aprecia queemerge al modo 2.

• Con el desarrollo de las líneas de I+D dela Biotecnología en el sector, se hanlogrado desarrollar tecnologías para laobtención de derivados (alimentos, polí-meros microbianos, biofertilizantes, bio-plaguicidas, biocombustibles) que pudie-ran tener un impacto importante en eldesarrollo sostenible del sector.

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• Existe una serie de factores positivospara el desarrollo sostenible del sector,los más importantes están dados por elinterés del grupo empresarial AZCUBA depotenciar acciones de I+D+i para la recu-peración de la industria azucarera y deri-vados mediante el uso de laBiotecnología y de poseer un personalcalificado y capacitado.

• Los factores que más influyen de formanegativa en el desarrollo de laBiotecnología en el sector azucarero sonel bajo financiamiento para las accionesde I+D, la falta de autonomía y limitaciónde recursos de las empresas y el éxododel personal joven profesional hacia luga-res más lucrativos.

• Para el desarrollo sostenible del sectorempresarial azucarero cubano emplean-do la Biotecnología se necesita:

- La priorización de su desarrollo y finan-ciamiento por la alta dirección del país.

- El planteamiento de las estrategias y laplanificación de sus procesos.

- Una industria diversificada, flexible,planificada, autónoma, con sistemasde gestión de calidad total, abierta a lainnovación tecnológica y al conoci-miento, teniendo en cuenta el principiode mejora continua de sus procesos.

- El diseño e implementación de unapolítica científica acorde a la políticanacional.

- La modernización de sus institucionescientíficas y educacionales.

- La creación de estrategias para lamotivación e implicación de todas laspersonas involucradas.


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Julio Amílcar Pineda-Insuasti1, Luis Beltrán Ramos-Sánchez2, Claudia Patricia Soto-Arroyave3

1. Centro Ecuatoriano de Biotecnología del Ambiente. Calle principal, Fincas San Agustín, San Antonio, Ibarra, Ecuador.

[email protected] 2. Universidad de Camagüey. Departamento de Ingeniería Química.

Circunvalación Norte, km 5 ½, Camagüey 74650. Cuba. 3. Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Sede-Ibarra. Av. Jorge Guzmán Rueda y

Av. Aurelio Espinosa Pólit. ciudadela "La Victoria", Ibarra. Ecuador.

RESUMEN

Se realizó la modelación matemática de la cinética del crecimiento del cuerpo fructíferode la cepa Pleurotus ostreatus CEBA gliie-010606 en el rango de 10 a 30 °C. Se obser-vó poca sensibilidad de la velocidad de crecimiento al cambio de la temperatura en elrango de 10 a 25°C y solo al nivel de 30 °C decae significativamente. El modelo logísti-co permite describir la dinámica del crecimiento del cuerpo fructífero de la cepa estudia-da a las diferentes temperaturas y sus parámetros µmax y Xmax dependen de la tem-peratura y han sido modelados con un modelo empírico de tipo polinómico.

Palabras clave: Pleurotus ostreatus, cuerpo fructífero, cinética, hongo comestible.

ABSTRACT

The mathematical modeling of the kinetics of growth of the fruitful body of the strainPleurotus ostreatus CEBA gliie 010606, was carried out in the range of 10 to 30 °C.Insensitivity observed growth rate of change of temperature in the range 10 to 25 °C andthe level of only 30 °C significantly decays. The logistic model to describe the dynamicsof growth of the fruiting body of the strain studied at different temperatures and parame-ters μmax and Xmax are temperature dependent and have been modeled with an empi-rical model of polynomial type.

Keywords: Pleurotus ostreatus, fruitful body, kinetics, edible mushroom.


Cinética del crecimiento de Pleurotus ostreatus en laetapa de producción del cuerpo fructífero

INTRODUCCIÓN

Una de las direcciones importantes en elcombate al hambre es la producción de pro-teínas no convencionales como la de micro-organismos unicelulares (1-3), especialmen-te la de hongos superiores (4), debido a sucapacidad única para degradar residuos lig-nocelulósicos y a la calidad de sus com-puestos proteicos (5, 6). La producción dehongos comestibles a partir de residuosagroindustriales lignocelulósicos es, en esesentido, una alternativa muy atractiva. A estohabría que añadir también la abundancia demuchos residuos agroindustriales, sus bajoscostos y el efecto beneficioso que su recicla-je produce en el medio ambiente (7, 8).

Pleurotus ostreatus (9) es una de lasespecies más extensamente producidas enel mundo, de creciente interés general porla calidad nutricional de su biomasa y losmetabolitos que contiene, de reconocidaactividad antioxidante y antitumoral (10,11).

El desarrollo de tecnologías eficientespara el cultivo de este basidiomiceto estánecesitando de la existencia de informacióncientífica pertinente para la aplicación delos métodos modernos de la ingeniería deprocesos. En la actualidad los procesos efi-cientes necesitan de procedimientos dediseño basados principalmente en la mode-lación matemática de procesos y de la opti-mización por simulación computacional (12-14).

En la literatura consultada son escasoslos estudios que con un enfoque fenomeno-lógico pretenden resolver problemas relacio-nados con el diseño de los procesos de cul-tivo de P. ostreatus. Thepa et al. (15) propo-nen un modelo simplificado basado enbalances de masa y energía macroscópicos,considerando mezcla perfecta en la casa decultivo, para mejorar el control de la tempe-ratura durante el crecimiento del hongoLentinus edodes. En este trabajo se despre-cia el calor liberado debido al metabolismocelular, algo que simplifica demasiado elmodelo y no puede generalizarse. De esamanera no fue necesario estimar la dinámi-ca del crecimiento y liberación de calormetabólico, por lo tanto, tampoco modelar lacinética del crecimiento. En un trabajo máselaborado, Han et al. (16) aplican un modeloen tres dimensiones, basado en el cálculo de

la dinámica de fluidos (CDF). Este trabajotampoco hace uso directo de la cinética delcrecimiento del hongo y considera el calorliberado por la biomasa, relacionado directa-mente con la temperatura en el recinto decultivo.

Las simplificaciones descritas puedenser debidas a la dificultad de modelar un sis-tema en el que existe crecimiento del mice-lio en fase sólida y del cuerpo fructífero deforma aérea. Son bien conocidas las dificul-tades para la elaboración de modelos paralos procesos de fermentación sólida (17, 18).

Los estudios cinéticos encontradossobre Pleurotus spp. están dedicados casiexclusivamente al cultivo sumergido (19,20). En el único artículo consultado dedica-do expresamente a modelar la cinética delcrecimiento en fase sólida, se usa comovariable el crecimiento radial del hongo(21), algo que limita su aplicación al cálculodel proceso. En este trabajo se presenta unestudio cinético del crecimiento del cuerpofructífero del basidiomiceto Pleurotus ostre-atus en un medio basado en residuos de laplanta del fréjol enriquecido con salesnutrientes.


Ubicación del estudio: El trabajo experimen-tal se realizó en el laboratorio deBiotecnología Fúngica del CentroEcuatoriano de Biotecnología delAmbiente (CEBA), localizado en la ciudadde Ibarra, a 2 225 metros sobre el niveldel mar. Los análisis de proteína se reali-zaron en el laboratorio de análisis quími-co de la Pontificia Universidad Católicadel Ecuador, sede Ibarra (PUCESI)

Cepa: se estudió la cepa de Pleurotus ostre-atus CEBA gliie-010606, perteneciente ala colección de cultivos del Centro CEBA.Esta se conservó en agar extracto demalta a 4 °C.

Preparación del inóculo: Se usaron granosde trigo (Triticum aestivum L.) con 40 %de humedad, previamente esterilizadosdurante 30 min a 103,46 kPa. Los granosse inocularon con la cepa en estudio y seincubaron a 20 °C durante 8 días en losque se formó el micelio.

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Sustrato: se emplearon residuos de fréjol(Phaseolus vulgaris) procedentes de lacomunidad la Concepción, provincia delCarchi en Ecuador. El sustrato fue enri-quecido con sales de sulfato de amonio(0,130 % Base Seca (BS)), sulfato de mag-nesio heptahidratado (0,036 % BS) y conresiduo agotado en una templa anterior (25% BS). Este reciclaje del residuo permitemejorar los rendimientos en el crecimiento.

Procedimiento experimental: Los residuos defréjol se trituraron hasta un tamaño de 9mm. Las sales nutrientes se diluyeron enagua destilada y se mezclaron con lossólidos hasta un 70 % de humedad. Se lle-naron bolsas de polipropileno con 300 gde sustrato y posteriormente se pasteuri-zaron en un esterilizador a la presión de103,46 kPa por un tiempo de 30 min.Cuando el sustrato alcanzó la temperatu-ra ambiente, se realizó la inoculación con4 % BS de inóculo. Las muestras se incubaron a temperaturaconstante en una incubadora y se realizóla extracción de bolsas con la biomasa aintervalos de tiempo de 0, 19, 27, 35, 43 y51 días. En estas muestras extraídas secontrolaba la masa de cuerpo fructíferoformada. Se investigaron cinco niveles detemperaturas entre 10 y 30°C, a interva-los de cinco grados. El experimento serealizó con tres replicas, por tratamiento.

Crecimiento de la biomasa del cuerpo fructí-fero: el aumento de la concentración debiomasa del cuerpo fructífero se conside-ró por unidad de masa seca inicial de sus-trato [g Biomasa kgMS-1]. Cada vez quese colectaba biomasa, esta se iba suman-do a la anterior, o sea, de forma acumula-tiva. Para conseguir esto se situaron bol-sas triples para ser colectadas en cadauno de los tiempos antes indicados, por loque el resultado es la media de la pesadade las réplicas.

Modelo cinético: se ajustó el modeloLogístico, típico de la fermentación consustrato insoluble (17), para describir ladinámica de la población:

Donde:rXv- velocidad de síntesis de biomasa del

cuerpo fructífero. [gBS d-1 kgMS-1]µmax- velocidad específica de crecimien-

to. [d-1]Xv- concentración de biomasa del cuerpo

fructífero. [gBS kgMS-1]Xmax- concentración máxima de biomasa

del cuerpo fructífero. [gBS kgMS-1]La dependencia de las constantes cinéti-cas con la temperatura se hizo con unpolinomio de orden dos.

Tratamiento estadístico: se utilizó el progra-ma STATGRAPHICS Centurium versión15.2.06 (2007). Se aplicó un análisis devarianza multifactorial para comprobar lasignificación de los factores analizados.El ajuste de los parámetros del modelocinético a las diferentes temperaturas serealizó con el programa SB ModelMakerversión 2.0c (1995).


En la tabla 1 se muestran los resultados dela dinámica del crecimiento del cuerpo fructífe-ro de Pleurotus ostreatus a las diferentes tem-peraturas investigadas experimentalmente.

Como es de notar, en el intervalo de tem-peraturas analizado, este factor ofrece pocainfluencia sobre el crecimiento celular. Solo a20 y a 30°C se notan algunas diferencias. Paracomparar si existen diferencias significativasentre los efectos provocados por los dos facto-res tiempo y temperatura, se realizó un análisisde varianza cuyos resultados se muestran enla tabla 2. Este resultado indica que ambos fac-tores producen un efecto significativo sobre lavariable respuesta. De acuerdo al valor calcu-lado del estadígrafo F, todo indica que el tiem-po influye más que la temperatura. El análisisde diferencias mínimas significativas (DMS)realizado para el tiempo mostró que todos losniveles tienen diferencias entre sí, o sea, nohay grupos homogéneos compuestos.

En el caso de la temperatura los resulta-dos indicaron dos grupos homogéneos, talcomo se muestra en la tabla 3. Para el nivelde 30 °C se observa que los resultados sonsignificativamente inferiores.

Este comportamiento de poca sensibili-dad a la temperatura no es típico entre enti-dades vivas como los microorganismos, que

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(1)

presentan una sensibilidad significativa (22).Este comportamiento en el cuerpo fructíferode esta cepa local puede estar dado por unaadaptación al medio natural ecuatoriano dela Sierra del Norte en el que es normal quelas temperaturas oscilen en ese rango conuna media anual de 18 °C.

Los parámetros ajustados al modelo ciné-tico Logístico aparecen tabulados en la tabla4 con su tratamiento estadístico correspon-diente. Esta tabla muestra los resultados paracada una de las temperaturas investigadas.

Según se aprecia el ajuste conseguidoes bueno y la diferencia observada para la

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Tabla 3. Grupos homogéneos para la variable temperatura

Temperatura Casos Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos

30 6 125,35 2,43 X 10 6 135,87 2,43 X 15 6 138,28 2,43 X 25 6 140,93 2,43 X 20 6 141,52 2,43 X

Tabla 2. Análisis de varianza para Xv – (Suma de cuadrados, t ipo III)

Fuente Suma de cuadrados GL Cuadrado

medio Razón-F Valor-P

A:Tiempo 272291,00 5 54458,1 1530,49 0,0000 B:Temperatura 1035,46 4 258,866 7,28 0,0009 Residuos 711,64 20 35,5823 Total (Corregido) 274038,00 29

Tabla 4. Resultados del ajuste de las dinámicas del crecimiento a diferentes temperaturas usando el programa Model-Maker

T [°C]

µmax [día-1]

Error en µmax [día-1]

Xmax [gBiomasa kgMS

-1]

Error en Xmax

[gBioma sa kgMS

-1]

R2 F p

10 0,1933 3,386E-03 107,1268 1,4880 0,9800 387,88 <0,001 15 0,1953 3,720E-03 103,9730 1,5340 0,9861 284,355 <0,001 20 0,2018 2,760E-03 110,9700 1,1554 0,9877 320,95 <0,001 25 0,1915 3,720E-03 95,6475 1,4283 0,9894 373,198 <0,001 30 0,1846 3,870E-03 85,6200 1,3850 0,9934 601,23 <0,001

Tabla 1. Dinámica del crecimiento de Pleurotus ostreatus (Xv-[gBiomasa kgMS

-1]) a diferentes temperaturas

Tiempo (d)

Temperatura (°C) 10 15 20 25 30

0 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 19 19,00 18,89 20,33 18,78 17,56 27 131,22 132,56 136,78 137,67 126,44 35 183,78 188,44 192,44 192,67 173,11 43 223,44 228,11 232,67 231,89 203,11 51 252,78 256,67 261,89 259,56 226,89

temperatura de 30 °C es inferior a la delresto de las temperaturas.

Los valores reportados por Sarikaya et al.(21) para el modelo Logístico, usando el diá-metro de la colonia como variable que mideel crecimiento de las hifas, son superiores alos obtenidos en este trabajo. Estos valoresoscilan entre 0,27 d-1 y 0,86 d-1, en depen-dencia del tamaño de partícula, datos estosque, aunque, indirectamente relacionados,ofrecen un marco inicial de referencia.

La dependencia de los parámetros ciné-ticos con la temperatura se recoge en la figu-ra 1. El ajuste polinomial consigue unabuena correspondencia entre datos estima-dos y determinados experimentalmente.

CONCLUSIONES

El crecimiento del cuerpo fructífero de lacepa Pleurotus ostreatus CEBA gliie-010606mostró poca sensibilidad al cambio de latemperatura en el rango de 10 a 25 °C y sólodecae significativamente al nivel de 30 °C.

El modelo logístico permite describir ladinámica del crecimiento del cuerpo fructíferode la cepa estudiada a las diferentes tempera-turas. Sus parámetros µmax y Xmax depen-den de la temperatura y han sido modeladoscon un modelo empírico de tipo polinómico.

AGRADECIMIENTOS

La realización del trabajo de investigaciónque ha servido de base para esta publicaciónha contado con fondos de la SecretaríaNacional de Educación Superior, Ciencia y

Tecnología del Ecuador (SENESCYT), otor-gados en la convocatoria de becas de 2008.


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Revista icidca vol 47 no3 2013

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