OBTENCIÓN DE COLÁGENO POR HIDRÓLISIS
ALCALINA-ENZIMÁTICA DEL RESIDUO DE
“WET BLUE” EN EL PROCESO DE CURTICIÓN
RESUMEN
Con la nalidad de minimizar el impacto ambiental que ocasionan los residuos sólidos, subproducto de la etapa de rebajado
del cuero curtido generado en la curtiduría Promepell S.A de la ciudad de Ambato, se reutilizaron estos residuos para producir
hidrolizado de colágeno, por hidrólisis alcalina-enzimática con el propósito de utilizarlo como ayudante de engrase del cuero.
Se fundamentó en el método experimental, utilizando como procesos lógicos, la inducción por medio de premisas, realizando
ensayos a escala de laboratorio para evaluar las condiciones en las que se llevó a cabo la hidrólisis de la virutas de “wet blue”
considerando la relación virutas-agua, tiempo de reacción, concentración de enzima, relación hidróxido de sodio-virutas y
temperatura. Las condiciones óptimas del proceso fueron respectivamente de virutas – agua 0,086; 3 horas; 0,3% de enzima;
0,1 de álcali y temperatura de 40 - 70ºC y, se aplicó el método deductivo por el cual se procede lógicamente de lo universal a
lo particular a partir de los fundamentos para el aprovechamiento de los residuos sólidos y aplicación del producto obtenido.
Se desarrolló un ayudante de engrase para su aplicación en la poscurtición con propiedades adecuadas que aportan suciente
poder lubricante, tacto ceroso, buena capacidad de engrase supercial, adecuada elasticidad.
Se recomienda la reutilización de este residuo para la obtención de hidrolizado de colágeno, producto de interés para la curti-
duría como también para ser comercializado, además de disminuir la contaminación.
Palabras clave: Colágeno, wet blue, curtiembre, hidrólisis.
Jenny Moreno Mora, Mario Fabián Jordán Núnez
1
, Fausto Yaulema
1.- Facultad de Ciencias, Escuela de Ciencias Químicas - Ing. Biotecnología Ambiental. faby_nunez22@hotmail.com
Revisión por Yolanda Díaz
imagen ilustrativa
27
Introducción
Las curtiembres son industrias de alto impacto en los
aspectos económicos, sociales y ambientales, por la
cantidad de recursos que movilizan, cuya participa-
ción es un 11% en el mercado mundial del cuero;
por la mano de obra que emplean, generando 14.000
puestos de trabajo en forma directa y 50.000 en for-
ma indirecta.
La industria curtidora, como consecuencia directa
de su proceso productivo, genera un conjunto de re-
siduos sólidos, líquidos y gaseosos derivados del pro-
ceso de curtido de la piel. Una porción importante
la constituyen las virutas generadas en las máquinas
de rebajado de los cueros curtidos para igualar su
espesor, conocidas como Virutas de “Wet Blue”, que
están compuestas por el complejo colágeno – cromo,
y un alto contenido de humedad (55 a 60%) las mis-
mas que requieren una atención especial debido a la
gran cantidad producida y a los efectos negativos que
pueden causar sobre el ambiente y la salud.
Las virutas representan aproximadamente el 26%
de los residuos sólidos totales. La real magnitud del
problema se puede apreciar observando la cantidad
de bandas rebajadas en la curtiembre PROMEPELL
S.A. durante los meses de agosto de 2010 una canti-
dad de 1.700 (mil setecientas), septiembre 2.618 (dos
mil seiscientas dieciocho), octubre del mismo año
2.095 (dos mil noventa y cinco), que generan corres-
pondientemente 2,184; 3,364 y 2,692 toneladas al
mes de residuo sólido de “wet blue” (viruta de cuero
curtido). Estos desechos actualmente se disponen en
un contenedor dentro de la curtiembre que son reti-
rados por la municipalidad para luego ser deposita-
dos en el relleno sanitario.
Una de las alternativas planteadas para la recupe-
ración de estos residuos sólidos y la disminución del
impacto que éstos generan, es su transformación me-
diante hidrólisis alcalina-enzimática, que consiste en
un proceso de descurtición del cual se obtienen dos
subproductos que son el hidrolizado de colágeno e
hidróxido de cromo (torta de cromo) con potenciales
aplicaciones en la industria curtidora.
El hidrolizado de colágeno es una mezcla de poli-
péptidos con una distribución de pesos moleculares
que es función del grado de digestión alcanzado.
Esta sustancia tal y como se obtiene en la reacción
de hidrólisis tiene aplicaciones comerciales limitadas
debido al alto contenido de humedad y a la presencia
de cromo en el producto, motivo por el cual es nece-
sario realizar un acondicionamiento que incluye la
concentración del producto.
Métodos:
Recolección y determinación de la cantidad
de residuo
La recolección y determinación de las virutas de
“wet blue” se realizó en Ambato, Provincia de Tun-
SUMMARY
To minimize the environmental impact from the solid residues, a byproduct of the tanned leather rabetting ge-
nerated at the Tanning factory Promepell S.A. of Ambato city, it is intended to reuse these residues hydrolyzed
of collagen through alkaline-enzymatic hydrolysis to use it as a helper of leather greasing. It was based on the
experimental method using as logical processes, induction trough premises, carrying out essays at the lab scale to
evaluate he conditions in which the shaving hydrolysis of “wet blue” was carried out considering the shaving-water
relationship, reaction time, enzyme concentration, sodium hydroxide – shaving relationship and temperature. The
optimum process conditions were 0,086; 3 hours; 0,3% enzyme; 0,1 alkali and 40 – 70 °C temperature. The deduc-
tive method was applied through which the process is carried out logically from the universal to the particular from
the fundamentals for the use of the solid residues and application of he obtained product. A greasing helper was
developed for its application in the post-tanning with adequate properties which contribute with sufcient lubricant
power, waxy tact, good surface greasing capacity and adequate elasticity. It is recommended to reuse this residue
to obtain hydrolyzed collagen, a product of interest for tanning as well as for being commercialized diminishing
contamination.
Keywords: Collagen, wet blue, tanning factory, hydrolysis.
28
gurahua; para lo cual se pesó la cantidad de residuo
que se obtiene por el número de bandas rebajadas
durante la jornada de trabajo.
Elaboración del hidrolizado de colágeno
Para la valorización de residuos sólidos curtidos y la
disminución del impacto ambiental que éstos gene-
ran, una alternativa es su transformación mediante
hidrólisis alcalina - enzimática, que consiste en un
proceso de descurtición del cual se obtienen dos
subproductos que son el hidrolizado de colágeno e
hidróxido de cromo. Con potenciales aplicaciones en
la industria curtidora.
Caracterización físico- química
Los ensayos para la caracterización físico - química
se realizaron siguiendo los procedimientos estable-
cidos en las normas para determinación de la tem-
peratura, pH, humedad, cenizas, nitrógeno total,
proteína, grasa, cromo total y densidad. Los mismos
que indican que el residual es apropiado y puede ser
sometido a un proceso de hidrólisis alcalina-enzimá-
tica para obtener hidrolizado de colágeno que tiene
aplicaciones posteriores en el procesamiento de las
pieles, esto es, en la etapa de engrasado del cuero.
Análisis y discusión de resultados.
Determinación de población y muestra
El muestreo se realizó en la curtiduría Promepell S.A
durante los meses de agosto, septiembre y octubre
de 2010 de un total de 6.413,00 bandas rebajadas
que generaron una cantidad de residuo de 8.241,19
kg de virutas de “wet blue”; existe una variabilidad
en el volumen de residuo porque no se procesa una
cantidad ja de pieles, lo que depende de la deman-
da existente en la fábrica puesto que, en algunos ca-
sos, parte de este residuo corresponde a pieles que
proceden de otras industrias sólo para el proceso del
rebajado, por lo que es necesario obtener un valor
promedio, que en este caso es de 2.747,06 kg/mes
de residuo.
Caracterización del residuo
Los análisis de caracterización de proteína (65,46 %),
grasa (0,25 %), nitrógeno total (10,47 %) así como la
humedad (28,05 %) realizados al residuo presentan
valores que indican que el residual es apropiado y
puede ser sometido a un proceso de hidrólisis alcali-
na-enzimática para obtener hidrolizado de colágeno
que tiene aplicaciones posteriores en el mismo proce-
samiento de pieles, esto es en la etapa de engrasado
del cuero para mejorar sus características.
En cuanto al valor de cromo total (18.389,5 mg/kg)
presente en el residual se determina que, si bien se
trata de un material altamente contaminante, no in-
uye en el proceso hidrolítico, puesto que precipita
primero en forma hidróxido de cromo y nalmente
se separa del hidrolizado de colágeno en forma de
sulfato.
Variables del proceso
El proceso de hidrólisis del residuo se basó en las
condiciones óptimas de reacción, que fueron deter-
minadas a base de un estudio para la valorización del
residuo sólido del rebajado del cuero húmedo en la
curtiduría Promepell S.A, pH (8 - 10), temperatura
(40 – 70 °C), tiempo de reacción (3 h) y la determina-
ción de las concentraciones de hidróxido de sodio/
virutas, enzima y virutas/agua se llevó a cabo expe-
rimentalmente en el Laboratorio de Biotecnología
de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo,
llegando a establecer las variables del proceso de hi-
drólisis.
Condiciones de la Hidrólisis Alcalina-Enzi-
mática
Solución de álcali
La formulación de la solución de álcali se realizó a
partir de información bibliográca que indica que
el proceso debe realizarse en condiciones alcalinas,
que permiten la precipitación del cromo en forma de
sales; y de acuerdo a la información de trabajos pre-
vios realizados en la curtiembre por el Dr. Eduardo
Valenzuela, Técnico en el procesamiento de pieles.
El tratamiento de las virutas en condiciones ácidas
produce la hidrólisis pero a la vez destruye la estruc-
tura básica del colágeno, por lo que no es apropiado
para este n.
Enzima para el proceso de hidrólisis
La cantidad de la enzima que se utiliza para el hidro-
lizado de colágeno está en función de la formulación
que utiliza la curtiduría para el proceso de rendido o
purga del cuero; para el caso de la industria Prome-
pell S.A la cantidad de enzimas proteolíticas para las
condiciones de trabajo (50 g de residuo) y dada la ac-
29
Resultado de la nueva formulación para el
proceso de engrase del cuero
Una característica importante del hidrolizado de
colágeno es su capacidad como agente engrasante.
Para determinar el poder engrasante del produc-
to obtenido de la hidrólisis se hicieron las pruebas
comparativas en muestras de cuero sin engrasar
utilizando el engrasante de la formulación de la
curtiduría Promepell S.A (aceite de pata crudo) y
el hidrolizado de colágeno obtenido.
Luego de las pruebas realizadas se pudo evidenciar
que el colágeno proporciona buenas característi-
cas: tacto suave y ceroso, la blandura que presenta
la or es muy buena ya que le conere una adecua-
da elasticidad, tiene uniformidad en los colores y
en el brillo del cuero terminado.
Las características observadas en el cuero termina-
do no varían utilizando cualquiera de los dos agen-
tes engrasantes, por lo que es aconsejable utilizar
el hidrolizado de colágeno obtenido a partir de un
residual propio del procesamiento de las pieles,
abaratando el costo total de la producción a la vez
que se contribuye a que el proceso de curtición se
más amigable con el entorno.
tividad enzimática, se pudo determinar la cantidad
apropiada de enzima para hidrolizar el residuo. Si-
multáneamente se realizaron pruebas para la hidró-
lisis empleando residuales agroindustriales (de piña)
por su elevada concentración de enzimas proteolíti-
cas, pero este proceso no es aplicable puesto que re-
quiere grandes cantidades (22,37 kg) de residual para
que tenga la misma actividad que la enzima utilizada
en el proceso.
Variación del tiempo
Una vez calculadas las concentraciones de los com-
ponentes para la hidrólisis se procedió a efectuar el
proceso considerando diferentes tiempos de reac-
ción. Se obtuvo distintos rendimientos del producto
los que están en función de la cantidad de proteína
analizada en cada una de las pruebas.
Para el análisis del hidrolizado de colágeno obteni-
do, al ser la proteína el componente en estudio, ha
sido necesario determinar las condiciones óptimas
para evitar su desnaturación. Es así que durante una
hora de reacción manteniendo un rango de tempe-
ratura entre 40 – 70°C, y controlando que el pH se
mantenga entre 8 y 10, se logra obtener 9,26 %. Se
puede observar que solamente duplicando el tiempo
de reacción y controlando las condiciones de tempe-
ratura y pH dentro de los rangos antes indicados se
consigue cuadruplicar (37,91 %) o incluso ser cin-
co veces mayor que en las condiciones originales. Si
el tiempo se prolonga por tres horas en similitud de
condiciones se puede obtener hasta el 46,43%, esto
es aproximadamente un rendimiento diez veces ma-
yor que en las condiciones anteriores. De acuerdo al
trabajo de investigación, al incrementar más el tiem-
po de reacción, habrá consecuentemente pérdida de
agua y se inicia la desnaturación proteica por lo que
se ha podido determinar que el mejor resultado en
rendimiento de proteína hidrolizada se alcanza con
tres horas de tratamiento y las condiciones óptimas
especicadas anteriormente.
Los valores obtenidos del análisis de los otros pará-
metros analizados: grasa (0,4 %), humedad (50,3%),
cenizas (1,7 %) y nitrógeno total (8,3 %) determinan
las características apropiadas del hidrolizado de co-
lágeno obtenido. En cuanto a la concentración de
cromo total 5,41 mg/L obtenido demuestra que ha-
bido una gran disminución en su concentración cuyo
valor al inicio del tratamiento fue de 18. 389, 5 mg.
Esta diferencia de concentración de cromo es suscep-
tible de recuperarse en el proceso a partir de la torta
de cromo, contribuyendo así a disminuir el impac-
to que el residual causa al entorno y que puede ser
aprovechado en otra etapa del proceso.
30
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE QUÍMICOS Y TÉCNICOS DE LA INDUSTRIA DEL CUERO (ALCOL-
CUR). Tecnologías limpias. Encuentro Nacional de Químicos Técnicos de la Industria del Cuero. (Brasil, 15 -17
abril 2003). Bogota: ALCOLCUR, 2004. 120 p.
2. BENÍTEZ, R., PAGAN, J. Hidrolizados de Proteína, Procesos y Aplicaciones. Acta de Bioquímica Latinoamericana
2008, Vol 2, núm 42. pp. 36 – 227
3. CANTERA, C. Tecnología del Manejo de Residuos Sólidos de la Curtiembre. Tecnologías Limpias del Centro de
Investigación y Desarrollo del Cuero (CITEC) 2000. Vol 12, núm 5 pp 2-30.
4. COMUNIDAD DEL CUERO
www.cueronet.com.
2010- 01-04
5. CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (CNPML, Colombia)
http://www.cnpml.org
2010- 01-07
6. CONSEJERÍA DE MEDIO AMBIENTE, AGRICULTURA Y AGUA DE LA COMUNIDAD AUTÓNOMA
DE MURCIA. Guía de Buenas Prácticas Ambientales para la Industria del Cuero. España, Contraste, 2001. pp.
9 – 29.
7. DIAS, A., et al. Planteamiento y evaluación de las aplicaciones de los productos en la hidrólisis alcalina-enzimática
de las virutas de cromo generadas durante el proceso de curtido. Revista Ingeniería e investigación 2006, Vol. 26,
núm 3. pp 50-60.
8. ENCICLOPEDIA MÉDICA GNU FREE DOCUMENTATION
www.ferato.com/wiki/index.php/Col%C3%A1geno
2010- 02-04
9. GAVILANES, C. Manual de Procesos de Producción Ambato-Ecuador, 2002. 50 p. (documento de la Curtiduría
PROMEPELL.)
10. GRATACOS, B., PORTABELLA, A. Tecnología Química del Cuero.
www.ops.org.ar/FuentesInfo
2010- 03-17
11. ILUSTRE MUNICIPALIDAD DE AMBATO DEPARTAMENTO DE MEDIO AMBIENTE. Reporte de las
industrias curtidoras (Documento)
12. MUÑOZ, H., JANNETH, S. Mataderos Municipales, su administración y cooperación. Colombia, Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, 1997. pp. 4 - 40
13. QUÍMICOS Y TÉCNICOS DE LA INDUSTRIA DEL CUERO. Argentina. Engrasantes y Proceso de engrase
http://www.aaqtic.org.ar/
2009- 12-04
14. TCHOBANOGLOUS, G. and THEISEN, H. Gestión Integral de Residuos Sólidos. México, McGRAW-HILL
1994. 604p
31