UNIVERSIDAD_VERACRUZANA_FACULTAD_DE_CIEN

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA 
 
 
 FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS 
 REGION POZA RICA –TUXPAN 
 
 
 
 
 
TRABAJO RECEPCIONAL EN MODALIDAD DE 
 
 TESIS 
 
PARA ACREDITAR EL EXAMEN DEMOSTRATIVO 
DE LA EXPERIENCIA RECEPCIONAL DEL 
PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERIA 
QUIMICA 
 
 
 PRESENTA 
MARÍA ISABEL MORENO CABRERA 
 
 
 DIRECTOR DE TESIS 
I.Q. INES PALOMINO MENDEZ 
 
 ASESOR 
M.C.A. MARCO ANTONIO ZUÑIGA LOPEZ 
Agosto 2017 Poza Rica Ver. 
OBTENCIÓN DE PELICULAS PLASTIFICADAS DE QUITOSANO 
OBTENIDAS A PARTIR DE EXOESQUELETOS DE CAMARON EN LA 
REGION NORTE DE VERACRUZ. 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1. Relación estructural entre la quitina y quitano 19 
Figura 2. Micro estructura de la matriz de los crustáceos 20 
Figura 3. Esquema elemental de la producción de los derivados de la 
quitina 
20 
Figura 4. Fuentes de obtención de quitina y quitosano 22 
Figura 5. Mecanismos de reacción de la desacetilación de la quitina 
para obtener quitosano 
25 
Figura 6. Diagrama de bloques del proceso de obtención del quitosano 26 
Figura 7. Diagrama de flujo de la obtención del quitosano 31 
Figura 8. Proceso de obtención de películas plastificadas a base de 
quitosano 
34 
Figura 9. Ubicación de recolección de materia prima 35 
Figura 10. Limpieza de la materia prima 35 
Figura 11. Secado de los exoesqueletos 36 
Figura 12. Triturado de exoesqueletos 36 
Figura 13. Preparación de soluciones 37 
Figura 14. Desmineralización de exoesqueletos 37 
Figura 15. Filtrado y neutralización de los exoesqueletos 38 
Figura 16. Desproteinización de los exoesqueletos 38 
Figura 17. Quitina obtenida del proceso 39 
Figura 18. Desacetilacion de la quitina 39 
Figura 19. Filtrado y neutralización del quitosano 40 
Figura 20. Quitosano obtenido 40 
Figura 21. Pesado del quitosano 40 
PÁGINA 
Figura 22. Obtención del gel de quitosano 41 
Figura 23. Vaciado del gel en caja Petri 41 
Figura 24. Película de quitosano obtenida 41 
Figura 25. Cantidad de quitina y quitosano obtenidas 44 
Figura 26. Rendimiento obtenido de quitina y quitosano 46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS Y GRAFICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 1. Contenido de quitina en diferentes organismos 22 
Tabla 2. Serie histórica de la producción de camarón 23 
Tabla 3. Comparativo de la producción de camarón 23 
Tabla 4. Composición de quitosano en exoesqueletos de camarón 24 
Tabla 5. Películas de quitosano y sus características investigadas 33 
Tabla 6. Cantidad de quitina y quitosano obtenidas 43 
Tabla 7. Porcentaje de humedad y material insoluble del quitosano 
obtenido y muestras comerciales. 
44 
PÁGINA 
 
INTRODUCCION 6 
OBJETIVOS 9 
HIPOTESIS 9 
 
CAPITULO 1. MARCO TEORICO 
 
1.1 Aspectos medioambientales de los bioplasticos 13 
1.2 Bioplasticos y sostenibilidad 14 
1.3 Evaluación Medioambiental de los bioplasticos 15 
1.4 Opciones de revalorización de los bioplasticos 16 
1.5 Estructura química 18 
1.6 Fuentes de la quitina y quitosano 20 
1.7 Obtención de quitina y quitosano 21 
1.8 Proceso de obtención del quitosano 23 
1.9 Propiedades fisicoquímicas del quitosano 26 
1.9.1. Peso molecular 27 
1.9.2. Grado de desacetilación 27 
1.9.3. Viscosidad 27 
1.9.4. Solubilidad 27 
1.10 Aplicaciones del quitosano 28 
1.11 Obtención de quitosano a nivel industrial 30 
1.11.1 Primera etapa 30 
1.11.2 Segunda etapa 31 
1.11.3 Tercera etapa 31 
1.12 Biopeliculas de quitosano 32 
 
CAPITULO 2. METODOLOGIA 
 
2.1 Método de obtención de películas plastificadas 34 
2.2 Preparación de las muestras 35 
2.2.1 Limpieza de materia prima 35 
2.2.2 Secado 36 
2.2.3 Triturado 36 
PÁGINA CONTENIDO 
 
 
 
 
 
2.3 Obtención de quitina y quitosano 37 
2.4 Obtención de películas 40 
2.5 Determinación de parámetros de calidad 42 
2.5.1 Porcentaje de humedad 42 
2.5.2 Porcentaje de materia insoluble 42 
2.5.3 Rendimiento global 42 
 
CAPITULO 3. RESULTADOS 
 
3.1 Resultados de quitina y quitosano 43 
3.2 Resultados de parámetros de calidad 44 
 
CONCLUSIONES 47 
 
BIBLIOGRAFIA 48 
 
Agradecimientos 
 
A DIOS. 
Primero que nada debo de agradecerle a él, por guiarme en todo momento y 
darme las fuerzas para haber superado todos los obstáculos que se me han 
puesto, porque gracias a su intersección he llegado hasta donde hoy me 
encuentro. 
A MI PADRE. 
Gracias por ser mi héroe sin capa, por ser el único hombre que me amara por 
sobre todas las cosas, por ser mi apoyo incondicional, por hacerme reír, llorar, 
enojarme, y a pesar de todo amarme cada día mas. Por ser el sustento del hogar, 
por trabajar arduamente todos los días para darnos lo mejor, por esos tiempos de 
calidad junto a ti, por tu gran esfuerzo, yo orgullosamente puedo decir que tengo al 
mejor papá, jamás me cansare de darte las gracias por todo lo que me has dado, 
jamás me cansare de decirte que te amo papá. 
A MI MADRE. 
Mami hermosa, es un honor ser llamada tu hija, eres un ser humano 
increíblemente fascinante, siempre has visto por mi bienestar, siempre tienes 
palabras de aliento para mí, para que me levante cada que veo imposible una 
cosa, sé que puedo contar contigo para todo, más que mi madre, te has convertido 
en una amiga, aquella en la cual puedo confiar, tu sonrisa ilumina mis días grises y 
tu amor reconforta mis días difíciles, gracias por confiar en mí, por creer en mí y 
en mi capacidad, gracias a ti y a mi padre he llegado hasta donde me encuentro 
ahora, este logro es tanto mío como de ustedes, le doy gracias a dios por haberme 
mandado al mundo con unos grandes padres como ustedes. Te amo mamá, los 
amo a los dos con todo mí ser. 
A MI HERMANO. 
Porque a pesar de tu corta edad, la madures con que me decías las cosas hacia 
que me diera cuenta de cómo debía actuar, por ser mi confidente, por siempre 
estar conmigo a cada momento. Te amo hermano muchas gracias. 
A MI TIO. 
Por ser un gran apoyo para mí y toda mi familia, por siempre ver por nosotros, 
muchas gracias jamás podre pagarle por todo. 
A MI ABUELO. 
Por amarme infinitamente y siempre demostrarlo, por haber luchado para estar 
conmigo durante todo este proceso, por permanecer conmigo siempre, por sus 
palabras de aliento y cariño. La persona que más amo y adoro en el mundo, 
Muchas gracias Abuelito. 
A MIS AMIGOS. 
Todos ustedes han sido una parte importante de mi vida, porque más que amistad, 
yo los veo como familia, muchas gracias por haber compartido este camino 
conmigo. Gracias Javier, Edna, Erika, Paty, Francisco, Pablo y a todos los demás 
que formaron parte de mi vida como grandes amigos, por todas las risas, 
lagrimas, alegrías, malos ratos y ratos excelentes que pasamos juntos, les deseo 
éxito en sus vidas y espero que podamos seguir en contacto en el futuro, los 
quiero. 
A MI DIRECTORA Y ASESOR. 
Gracias por haberme ayudado a desarrollar este trabajo de una manera eficaz y 
eficiente, por resolver mis dudas y darme palabras de aliento, por brindarme todos 
los conocimientos necesarios para haber terminado este gran logro, tienen mi 
infinito agradecimiento. 
6 
 
INTRODUCCION 
 
A nivel mundial, se calcula que 25 millones de toneladas de plásticos se acumulan 
en el ambiente cada año y pueden permanecer inalterables por un periodo de 
entre 100 y 500 años, esto se debe a que su degradación es muy lenta y consiste 
principalmente en su fragmentación en partículas más pequeñas, mismas que se 
distribuyen en los mares (en estos se han encontrado entre 3 a 30 Kg/Km2), ríos, 
sedimentos y suelos, entre otros. 
Es común observar paisajes en caminos, áreas naturales protegidas, carreteras, 
lagos, entre otros, con plásticos tirados como parte de lo mismo, los materiales 
poliméricos son de gran importancia en la vida del hombre, ya que tienen una gran 
utilidad en lasactividades que desarrolla, sin embargo, su uso genera un gran 
impacto ambiental, debido a que la mayoría de ellos no son biodegradables[1]. 
El mayor daño al medio ambiente proviene de la producción de polímeros. Un 
estudio reciente de la Universidad Nacional afirma que el uso de polímeros de 
síntesis química tiene una estructura molecular difícil de degradar, que de ser 
manejados podría afectar a ríos, mares y rellenos sanitarios. En cambio, sí se 
utilizará en mayor cantidad los biopolímeros que se adaptan a los avances en la 
medicina, al igual que en aplicaciones que contribuyan a la no destrucción del 
medio ambiente, reduciríamos notoriamente una gran parte de esta problemática 
ambiental. [2] 
La necesidad de reducir el uso de materiales sintéticos no renovables ha 
impulsado la investigación sobre empaques con un menor impacto ambiental. Aun 
así, los empaques deben de proporcionar las propiedades físicas y mecánicas 
necesarias para su industrialización. Para lograr este objetivo, se ha reportado que 
los materiales más prometedores para la fabricación de empaques provenientes 
de fuentes renovables son los Biopolímeros. 
 
7 
 
La ventaja de los plásticos degradables es su permanencia en el ambiente, que es 
en un período de tiempo mucho más corto (entre 0.2 y 24 meses). La razón 
principal por la que no se ha generalizado el uso de este tipo de plásticos es su 
alto costo de producción. Es necesario encontrar aplicaciones que utilicen los 
biopolímeros para tener una reducción en sus costos, y permitir que sean 
competitivos en el mercado. [1] 
La presente investigación tiene como objetivo obtener una película de bioplástico 
elaborado a partir del exoesqueleto de camarón obtenido de los desechos de los 
restaurantes de comida marina de la región. 
La principal fuente de exoesqueletos proviene de los desechos de la industria 
camaronera, los cuales representan millones de toneladas de basura a nivel 
mundial. 
La mayoría de los estudios realizados en la obtención de quitosano han utilizado 
estos desperdicios industriales; sin embargo, a nuestro conocimiento los 
exoesqueletos desechados en los restaurantes de comida marina no han sido 
objeto de estudio con fines de obtener un material con alto valor agregado de 
biomasas para diferentes áreas de aplicaciones. [3] 
Durante la última década la producción anual de quitina y quitosano purificado se 
estimó alrededor de 1,600 toneladas. Estados Unidos y Japón son los principales 
productores, en menor escala destacan India, Italia y Polonia. En la actualidad, 
aunque no se tienen datos certeros, se estima que la producción se aproxima a las 
70 mil toneladas. 
Esta cantidad es insuficiente para atender la creciente demanda mundial de 
quitosano como agente quelante y floculante para el tratamiento de aguas 
residuales, y el derivado de sus usos como ingrediente en formulaciones de 
cosméticos y como suplemento alimenticio. 
 
 
8 
 
Resulta evidente que la mayor parte de las empresas esperan ver un crecimiento 
explosivo en sus ventas una vez que las aplicaciones específicas de la quitina y el 
quitosano sean incorporados a las legislaciones nacionales y, en particular, una 
vez que se reconozca su inocuidad y extraordinaria funcionalidad y versatilidad en 
la industria del cuidado de la salud. 
El presente trabajo está estructurado por una introducción donde se describe la 
problemática ambiental, objetivo del trabajo, posteriormente el marco teórico 
donde se describe los antecedentes de los diferentes tipos de bioplásticos, su 
impacto ambiental y sus diferentes medios de obtención, seguido de la 
metodología en el que se describen los métodos de desproteinización, 
despigmentación, desacetilación, para la obtención de dichas películas y por 
último los resultados y conclusiones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
Objetivo general 
Obtener películas de bioplastico a partir del exoesqueleto de camarón obtenidas 
en los restaurantes de comida marina de la zona norte de la región. 
Objetivos particulares 
• Recolectar materia prima en los diferentes restaurantes y cooperativas de la 
zona norte de la región. 
• Obtener quitina a partir de los procesos de desmineralización y 
desproteinización. 
• Obtener quitosano a partir de la desacetilación. 
 
Hipótesis 
Es posible obtener películas de bioplastico a base de quitosano extraídas del 
exoesqueleto de camarón de los restaurantes de la región norte del estado de 
Veracruz, mediante el proceso de extracción Hindú. 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
CAPÍTULO I. MARCO TEORICO 
Los primeros plásticos derivaron de materiales orgánicos, aunque originalmente 
no fueron llamados bioplásticos. El pionero fue John Wesley Hyatt Jr. quien 1869 
creo un plástico derivado de celulosa de algodón como sustituto del marfil. Años 
más tarde se creó el celuloide, un material que aún se utiliza para fabricar 
películas fotográficas y de filmación. [4] 
En 1910, el científico ruso Sergéi Lébedev creó el primer polímero de caucho 
sintetizado a partir del butadieno y desde entonces los plásticos sintéticos han 
desplazado a los bioplásticos. Los plásticos derivados del petróleo eran más 
económicos y adecuados para una producción masiva, además tenían mejores 
propiedades mecánicas. Es así que en la primera mitad del siglo XX se crearon 
muchos de los plásticos que empleamos hoy en día. 
Los costos ambientales asociados a la producción de millones de toneladas de 
materiales desechables y no degradables se hicieron gradualmente evidentes en 
la segunda mitad del siglo XX, la crisis del petróleo de 1973 puso en evidencia los 
problemas de dependencia del petróleo. En 1976 la compañía Británica Imperial 
Chemical Industries (ICI) creó el primer producto que se comercializaría como 
bioplastico, y en 1983, Biopol® fue presentado como el primer plástico totalmente 
biodegradable. [4] 
A partir de la década de los noventa el interés por los bioplásticos se incrementa 
favorablemente y hoy en día el mercado de los bioplásticos son una realidad y es 
posible encontrar productos elaborados a partir de estas materias primas. De 
acuerdo con Nova-Institut en la actualidad existen 25 empresas instaladas en 30 
sitios en el mundo que producen 180.000 toneladas anuales y de los cuales los 
envases biodegradables de alimentos y bebidas representan el 70 % de la 
demanda mundial del ácido poliláctico (PLA). Los bioplásticos no constituyen una 
única clase de polímero sino una familia de materiales con distintas propiedades y 
rango de aplicaciones. 
11 
 
De forma general, la Asociación Europea de Bioplásticos (European Bioplastics), 
clasifica estos materiales en dos categorías principales: 
• Los denominados plásticos procedentes de biomasa (de recursos 
renovables). 
• Los polímeros biodegradables que cumplen con los criterios científicos 
recogidos en las normas de biodegradabilidad y compostabilidad que a nivel 
europeo son la EN 13432 y EN 14995, ISO 17088 o ASTM D-6400. [5] 
Los polímeros del primer grupo no precisan ser biodegradables o compostables, 
aunque la mayoría lo son. Los del segundo grupo no necesariamente tienen que 
estar basados en materias primas renovables para cumplir los criterios de la 
norma EN 13432. Algunos polímeros basados en monómeros procedentes de la 
industria petroquímica están certificados como biodegradables o compostables, ya 
que la biodegradabilidad está más directamente relacionada con la estructura 
química que con el origen de las materias primas. [5] 
Todos los polímeros naturales basados en carbono, como el almidón, celulosa, 
lignina, etc. y los monómeros en los que están basados son biodegradables. Sin 
embargo, estos plásticos basados en monómeros procedentes de fuentes de 
materias primas renovables pueden perder la biodegradabilidad por una 
modificación química, como es la polimerización. 
Así mismo se debe tener en cuentaque las propias formulaciones de los 
bioplásticos, requieren para su procesabilidad de aditivos o modificantes que 
pueden ser de origen sintético, lo que implica que no en todos los casos es posible 
fabricar bioplásticos basados al 100 % en materias primas renovables. [5] Aunque 
cada familia de materiales tiene sus peculiaridades, todos tienen en común su 
tendencia a hidrolizarse, limitada resistencia térmica y sus bajas temperaturas de 
proceso. 
12 
 
Estos aspectos son importantes a la hora de procesar estos materiales con vistas 
a evitar la alteración de la cinética de degradación de los mismos, ya en las etapas 
de fabricación. [5] 
Otras fuentes clasifican de forma más específica los bioplásticos en 3 grupos: 
a) Grupo 1: Bioplásticos procedentes de recursos renovables. 
Comprenden tanto los bioplásticos cuyos monómeros proceden de la 
biomasa (almidón y celulosa), como aquellos cuyos monómeros son 
producidos mediante la fermentación de recursos renovables, aunque el 
proceso de polimerización posterior sea por vía química convencional. 
 
b) Grupo 2: Bioplásticos sintetizados por vía biotecnológica. Existen dos 
vías biotecnológicas para la producción de bioplásticos. El primero 
consiste en la obtención biotecnológica de los monómeros y 
polimerización posterior por vía química. Otra vía es la síntesis integral 
de los bioplásticos mediante procedimientos biotecnológicos, 
fundamentalmente por fermentación microbiana, aunque se están 
contemplando a más largo plazo otras tecnologías basadas en la 
utilización de plantas genéticamente modificadas. Un ejemplo son los 
Polihidroxialoanatos (PHA). 
 
 
c) Grupo 3: Polímeros biodegradables sintéticos. Proceden de la 
polimerización de monómeros obtenidos de fuentes fósiles. Por su 
estructura son biodegradables según la norma EN 13432 para 
biodegradabilidad y compostaje de envases. Ejemplo de este tipo de 
materiales lo constituyen Poliésteres alifáticos y alifáticos – aromático el 
Alcohol Polivinílico y las poliéster amidas. 
13 
 
1.1. Aspectos medioambientales de los bioplásticos 
Los plásticos en general, por su ligereza, facilitan un uso eficiente de los recursos 
energéticos durante su fabricación, transporte y posterior aplicación. Al final de su 
vida útil pueden reciclarse o valorizarse energéticamente. [5] 
Los bioplásticos aportan una ventaja adicional derivada de la utilización de fuentes 
renovables para su fabricación. No obstante, desde un punto de vista global, esto 
no supone una ventaja en todos los casos frente a los plásticos convencionales. 
Los estudios de análisis de ciclo de vida realizados muestran mayoritariamente un 
efecto positivo en el uso de los bioplásticos cuando se valoran dos impactos 
medioambientales en concreto como son: 
 
• Consumo de fuentes fósiles 
• Reducción de emisiones de monóxido de carbono (CO) 
 
El uso de recursos agrícolas permite a su vez la posibilidad de realizar una gestión 
de los residuos denominada de ciclo cerrado (de la biomasa a la biomasa). No 
obstante, las bondades de utilizar este tipo de gestión deberían probarse caso por 
caso de acuerdo con los criterios de evaluación establecidos mediante estudios de 
ACV (Análisis de Ciclo de Vida) normalizados. [5] 
Así mismo, en países con muchas zonas de suelo árido, la posibilidad de 
compostaje que ofrecen los bioplásticos, supone que el compost obtenido se 
pueda utilizar como fertilizante, mejorando así la calidad del suelo. No obstante, 
que un material sea biodegradable implica que se den una serie de condiciones 
(humedad, temperatura, presencia de microorganismo…), lo cual hace impensable 
que los bioplásticos puedan ser vertidos de forma descontrolada. 
 
14 
 
1.2. Bioplásticos y sostenibilidad 
El principio de desarrollo sostenible y la prohibición del vertido en Europa suponen 
la paulatina introducción de un modelo económico de ciclo cerrado en la Unión 
Europea. Los productos tienen que fabricarse con un criterio de conservación de 
los recursos utilizados, los cuales deben ser recuperados después de su uso si no 
es posible su conservación. 
Por tanto, el vertido de los productos tras su ciclo de vida no está permitido en el 
marco europeo. No obstante, la producción de residuos se produce ya en las 
etapas de fabricación de un producto, con lo cual, si se aplican criterios 
conservacionistas de los recursos, el coste asociado a la gestión de residuos 
disminuirá y en consecuencia los gastos totales de fabricación. [5] 
Este modelo de sostenibilidad se aplica a los bioplásticos considerando además 
que el compostaje es el método más eficiente de aprovechamiento de los recursos 
renovables. El uso de fuentes renovables, o su capacidad de biodegradarse o 
comportarse, dan lugar a las siguientes cifras: 
• Anualmente se producen 100 billones de toneladas de biomasa a 
partir de las plantas utilizando la luz solar y la fotosíntesis. 
• La misma cantidad se biodegrada en forma de materias primas 
originales, dióxido de carbono y agua junto con una pequeña cantidad de 
biomasa y minerales. 
Los bioplásticos podrían contribuiría a reducir las emisiones de CO y a la 
conservación de recursos para futuras generaciones. Así según su contenido en 
materias primas renovables, los bioplásticos suponen un ahorro de entre un 30 % 
y un 80 % en emisiones de CO frente a los plásticos convencionales. 
 
15 
 
Esta reducción de emisiones es especialmente significativa si se considera que el 
consumo global de plásticos es de 250 millones de toneladas y con un crecimiento 
anual estimado de un 5 %. Esto supone el campo más importante para el 
consumo de petróleo después del sector energético y el transporte. 
Este 5 % de consumo de petróleo da una idea de la gran dependencia que la 
industria actual del plástico tiene de esta fuente fósil. Por este motivo, la utilización 
de materias primas alternativas al petróleo se ha convertido en un elemento de 
presión necesario en un sector que sólo a nivel europeo representa 200 billones 
de Euros. [5] 
1.3. Evaluación medioambiental de los bioplásticos 
La evaluación del impacto medioambiental asociado a los productos y procesos 
requiere la utilización de criterios objetivos normalizados. Los estudios de Análisis 
ACV realizados conforme a los estándares ISO 14040, constituyen una 
metodología contrastada para evaluar el impacto de los productos en el Medio 
Ambiente, ya que consideran todas las etapas de ciclo de vida: desde la 
fabricación hasta la disposición final del residuo pasando por todas las etapas de 
uso.[6] 
Los bioplásticos están basados en diferentes materias primas, se producen y 
procesan utilizando distintas tecnologías y se fabrican con ellos aplicaciones muy 
diferentes sujetas a escenarios muy diferenciados de valorización como residuos. 
En consecuencia, los resultados de un ACV son complejos de interpretar de un 
modo generalista, lo que significa que no pueden extraerse conclusiones simples 
aplicables a todos los casos. 
Por este motivo, la evaluación del impacto medioambiental asociado a los 
bioplásticos debe realizarse caso por caso con objeto de establecer los correctos 
límites del sistema y garantizar la correcta aplicación de los criterios de 
equivalencia a la hora de comparar unidades funcionales. 
16 
 
En el caso de los bioplásticos es esperable que en un estudio de ACV, el consumo 
de fuentes renovables tenga un efecto positivo en el consumo de energía y en la 
reducción de las emisiones de CO. Estudios publicados muestran una mejora en 
estos impactos de un 20 % frente a los plásticos convencionales. [5] 
1.4. Opciones de revalorización de los bioplásticos 
Aunque estos materiales se diseñan bajo el prisma de un sistema de gestión de 
ciclo cerrado, los bioplásticos, en la mayoría de los casos, pueden ser 
recuperados y reciclados como los plásticos convencionales: valorización térmica, 
reciclado químico y recicladomecánico. Sin embargo, al contrario que los plásticos 
convencionales, pueden ser reciclados orgánicamente mediante compostaje 
probando así el cumplimiento de los criterios establecidos por la norma Europea 
EN 13432.[5] 
El compostaje es un método de recuperación especialmente apropiado en 
aplicaciones de films de acolchado, bolsas de residuos orgánicos y artículos de 
jardinería entre otras. En este tipo de aplicaciones, la biodegradabilidad representa 
un valor añadido. 
Los envases de alimentos de corto tiempo de duración también son una opción 
interesante para ser compostados. De esta forma, el envase de bioplásticos 
contaminado con residuos orgánicos puede ser recuperado sin necesidad de otras 
operaciones de tratamiento. 
No obstante, la ecoeficiencia de este proceso de recuperación depende de las 
infraestructuras de recogida de residuos que estén implantadas a nivel local o 
regional. Comparando el compostaje con otras opciones de recuperación, se 
puede resumir que: 
• Reciclado orgánico. El compost resultante puede utilizarse para 
mejorar la calidad del suelo y evitar el uso de fertilizantes. 
 
17 
 
• Reciclado químico. Puede ser una opción interesante en 
biopoliésteres como el PLA o los PHA. Mediante tratamiento químico las 
cadenas que constituyen estos biopolímeros pueden ser depolimerizadas 
dando lugar a los monómeros que pueden ser purificados y polimerizados 
de nuevo. Este método requiere que existan suficientes cantidades de estos 
biopolímeros separados de forma selectiva. [5] 
Muchos tipos de bioplásticos pueden ser compostados. Así las enzimas de las 
bacterias y los hongos son capaces de “digerir” las cadenas que forman la 
estructura de estos biopolímeros como si se tratara de una fuente de nutrientes. El 
producto resultante es principalmente agua y CO junto con una pequeña cantidad 
de biomasa y minerales. Dependiendo del tipo de enlaces químicos que 
conformen la cadena polimérica, el tiempo de degradación será mayor o menor. 
La velocidad de biodegradación depende de: 
• Temperatura (50-70ºC para operaciones típicas de compostaje 
industrial). 
• Humedad (debe estar presente en el proceso). 
• El tipo y número de microorganismos. [7] 
Los criterios de la norma EN 13432 marcan que para que un producto pueda ser 
certificado como compostable debe convertirse en CO2, agua y biomasa en un 
período de 6-12 semanas. Existen polímeros basados en recursos renovables con 
escasa presencia en el mercado, pero con potencial interés como son: 
• Lignina, pectina, quitina, quitosano o hemicelulosa (de tipo polisacárido). 
• Proteínas de origen vegetal y animal: Gluten, zeína, caseína, colágeno, 
gelatina y suero (grupo de las proteínas). 
• Triglicéridos. [5] 
18 
 
Algunos de los biopolímeros anteriores tienen un potencial interés como aditivos 
de tipo natural con capacidad antioxidante o antimicrobiana como es el caso del 
quitosano. La quitina no posee una amplia gama de usos en la industria química 
debido a su insolubilidad en agua, disolventes orgánicos y ácidos diluidos. 
El uso más importante de la quitina es su modificación química a quitosanos, la 
cual consiste en eliminar en un grado entre 70% y 90% los grupos acetilos unidos 
a los grupos aminos de la molécula, mediante un procedimiento denominado 
desacetilación.[8] 
Es un polisacárido natural, de tonalidad blanca-amarillenta, rígido y no elástico, 
estructuralmente parecido a la celulosa, siendo el segundo polímero más 
abundante y más ampliamente distribuido en seres vivos después de esta.[3] Se 
estima que cada año se producen en la naturaleza alrededor de 100 billones de 
toneladas de quitina presentes en crustáceos, insectos, moluscos y hongos, lo 
cual convierte a la quitina en la fuente de biomasa disponible en el planeta menos 
explotada.[9] 
El quitosano es uno de los pocos polisacáridos catiónicos naturales. Se deriva de 
la quitina mediante la desacetilación de la misma en condiciones muy alcalina y a 
altas temperaturas. Es un polímero biodegradable, no toxico, biocompatible, 
semipermeable, con propiedades filmogénicas y antimicrobianas, lo que lo 
convierte en un material versátil y con gran potencial. Además, presenta la 
habilidad de ligar lípidos y metales como cobre, zinc, plomo, vanadio y hierro. 
1.5. Estructura Química 
Tanto la quitina como el quitosano están formados por cadenas lineales de 
monómeros de glucopiranosas unidad por enlaces β-(1-4). La diferencia entre la 
estructura química del quitosano, poli[β-(1-4)-2-amino-2-desoxi-D-glucopiranosa], 
y la de la quitina, poli[β-(1-4)-2-acetamida-2-desoxi-D-glucopiranosa], radica en el 
carbono número 2, en donde la quitina posee un grupo acetoamida, mientras que 
19 
 
en el grupo del quitosano es desacetilado resultando en un grupo amino (Ver 
figura 1). [10] 
La estructura de ambos biopolímeros es muy parecida a la de la celulosa, lo que 
hace que tengan propiedades similares a esta. La configuración β- 1,4 del enlace 
provoca la estructura rígida y sin ramificaciones de estas moléculas. [10] 
 Figura 1. Relación estructural entre la quitina, quitosano y quitano. [10] 
 
La matriz de los exoesqueletos de crustáceos está formada por quitina asociada a 
proteínas, pigmentos y sales inorgánicas, la micro estructura de la matriz de 
crustáceos (Ver Figura 2); se reconocen dos zonas denominadas epicutícula y 
endocutícula. [11] 
La primera no posee quitina y está compuesta por tanino fenólicos (lipoproteínas 
que le dan el color característico) y material calcáreo que le imprime dureza y 
resistencia. 
La endocutícula presenta quitina en sus tres capas sucesivas: la capa pigmentada, 
con depósitos granulares de pigmentos tipo melaninas, fuertemente calcificada; la 
denominada capa calcificada, de color azul difuso por contener probablemente 
derivados de carotenoides; y la capa descalcificada constituida por asociaciones 
quitina-proteína, denominada también pro-cutícula. [11] 
20 
 
 
Figura 2. Micro estructura de la matriz de los crustáceos 
 
La desacetilación completa de la quitina produce un material totalmente soluble en 
medio acido conocido como quitano; sin embargo, cuando la desacetilación del 
material de partida es incompleta se crea una mezcla de cadenas que tienen 
distintas proporciones de unidades β(1-4)2-acetamido-2-desoxi-D-glucosa y β(1-
4)-2-amino-2-desoxi-D-glucosa, cuya relación depende de las condiciones de 
reacción y que, obviamente, genera materiales con distintas propiedades 
denominados quitosanos (Figura 3) [11] 
 
 
 
 
 
Figura 3. Esquema elemental de la producción de los derivados de la quitina. 
1.6. Fuentes de la quitina y quitosano. 
 
La fuente industrial principal de quitina, actualmente es el exoesqueleto 
(caparazón) de muchos crustáceos (cangrejos, langostas, camarones y 
langostinos) debido a la facilidad de encontrar estos materiales como desecho de 
las plantas procesadoras de estas especies. [12] 
Exo-esqueleto de 
crustáceos 
1) Desproteinización 
2) Descalcificación 
Quitina 
Quitano 
Quitosano 
Desacetilación 
total 
Desacetilación 
Parcial 
21 
 
En el caso del camarón y el cangrejo, la quitina representa el 14-27 % y 13-15 % 
respectivamente. En cutículas de crustáceos, la quitina está íntimamente asociada 
con las proteínas, sales inorgánicas tales como el carbonato de calcio y lípidos 
incluyendo los pigmentos, así el aislamiento abarca varias etapas de purificación. 
Las cascaras de almeja y ostra contienen cantidades significativas de quitina. 
Sin embargo, las producciones del polímero son bajas y el contenido mineral es 
muy alto en ambos. Contiene quitina al 6 y 4 % y cenizas al 90 y 85 %, 
respectivamente. Las propiedades de la quitina y el quitosano dependen de la 
fuente de obtención y método de preparación. Estos polímeros difieren entre sí por 
su distribución, masa moleculary grado de acetilación. 
Además, se ha reportado que el quitosano controla el crecimiento de bacterias, 
hongos y levaduras y ha sido aplicado para suprimir estos organismos en tejidos 
de plantas y alimentos. Se ha establecido que el quitosano no puede ser digerido 
por los seres humanos así que está considerado como una fibra dietética con un 
contenido calórico cero. [13] 
1.7. Obtención de quitina y quitosano. 
 
En general la quitina y quitosano es obtenida por métodos químicos a partir de 
conchas de crustáceos que incluyen tratamientos con alcalisis y acidos, con 
modificaciones de condiciones como la temperatura, tiempo de reacción, 
concentración de álcalis y ácidos, entre otros, cada tipo de crustáceo tiene un 
contenido de quitina determinado (Ver tabla 1). [9] 
La presencia de grupos aminas en la cadena polimerica ha hecho del quitosano 
uno de los materiales más versátiles que se estudian desde hace ya algún tiempo, 
por la posibilidad de realizar una amplia variedad de modificaciones, tales como 
las reacciones de anclaje de enzimas, reacciones de injerto, obtención de 
películas entrecruzadas, etc. 
 
 
22 
 
 
Tabla 1. Contenido de quitina en diferentes organismos 
 
FUENTE 
 
CONTENIDO QUITINA (%) 
 
Crustáceos 
Cangrejo (Cáncer) 72.1 
Cangrejo (Carcinus) 64.2 
Cangrejo Rey (Paralithodes) 35.0 
Cangrejo azul (Callinectes) 14.0 
Cangrejo (Sylla cerrrata) 23.0 
Camarón (crangon) 69.1 
Camarón de Alaska 28.0 
Camarón (Penaeus spp) 13.1 - 23.2 
Camarón (Crystal) 11.07 
Langosta (Nephrops) 69.8 
Langosta (Homarus) 60 – 75 
Langosta (Panaeus Ornatus) 15.71 
Gamba 67.9 – 97.0 
Gamba (Penaeus Monodon) 22.18 
Gamba (Penaeus indicus) 28.0 
Pluma Calamar (L. lessoniana) 36.06 
Fuente: Www.uson.com/Quitosano 
Figura 4. Fuentes de obtención de quitina y quitosano 
 
 
 
 
 
 
23 
 
1.8. Proceso de obtención del quitosano. 
 
La selección del biodesecho a utilizarse como materia prima para la obtención de 
quitina y quitosano debe hacerse teniendo en cuenta las cantidades disponibles en 
cada zona (Ver tabla 2 y 3), la composición química (Ver tabla 4), las impurezas 
incluidas, la zona geográfica, la época del año y la aplicación deseada. Estas 
variables condicionarán inevitablemente los protocolos del proceso. [15] 
Tabla 2. Serie histórica de la producción de camarón (TON) 
*Baja california, colima, Guerrero, Jalisco, Quintana Roo, Tabasco y Yucatán. 
Fuente: Anuario estadístico de acuacultura y pesca 2013 
 
Tabla 3. Comparativo de la producción de camarón. 
Variable 2012 2013 DIF DIF % 
Volumen 
(Peso vivo Ton) 
161,852 127,517 -34,336 -21% 
Valor 
(Miles de pesos) 
7,629,994 7,521,403 -108,591 -1% 
Captura 
(Peso Vivo, Ton) 
61,532 67,224 5,693 9% 
Acuacultura 
(Peso vivo,Ton) 
100,321 60,292 -40,028 -40% 
 
Entidad 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 
Total 177,377 184,695 196,289 196,456 167,015 184,123 161,852 127,517 
 
Sinaloa 60,076 66,255 60,441 55,838 59,498 79,020 63,870 61,002 
Sonora 78,598 78,405 96,557 101,045 58,447 52,424 47,116 25,639 
Tamaulipas 13,437 14,459 13,497 11,801 16,182 11,682 12,205 9,192 
Nayarit 8,148 8,611 9,567 8,645 9,114 16,255 13,831 9,085 
Campeche 3,050 4,044 3,611 6,121 8,155 7,995 7,647 5,130 
Chiapas 1,427 1,990 1,911 1,842 1,724 2,460 1,939 2,758 
Veracruz 2,605 2,036 2,037 2,086 2,479 1,829 2,020 2,038 
Otras* 3,618 2,945 3,062 2,930 3,498 3,882 4,023 4,296 
Fuente: Anuario estadístico de acuacultura y pesca 2013 
 
24 
 
Tabla 4. Composición de Quitosano en Exoesqueletos de camarón. [15] 
Muestra Ceniza 
(%) 
Peso 
Molecular 
(g/mol) 
Grado de 
Desacetilación 
(%) 
Viscosidad 
(cps) 
Nitrógeno 
(%) 
Quitosano 0.30 439,015 APM 92 308.8 8.1 
 
 
Debido a su alto contenido de humedad y composición química, los desechos o 
materia prima utilizables industrialmente para producir quitina y quitosano 
constituyen una biomasa altamente perecedera desde el punto de vista 
microbiológico, es también muy susceptible a la degradación enzimática, 
especialmente bajo las condiciones climatológicas prevalecientes la mayor parte 
del año en muchas de las regiones donde se generan. 
En las proteínas, se produce la rotura de la cadena molecular, lo que afecta su 
calidad nutricional isoeléctrica en la solución alcalina que efectúa la extracción. 
Por tal motivo es necesario acondicionar la materia prima desde la recepción de la 
materia prima y para ello se tienen los siguientes métodos: [16] 
• Enfriamiento 
En el caso de almacenamiento a baja temperatura, el tipo de tratamiento depende 
del tiempo previsto de almacenamiento previo al proceso. Desde el punto de vista 
de la calidad de los productos finales (quitina, quitosano, pigmentos y proteínas) 
[16] 
• Secado 
El tratamiento térmico necesario para evaporar el agua promueve una mayor 
interacción química entre a quitina y proteína y, por lo tanto, hace más difícil la 
separación subsiguiente de la quitina. Ello menoscaba la pureza del polímero 
obtenido e implica tratamientos químicos más severos 
• Ensilado 
Fuente: http://erevistas.saber.ula.ve/avancesenquimica 
25 
 
Consiste en el tratamiento de la biomasa por medio de la adición de ácidos 
orgánicos o bien por medio de la fermentación con bacterias que producen el 
ácido in situ a partir de una fuente barata de azúcares. [16] 
• Tratamiento alcalino 
La materia prima se somete a un tratamiento con una solución alcalina diluida. 
Después del acondicionamiento previo por el que se haya elegido seguir es 
necesario lavar, separar, secar y reducir el tamaño de la materia prima. Para 
lograr un mejor resultado es necesario que el tamaño de las partículas sólidas sea 
pequeño, con la finalidad de que se facilite el contacto íntimo entre fases a fin de 
obtener condiciones uniformes de reacción. 
Una vez acondiciona la materia prima, se pueden iniciar las etapas de la obtención 
de la quitina. La desproteinización se logra de dos maneras básicas: la primera es 
un proceso químico; y la segunda por un proceso enzimático. 
La desmineralización se logra a través de un proceso químico. Al iniciar la etapa 
de desmineralización es importante asegurar que la quitina haya sido lavada hasta 
la neutralización con anterioridad, pues de lo contrario parte del ácido añadido 
para la desmineralización se pierde. [16] 
Para la obtención del quitosano, la principal reacción de la quitina es la hidrólisis 
de los grupos acetamida, lo cual se logra a través de la desacetilación. La 
desacetilación completa difícilmente se alcanza y normalmente no es necesaria, 
ya que la solubilidad en soluciones de ácido diluido se logra a partir de un 
determinado grado de desacetilación (Ver figura 5). [17] 
 
Figura 5. Mecanismo de reacción de la desacetilación de la quitina para obtener 
quitosano. a) Reacción generalizada, y b) Detalle del mecanismo de reacción. 
26 
 
En la figura 6. Proceso de obtención del quitosano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Diagrama de bloques del proceso de obtención del quitosano. 
 
1.9. Propiedades fisicoquímicas del quitosano. 
 
La presencia de grupos amino en la estructura de la molécula de quitosano, 
convierte a este polímero en un polielectrolito catiónico natural con un pKa 
(logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un ácido débil) de 
alrededor de 6.5, lo que confiere propiedades muy particulares. [9] 
Además, la presencia de los grupos amino e hidroxilo, permite su modificación 
química fácilmente. Las principales propiedades fisicoquímicas del quitosano son 
la solubilidad, viscosidad, peso molecular y grado de desacetilación, todas ellas 
estrechamente relacionadas. [9] 
 
 
 
Trituración de la 
cascara de camarón 
Almacén de la cascara 
de camarón 
Recepción de la 
cascara de camarón 
Lavado de la cascara 
de camarón 
Desproteinización 1° Neutralización 
Secado de la quitina 2° Neutralización Desmineralización 
Desacetilación 3°NeutralizaciónLavado del Quitosano 
Almacén del 
Quitosano 
Empaquetado y 
Etiquetado 
Secado del Quitosano 
27 
 
1.9.1. Peso molecular. 
El peso molecular y su distribución afectan las propiedades físicas y químicas del 
quitosano, así como su funcionalidad, y determina en gran parte la solubilidad y la 
viscosidad del mismo. [9] 
1.9.2. Grado de desacetilacion. 
El grado de desacetilación, el cual consiste en el porcentaje de grupos amino 
libres en el quitosano, es la característica que permite la solubilidad de la 
molécula, su bioactividad así como en el desempeño de muchas aplicaciones del 
polímero. [9] 
El quitosano se define como la quitina que ha sido desacetilada en un 60-75% o 
más, punto en el cual se vuelve soluble en ácidos orgánicos. 
1.9.3. Viscosidad. 
El quitosano forma soluciones viscosas en varios ácidos orgánicos. La viscosidad 
de la solución obtenida depende del peso molecular, grado de desacetilación, 
concentración, temperatura, pH, la fuerza iónica y el solvente acido utilizado. [9] 
1.9.4. Solubilidad. 
El quitosano es insoluble en agua pura y en solventes orgánico, pero es soluble en 
soluciones acuosas diluidas en ácidos orgánicos y minerales a condiciones 
específicas. 
Esta disolución, a diferencia de la quitina, es posible por la protonación de los 
grupos amino libres a lo largo de la cadena del polímero, generando así la 
correspondiente sal de quitosano en la solución. [9] Sin embargo, no es únicamente 
el grado de desacetilación lo que influye en la solubilidad sino la distribución de los 
grupos amino en conjunto con el peso molecular. 
Dado que la desacetilación de la quitina da como resultado una estructura irregular 
debido a semicristalinidad de la misma, la distribución de los grupos amino a lo 
largo de la cadena del polímero es también azarosa. [9] 
28 
 
El grado de solubilidad del quitosano no solo varía en función del grado de 
desacetilación, y del peso molecular, sino también de otros factores como son del 
tipo del solvente, la temperatura, el pH, el pK y la fuerza iónica del ácido donde se 
disuelva, así como de la concentración iónica. 
1.10. Aplicaciones del quitosano 
 
A continuación, se presentan las diferentes áreas en que se usa el quitosano: 
a) Química analítica: cromatografías, intercambiadores de iones, absorción de 
iones de metales pesados y absorción de ácidos, fabricación de electrodos 
específicos para metales, etc. [18] 
b) Biomedicina: Membrana de hemodiálisis, saturas biodegradables, sustituyentes 
artificiales de la piel, agente cicatrizante en quemaduras (Mejorando las funciones 
de las células inflamatorias), sistemas liberadores de fármacos, liberación de 
insulina, transporte de agentes anticancerígenos, tratamiento de tumores 
(Leucemia), control del SIDA, etc. [18] 
El quitosano tiene aplicación farmacéutica como matriz de liberación prolongada 
de drogas y en terapia génica, como material bioadhesivo, fungistática y 
hemostática. 
c) Agricultura y ganadería: Son muchísimas las aplicaciones en este campo que 
se han venido desarrollando. [18] 
 
Entre las más comunes tenemos: 
• Recubrimiento de semillas con películas de quitosano para su conservación 
durante el almacenamiento. 
• Sistemas liberadores de fertilizantes. 
• Agente bactericida y fungicida para la protección de plántulas (Inicio de las 
plantaciones). 
29 
 
d) Cosméticos: Es amplia la aplicación de ambos biopolímeros en este campo. Se 
mencionan tres de las más conocidas: 
• Fabricación de capsulas para adelgazar. 
• Aditivo bactericida en jabones, cremas de afeitar, cremas para la piel, pasta 
dental, etc. 
Agente hidratante para la piel, debido a que sus geles pueden suministrar agua y 
evitar la resequedad. Además, el quitosano forma una película que ayuda a 
dosificar otros principios activos. [18] 
e) Industrial: Papel, textil, alimentaria, soporte para inmovilización de enzimas en 
la producción de maltosa, espesante en alimentos, agente de oxidación 
controlada, agente preservante. [18] 
f) Biosensores: Especialmente como soporte para inmovilización de enzimas 
sensibles a un sustrato especifico. [18] Algunos ejemplos son: 
• Sensor para la glucosa en sangre humana, basado en la inmovilización de 
la glucosa oxidasa sobre quitosano, usando adicionalmente azul de prusia. 
• Sensor para la detección de fenoles en aguas de desecho de plantas 
industriales, basado en la inmovilización de la enzima tirosinasa. 
• Sensores basados en la inmovilización de nanoparticulas especialmente 
ordenadas. 
g) Tratamiento de agua: Los principales usos son: 
• Coagulante primario para aguas residuales de alta turbidez y alta 
alcalinidad. 
• Floculante para la remoción de partículas coloidales sólidas y aceites de 
pescado. 
• Captura de metales pesados y pesticidas en soluciones acuosas. Algunos 
copolimeros de injerto del quitosano muestran alta efectividad para remover 
metales pesados, especialmente los derivados de ácidos alquenodioicos. 
• Tratamientos de flotación para la remoción de aceite de pescado en agua y 
gentes filtrantes para piscinas y spas. [18] 
30 
 
La habilidad del quitosano de fijar metales pesados presentes en aguas residuales 
se debe principalmente a que este compuesto presenta una gran cantidad de 
grupos aminos (-NH2) que puede servir como sitios de coordinación para los 
materiales pesados. 
Entre los posibles mecanismos propuestos para la adsorción en materiales 
basados en quitosano se encuentra principalmente el intercambio iónico, la 
atracción hidrofóbica y la adsorción física, los cuales pueden actuar 
simultáneamente. [18] 
1.11. Obtención de quitosano a nivel industrial. 
La materia prima se somete a un pretratamiento, en un tanque con sistema de 
agitación con capacidad de 350 L (Relación 1:5p/v) el cual se lleva acabo con 
agua colorada (0.5 ppm/L) a temperatura ambiente durante 6 hrs; al final de las 
seis horas, la materia prima está preparada para la trituración.[19] 
Para la trituración se utiliza un tamaño de particular no menor de 250µm con la 
finalidad de que se facilite el contacto íntimo entre fases a fin de obtener 
condiciones uniformes de reacción; cuando el tamaño de partícula se reduce por 
debajo del mencionado, la fracción de finos es suspendida en fase liquida, lo que 
dificulta su separación luego de completarse la reacción. 
1.11.1 Primera etapa. 
Con el producto obtenido se inicia la desproteinización en el primer reactor el cual 
tiene una capacidad de 1000 L, utilizando una solución de NaOH a una 
temperatura ambiente en un tiempo de 1h, la relación peso/volumen es de 1:30.[19] 
El residuo de agua proveniente de este proceso contiene elevadas proteínas que 
no se pueden desechar a un ducto de aguas negras (ya que incremente la 
demanda biológica de oxígeno y los costos de tratamiento) sin antes pasar por un 
acondicionamiento. Terminando el proceso de desproteinización es necesario 
lavar la materia prima con una solución libre de sales hasta llegar a un pH =7.[19] 
31 
 
Una vez que la materia prima esta neutralizada se inicia la etapa de 
desmineralización, para la cual se utiliza una solución de HCl a temperatura 
ambiente durante 1h, la relación de peso/volumen es de 1:10. 
Terminando el proceso de desmineralización se repetirá el lavado hasta alcanzar 
el pH =7, ya que si queda retenido acido entre la estructura sólida, se puede 
producir rotura de cadena de la quitina. 
Para eliminar el exceso de humedad se utiliza un secador por aspersión, ya que 
facilita un secado extremadamente rápido debido al tamaño de partícula ya que 
tiene mayor contacto con la superficie del secador. 
1.11.2 Segunda etapa 
Para la segunda etapa se utiliza un tanque con una capacidad de 100 L (relación 
1:4 p/v), utilizando una solución de NaOH 50% p/v a una temperatura de 100°C y 
una atmosfera de nitrógeno en un tiempo de 24 h. 
Después se somete a un lavado con agua potable en un tanque con sistemade 
agitación a una capacidad de 100 L (relación 1:4p/v) a temperatura ambiente 
durante 30 min.[19] 
1.11.3 Tercera etapa 
Se procede nuevamente a eliminar el exceso de humedad en el secador por 
aspersión y al término de esta etapa, el producto final está listo para empaquetar. 
 
 
 
 
 
Figura 7. Diagrama de flujo de la obtención del quitosano 
32 
 
1.12. Biopeliculas de quitosano y recubrimientos 
 
Las soluciones viscosas de quitosano pueden emplearse para la elaboración de 
películas al dejar evaporar el solvente. De esta forma se pueden obtener películas 
individuales o bien recubrimientos sobre los productos en los que se deje evaporar 
las soluciones. [8] 
Las películas de quitosano son biodegradables, biocompatibles, delgadas, 
flexibles, duraderas, fuertes, resistentes y difíciles de romper, tienen valores 
moderados de permeabilidad al agua y son buena barrera para la permeabilidad 
del oxígeno. 
La mayoría de las propiedades mecánicas de las películas de quitosano son 
comparables con las de varios polímeros comerciales de mediana fuerza, como 
los celulósicos. [8] 
En comparación con otros materiales de envasado de alimentos de origen 
biológico, el quitosano tiene la ventaja de ser capaz de incorporar sustancias 
funcionales, tales como minerales o vitaminas y posee actividad antibacteriana. 
Las características importantes de las películas de quitosano es su 
biodegradabilidad. Dicha degradación depende del grado de desacetilación del 
quitosano, ya que un quitosano totalmente desacetilado no es sensible a la acción 
de la enzima. [8] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
Tabla 5. Películas de quitosano y sus características investigadas. 
Formulación Técnica de elaboración. Propiedades reportadas 
Quitosano con 68 ácidos 
diferentes 
Evaporación de solventes y 
filamentos por extrusión 
Solubilidad 
Quitosano de Cangrejo Evaporación Cristalización. 
Quitosano con glicerina 
como plastificante 
Evaporación Permeabilidad y mecánicas 
Quitosano con celulosa y 
glicerol 
Evaporación Mecánicas, permeabilidad 
al agua y biodegrabilidad en 
el suelo. 
Quitosano, pectina, ácido 
láctico y glicerol 
Evaporación Mecánicas y permeabilidad 
Quitosano en ácido acético, 
propionico, fórmico y láctico; 
y polietilglicol como 
plastificante 
Evaporación Mecánicas y Oermeabilidad 
a oxígeno y vapor de agua 
 
Fuente: Pittalis y col., 1984 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
 
CAPITULO II. METODOLOGÍA 
 
En el siguiente apartado se describe la forma en que se lleva a cabo la obtención de las 
películas plastificadas a base de quitosano, que se divide en 6 etapas que son: limpieza 
de materia prima, desmineralización, desproteinizacion, desacetilación y quitosano ver 
figura 7. 
2.1. Método de obtención de películas Plastificadas de quitosano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8. Proceso de obtención de películas plastificadas a base de quitosano. 
 
Camarón 
Materia prima 
Patas Cabeza y Cola 
Exoesqueletos 
Desmineralización Triturado Tamizado 
Filtrado 
Neutralización 
Desproteinización 
Filtrado 
Neutralización 
Desacetilación 
Neutralización 
Quitosano 
Quitina 
Películas Plastificadas 
35 
 
2.2. Preparación de las muestras 
 
Para la recolección de las muestras, de los desechos de camarón se obtuvieron 
de las cooperativas pesqueras de Tamiahua y Vega de la Torre del estado de 
Veracruz, de los restaurantes de comida marina (El pescador, el pirata) de la 
ciudad de Poza Rica Veracruz (Ver figura 9). 
 
Figura 9. Ubicación de recolección de materia prima. 
 
2.2.1 Limpieza de materia prima 
Para la limpieza de la materia prima, se sumergió los exoesqueletos de camarón 
en agua corriente a temperatura ambiente para poder derretir el hielo formado por 
la baja temperatura de su almacenamiento previo, retirándole cabeza, patas, cola 
y cualquier residuo de materia orgánica que puedan contener (Ver figura 10). 
 
Figura 10. Limpieza de la materia prima 
 
36 
 
 
2.2.2 Secado 
Para el secado de las muestras se procedió a secar en el sol los exoesqueletos 
obtenidos por un tiempo de cinco horas aproximadamente hasta que estuvieran 
completamente secas y de fácil manejo al triturar. 
 
Figura 11. Secado de los exoesqueletos. 
2.2.3 Triturado 
Para el triturado se retiraron los exoesqueletos de su exposición al sol, y se colocó 
en un mortero de cerámica hasta formar un polvo fino, posteriormente se procedió 
a tamizar para obtener partículas de un tamaño no menor de 250µm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12. Triturado de exoesqueletos. 
37 
 
2.3 Obtención de quitina y quitosano. 
 
1.- Se realizó la preparación de las soluciones de HCl 0.6N y NaOH al 1% y 50%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Preparación de soluciones. 
2.- Se agregó la muestra obtenida ya tamizada en 600 ml de HCl a 30°C con 
agitación constante por un lapso de 3 horas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 14. Desmineralización de exoesqueletos 
 
 
38 
 
3.- Una vez transcurrido el tiempo, se neutralizo la muestra con agua destilada 
hasta llegar a un pH neutro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15. Filtrado y neutralizado de los exoesqueletos 
 
4.- Una vez filtrada la muestra se colocó en 600 ml de NaOH al 1% por 24 horas a 
temperatura ambiente con agitación constante, para llevar a cabo el proceso de 
desproteinizacion. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16. Desproteinización de exoesqueletos 
 
39 
 
 
5.- Se repitió el proceso de neutralización y se filtró reteniendo la quitina en el 
papel filtro, para proceder a su almacenamiento en un recipiente a temperatura 
ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17. Quitina obtenida del proceso 
 
6.- La quitina obtenida se colocó en NaOH al 50% por un lapso de 2 horas a 60°C 
con agitación constante posteriormente se esperó a que la muestra recuperara su 
temperatura normal (30°C) y se repitió el proceso con la misma solución en un 
tiempo de 2 horas a 100°C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18. Desacetilacion de la quitina 
40 
 
7.- Una vez que se volvió a repetir el proceso de filtración y neutralización 
nuevamente hasta llegar a un pH neutro, se deja secar a temperatura ambiente, 
para la obtención del quitosano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 19. Filtrado y neutralización del quitosano Figura 20. Quitosano obtenido 
 
2.4. Obtención de películas 
 
1.-Para la obtención de la película de quitosano se pesaron 5 g del quitosano 
seco, para posteriormente mezclarlos con 100 ml de H2O con agitación constante 
por aproximadamente 5 minutos o hasta la formación de una pasta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 21. Pesado del quitosano. 
41 
 
2.- A la pasta formada de quitosano se le agrego 100 ml de una solución de ácido 
acético al 5% (v/v) formándose un gel viscoso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 22. Obtención de gel de quitosano. 
 
3.- Este gel se colocó en un molde (caja Petri de plástico de 8.2 cm de diámetro), 
para después mantenerse a temperatura ambiente y en ausencia de luz, hasta la 
obtención de las películas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23. Vaciado del gel en caja Petri Figura 24. Película de quitosano obtenida 
42 
 
2.5. Determinación de parámetros de calidad. 
 
2.5.1. Porcentaje de humedad 
Para la obtención del porcentaje de humedad se introdujeron 2 g de muestra en 
una estufa de cultivo (TDC70 70x100x70) a 105°C durante 24 horas. [20] 
 
2.5.2. Porcentaje de materia insoluble 
Para la obtención del porcentaje de materia insoluble se determinó disolviendo 
quitosano 0.5% (p/v), en una solución de ácido acético 0.1 M con agitación 
constante de 200 rpm, durante 24 horas, para después ser filtrado y secado. 
 
2.5.3. Rendimiento global. 
Para la determinación del rendimiento global (RG) del proceso de obtención de 
quitina y quitosano se utilizóla siguiente ecuación: 
�� = ���� × 
 
Donde: 
RT = Cantidad en gramos de la muestra con la que se comenzó el proceso 
RR = Cantidad en gramos del producto final (quitina/quitosano) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ec. (1) 
43 
 
CAPITULO III RESULTADOS 
 
En este capítulo se muestran los resultados experimentales de esta investigación. 
Como primer punto se presentan los resultados de la obtención de quitina y 
quitosano, de ahí los resultados de las películas plastificadas obtenidas. 
 
3.1. Resultados de la obtención de quitina y quitosano. 
 
A continuación en la tabla 6 se muestran la cantidad de quitina y quitosano 
obtenidas respectivamente de los exoesqueletos de camarón con las pruebas de 
desmineralización y desproteinización. 
 
Tamaño 
de 
muestra 
sin 
limpiar 
(g) 
Tamaño 
de 
muestra 
limpia 
(g) 
Tamaño 
de 
muestra 
triturada 
(g) 
Tamaño 
de 
muestra 
tamizada 
(g) 
Tipo de prueba Tiempo 
(hrs) 
Cantidad 
de 
quitina 
Obtenida 
(g) 
Cantidad 
de 
quitosano 
obtenida 
(g) 
13800 5250 103.155 94.185 
Desmineralización 3 
20.8203 6.287 
Desproteinización 24 
 
Tabla 6. Cantidad de quitina y quitosano obtenidas 
44 
 
 
Figura 25. Cantidad de quitina y quitosano obtenidas 
 
En la figura 25 se puede observar la cantidad de quitosano obtenido desde la 
muestra recolectada de exoesqueletos hasta el final del proceso de su obtención. 
3.2. Resultados de parámetros de calidad 
 
Resultados de porcentaje de humedad y material insoluble. 
En la tabla 7 se muestran los resultados de la determinación del porcentaje de 
humedad y materia insoluble, en la misma tabla se incluyen valores reportados 
para muestras comerciales de quitosano de alta y media masa molecular. 
Tabla 7. Porcentaje de humedad y material insoluble del quitosano obtenido y muestras 
comerciales. 
Muestra Humedad (%) Material Insoluble (%) 
En este trabajo 10.37 1.08 
Alta masa molecular 11.69 0.34 
Media masa molecular 13.67 0.94 
 
 
 
13.8
5.25
0.103155
0.094185
0.0208203
0.008873
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tamaño de muestra sin limpiar (kg)
Tamaño de muestra limpia (kg)
Tamaño de muestra triturada (kg)
Tamaño de muestra tamizada (kg)
Cantidad de quitina obtenida (kg)
cantidad de quitosano obtenida (kg)
45 
 
 
Como se puede observar el porcentaje de humedad es menor al que se tiene en 
las muestras comerciales, la perdida de agua en la muestra es debido a procesos 
tanto químicos como físicos a los que se someten durante la obtención del 
quitosano, durante la trituración la eliminación del contenido de hidratos es 
resultado del calentamiento localizado por fricción. 
También se considera la eliminación de grupos acetilo como resultado de la 
desacetilación termoalcalina de la quitina que genera grupos amino libres en 
cadena polimérica y es un sitio sensible a la formación de puentes de hidrogeno 
con el oxígeno de radicales libres ‘OH, la posibilidad de formación de moléculas de 
agua disminuye debido a una menor presencia de grupos amino. 
La concentración de material insoluble es superior a la de las muestras 
comerciales. Tomando en consideración la presencia de material orgánico se 
puede justificar este resultado. 
 
Resultados de rendimiento global. 
En los siguientes cálculos podemos observar el rendimiento que se obtuvo tanto 
de quitina como del quitosano utilizando la formula anteriormente mencionada. 
 
Quitina �� = . × % � � � � = . 
 
Quitosano �� = . × % � � � � = . 
46 
 
 
Figura 26. Rendimiento obtenido en quitina y quitosano. 
 
El rendimiento porcentual (Figura 26) se calculó con la ecuación (1) donde los 
rendimientos real y teórico son: 13800 y 6.287g respectivamente, por lo tanto, el 
rendimiento global es del 0.04, lo cual demuestra que se obtiene quitosano en bajo 
porcentaje de rendimiento. 
 
 
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
Quitina Quitosano
% rendimiento
47 
 
CONCLUSIONES 
 
En base a los resultados obtenidos, se concluye que se ha conseguido un 
quitosano con calidad media/alta ya que los valores de humedad y material 
insoluble siendo estos 10.37% y 1.08%, respectivamente, no se encuentran muy 
por encima de los necesarios en comparación con el quitosano comercial 
(13.67%-11.69% de humedad y 0.94%–0.34% de material insoluble). 
De acuerdo con el resultado obtenido del rendimiento global se observa una muy 
baja cantidad de porcentaje de rendimiento (0.04%), esto nos indica que se 
requeriría una gran cantidad de materia prima para obtener una aceptable 
cantidad de quitosano, basándonos en la investigación previamente hecha 
podemos decir que el bajo rendimiento se puede deber a diversos factores como 
lo puede ser, el tipo de materia prima utilizado (exoesqueleto de camarón), la 
región y temporada en la cual se obtuvo. 
Las materias primas obtenidas en los comercios de comida marina en la región 
Norte de Veracruz normalmente utilizan el camarón tipo cristal, el cual contiene 
una cantidad muy reducida de quitina, en base a este tipo de información, se 
propone utilizar otro tipo de exoesqueletos para la obtención de quitina y quitosano 
en esta región, siendo una opción el exoesqueleto de la jaiba, dado que esta 
contiene gran cantidad de quitina en su sistema. 
Para trabajos futuros se podría obtener la caracterización de las películas de 
quitosano, tomando en cuenta su tiempo de degradación en las diferentes 
estaciones del año, para verificar su ciclo de vida y así complementarse con el 
análisis económico a nivel laboratorio y a nivel industrial. 
Se propondría en base a los resultados obtenidos la unión de una cadena de 
restaurantes con una futura empresa productora de este tipo de bioplásticos, para 
así poder tener una cantidad aceptable de materia prima y por consecuente mayor 
cantidad de producto final (películas de bioplastico). 
Se ha logrado obtener de manera exitosa películas plastificadas a base de 
quitosano, teniendo una textura sin relieves, sin aroma y de fácil manejo. 
48 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
[1] La Jornada Económica (2013). El impacto de los plásticos en el ambiente. Sitio 
Web: http://www.jornada.unam.mx/2013/05/27/eco-f.html 
[2] Ciencia y Tecnología (2013). Con Biopolímeros mejoran las prácticas 
ambientales. Sitio Web: http://agenciadenoticias.unal.edu.co/detalle/article/con-
biopolimeros-mejoran-las-practicas-ambientales.html 
[3] L. G. Parada, G. D. Crespín, R. Miranda e I. Katime, Rev. Latinoam. Polím. 5, 1 
(2004) 
[4] ZEAplast. Productos Biodegradables. Sitio Web: 
http://www.zeaplast.cl/plasticos-biodegradables/historia-de-los-bioplasticos++-20 
[5] Remar, Red de Energía y Medio Ambiente (2011). Introducción a los 
bioplasticos. Sitio Web: www.remar.com 
[6] Blanca Iris Romero Rodríguez (2003). Análisis del ciclo de vida y gestión 
ambiental. Sitio Web: https://www.ineel.mx/boletin032003/tend.pdf 
[7] Producción y Gestión del compost (2000). Sitio Web: 
http://digital.csic.es/bitstream/10261/16792/1/2000%20Compost%20CIEMAT.pdf 
[8] Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad central de Venezuela (2010). 
Degradación de películas plastificadas de quitosano a partir de conchas de 
camarón. Sitio Web: 
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-
40652010000200014 
[9] Generalidades de la Quitina y Quitosano (2007). Sitio Web: 
Www.uson.com/Quitosano 
[10] Juan D. Giraldo. Futuro para la Quitina y el Quitosano (2013). Sitio Web: 
https://www.researchgate.net/profile/Juan_Giraldo9/publication/277302279_UN_F
UTURO_PARA_LA_QUITINA_Y_EL_QUITOSANO/links/55660ee708aeab77721c
b710.pdf 
[11] Investigación y desarrollo (2000). Quitina y Quitosano. Sitio web: 
http://invdes.com.mx/anteriores/Noviembre2000/htm/quitina.html 
[12] Teresa Elizabeth Santos Castañeda (2017). “Plástico a base de Quitosano”. 
Sitio Web: http://www.muciza.com.mx/project/plastico-a-base-de-cascara-de-
camaron/ 
[13] RINAUDO M. Chitin and chitosan: propertiesand applications. CERMAV-
CNRS, Affiliated with Joseph Fourier University, France. Progress in polymer 
science. 31: 603-632, 2006. 
49 
 
[14] Anuario estadístico de acuacultura y pesca 2011. Comisión nacional de 
Acuacultura y Pesca. Sitio Web: 
http://www.gbcbiotech.com/genomicaypesca/documentos/industria/SAGARPA%20
Anuario%20Estadistico%20de%20Acuacultura%20y%20Pesca%202011.pdf 
[15] Revista “Saber”. Avances en la química (2011). Sitio Web: 
http://erevistas.saber.ula.ve/avancesenquimica 
[16] Quitina y Quitosano: Obtención, caracterización y aplicaciones‖ Autor: Ana 
Pastor de Abram Editorial: Pontificia Universidad Católica del Perú/Fondo Editorial 
2004 
[17] "Métodos de extracción de quitina a partir de cáscara de camarón‖ Autores: 
Saavedra, Araceli Pinelli; Guillén, Alma Rosa Toledo; Brauer, Ingrid Rebeca 
Esquerra; Silva, Alma Rosa Luviano; Ciapora, Inocencio Higuera. 
[18] Sociedad Mexicana de Ciencia y Tecnología de superficies y Materiales 
(2009). Obtención de Quitosano a partir de exoesqueletos de camarón. Sitio Web: 
http://smcsyv.fis.cinvestav.mx/supyvac/22_3/SV2235709.pdf 
[19] Obtencion a nivel industrial del quitosano. Sitio Web: 
http://www.ciad.mx/content/view/173/1/ 
[20] NMX-F-083-1986 Alimentos. Determinacion de humedad productos 
alimenticios. Foods. Moisture in food products. Determination. Normas mexicanas. 
Direccion general de normas.