Efecto de variables fisicoquímicas en la elaboración y calidad de jabón obtenido a partir de aceite residual de uso doméstico analizado por imágenes hiperespectrales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 
ESCUELA DE POSTGRADO 
MAESTRIA EN CIENCIAS 
MENCION EN BIOTECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL Y 
AMBIENTAL 
 
 
 
 
Efecto de variables fisicoquímicas en la elaboración y calidad 
de jabón obtenido a partir de aceite residual de uso doméstico 
analizado por imágenes hiperespectrales 
 
 
AUTOR: 
 
Ing. Joe Richard Jara Vélez 
 
ASESOR: 
 
 Ing. Dr. Raul Benito Siche Jara 
 
N° DE REGISTRO: 
 
 
TRUJILLO – PERU 
2017 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 
ESCUELA DE POSTGRADO 
MAESTRIA EN CIENCIAS 
MENCION EN BIOTECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL Y 
AMBIENTAL 
 
 
 
 
Efecto de variables fisicoquímicas en la elaboración y calidad 
de jabón obtenido a partir de aceite residual de uso doméstico 
analizado por imágenes hiperespectrales 
 
 
AUTOR: 
 
Ing. Joe Richard Jara Vélez 
 
ASESOR: 
 
 Ing. Dr. Raul Benito Siche Jara 
 
N° DE REGISTRO: 
 
 
 
TRUJILLO – PERU 
2017 
4 
 
“Efecto de variables fisicoquímicas en la elaboración y calidad de jabón obtenido a partir 
de aceite residual de uso doméstico analizado por imágenes hiperespectrales.” 
 
 
 
JURADO CALIFICADOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRESIDENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SECRETARIO MIEMBRO 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
DEDICATORIA 
 
 
A los seres más queridos que son mis 
padres, Nicolás Jara Carrera que me mira 
riendo desde el cielo y Rafaela Inés 
Vélez de Jara…………Especial a ti, Mi 
morena de ojos negros, que sin tu 
esfuerzo, cariño y sabios consejos en los 
momentos más difíciles de mi efímera 
vida no hubiera sido posible la ejecución 
y conclusión de esta obra. A ti madre 
querida……!!!!!!!! 
 
 
 
 
 
 
……A ella que en algún momento de mi 
vida estuvo conmigo y me inspiró 
confianza y regocijo en los momentos 
más difíciles, cuando creí que mi mundo 
se derrumbaba en este reciente espacio 
de mi vida y a mis amigos que 
depositaron su confianza en mí y 
estuvieron pendientes de la realización y 
culminación de este trabajo, un salud 
Grande para mis dos Juanes. 
 
 
 
 
A mis dos retoñitos, mi Rodrigo Samir y 
mi Alelí Merkel…uyuyuy a ellos que me 
alegran mis días aun cuando estuve 
realizando esta obra…a ellos que se 
atrevieron a estar conmigo, que Dios me 
los ilumine y me los haga muy 
humanos….los amo mis niños de abril, y 
siempre bailaré con sus sombras sin 
parar…..!!! 
 
 
 
 
A mis hermanos: Luis Enrique, Robert 
William, Jhovanna Merly, Jhonny 
Daniel por tenerme paciencia. A mis 
queridos sobrinos hermanos, Andy, 
Adderlli Jerson. Éxito en todo… 
 
 
 
……Los caminos son difíciles y hay que 
aprender a quitar las piedras del camino 
por muy pesadas que estas sean….el 
mañana te dará sorpresas… 
 
 
 
 
6 
 
AGRADECIMIENTO 
A Dios por dar me la fuerza y paciencia a lo largo de mi vida y la Virgen de Guadalupe 
por cubrirme con su manto fortalecedor e interceder por mí ante Dios. A ella que con su 
caricia y consejos me guían en este largo trajinar. 
 
Al Dr. Raúl Benito Siche Jara por la orientación, y por su paciencia que muchas veces 
quebrante durante todo el proyecto. A ese insistir porque yo concluya el trabajo 
empezado. 
 
Al Dr. Paulino Ninaquispe Zare por estar pendiente de este trabajo y por qué yo lo culmine 
lo antes posible…y por preocuparse por mi futuro Profesional en este Perú hermoso, 
cuando le comentaba mis inquietudes por volver a tierras gauchas (Argentina)…muchas 
gracias ing. de todo corazón. 
 
Y de algún modo un agradecimiento a todos los docente de la maestría y en especial al 
Dr. Padilla y el Dr. Gonzales que inculcaron en mi las ganas de seguir el camino trazado 
aun en las dificultades. Y por aconsejarme que hacer dentro de ella. 
 
A todas las mujeres y hombres que laboran en laboratorio de la escuela de ingeniería 
agroindustrial, ya que me brindaron su apoyo incondicional en el momento que requerí 
de sus ayudas en el transcurso de la ejecución experimental de la tesis, en especial, a ti 
Greta por apoyarme en la programación de los datos. 
 
A mi Perú lindo por albergarme en su terruño y brindarme de un gran bagaje cultural que 
gracias a eso me permitió realizarme en un país extranjero… 
 
7 
 
INDICE 
LISTA DE CUADROS X 
LISTA DE FIGURAS XI 
RESUMEN XII 
ABSTRACT XIII 
I. INTRODUCCION 14 
1.1. Antecedentes 14 
1.2. Realidad problemática 19 
1.3. Justificación 19 
1.4. Objetivos 20 
1.4.1 Objetivos generales 20 
1.4.1 Objetivos específicos 21 
1.5. Jabón 21 
1.5.1. Concepto 21 
1.5.2. Función del Jabón 21 
1.5.3. Características del jabón 22 
1.5.4. Saponificación 22 
1.5.5. Métodos de fabricación de jabón 23 
1.5.5.1. Reacción química 23 
1.5.5.2. Temperatura del proceso 24 
1.5.6. Proceso de fabricación 25 
1.5.7. Clasificación de jabón 26 
1.5.8. Aceite y grasas 26 
1.5.9. Álcalis 28 
1.5.10. Agua 28 
1.5.11. Factores que determinan la calidad del jabón 29 
1.5.11.1. Aditivos 29 
1.5.11.2. Colorantes y perfumes 29 
1.5.11.3. Ácidos grasos 30 
1.5.11.4. El pH 30 
1.5.11.5. La Temperatura 30 
1.5.11.6. Cantidad de NaOH 31 
1.5.11.7. Salado 31 
8 
 
1.5.11.8. Tiempo y Agitación 31 
II. MATERIALES Y METODOS 32 
2.1. Ubicación 32 
2.2. Materiales y equipos 32 
2.2.1. Equipos 32 
2.2.2. Materiales 32 
2.3. Métodos y técnicas 33 
2.3.1. Materia prima 33 
2.3.2. Esquema experimental 33 
2.3.3. Diseño de contrastación 34 
2.3.3.1. Medición de la variable textura 37 
2.3.3.2. Análisis del sistema de imágenes Hiperespectrales 37 
2.3.3.2.1. Configuración y componentes del Sistema de imágenes 37 
 hiperespectrales 
2.3.3.2.2. Adquisición de la imagen 38 
2.3.3.2.3. Procesamiento de la imagen 39 
2.3.3.2.3.1 Corrección de la imagen hiperespectral 39 
2.3.3.2.3.2 Segmentación de la imagen. 39 
2.3.3.2.3.3 Extracción del espectro de calibración 40 
2.3.3.2.4. Análisis de datos espectrales 40 
2.3.3.2.5. Selección de longitud de onda. 41 
2.3.3.2.6. Visualización de la imagen química 42 
2.3.4. Descripción del proceso para la obtención de jabón 42 
2.3.5. Determinación de análisis fisicoquímicos 44 
2.3.5.1. Densidad relativa 44 
2.3.5.2. Humedad 44 
2.5.4.2. pH 45 
2.3.5.3. Índice de saponificación 45 
2.3.5.4. Materia insaponificable 45 
2.3.5.5. Índice de acidez 46 
III. RESULTADOS Y DISCUSION 47 
3.1. Caracterización físico-química del aceite residual 47 
3.2. Análisis de textura y pH del jabón comercial y jabón elaborado 
a partir del aceite residual 49 
9 
 
3.3. Análisis de las variables significativas de la primera etapa 55 
3.3.1. Análisis para el pH 55 
3.3.2. Análisis para textura 56 
3.4. Análisis de las variables significativas de la segunda etapa 59 
3.4.1. Construcción de modelos PLSR para la predicción del pH y la textura 59 
3.4.2. Selección de longitudes de onda más influyentes y 61 
 construcción de modelos simplificados de PLSR y MLR 
3.4.3. Comparación y evaluación de los modelos PLSR completos 65 
 y modelos simplificados PLSRy MLR 
3.4.4. Optimización de los parámetros independientes en la producción 67 
de jabón 
4. CONCLUSION 69 
6. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 71 
7. ANEXOS 76 
ANEXO 1 77 
ANEXO 2 80 
ANEXO 3 81 
ANEXO 4 82 
ANEXO 5 83 
ANEXO 6 84 
ANEXO 7 85 
ANEXO 8 87 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE CUADROS 
Cuadro 1. Matriz de diseño ortogonal 34 
Cuadro 2. Valores usados en la primera etapa para la elaboración de jabón 35 
Cuadro 3. Planeamiento ortogonal para las respuestas dependientes (Textura y pH) 35 
Cuadro 4. Análisis de varianza. ANOVA 36 
Cuadro 5. Coeficiente de regresión para la respuesta Y1 36 
Cuadro 6. Caracterización fisicoquímica del aceite residual 47 
Cuadro 7. Caracterización fisicoquímica del aceite de vegetal comestible 48 
Cuadro 8. Medida de la textura y pH de jabón comercial 49 
Cuadro 9. pH de algunas marcas de jabones comerciales y de laboratorio médico. 49 
Cuadro 10. Textura y pH de los jabones obtenidos a partir de aceite residual en la 
primera etapa 51 
Cuadro 11. Textura y pH de los jabones obtenidos a partir de aceite residual en la 
segunda etapa. 52 
Cuadro 12. ANOVA del modelo para el pH del jabón experimental 55 
Cuadro 13. Análisis de los Efectos para el pH. 56 
Cuadro 14. Condición de optimizan la relación S/N para el pH 56 
Cuadro 15. ANOVA del modelo para la Textura del jabón experimental 57 
Cuadro 16. Análisis de los Efectos para la Textura. 57 
Cuadro 17. Condición que optimizan la relación S/N para la textura. 58 
Cuadro 18. Valores usados en DCCR para la elaboración de jabón en 
la segunda etapa 59 
Cuadro 19. DCCR de los valores seleccionado para la elaboración de 
jabón en la segunda etapa 59 
Cuadro 20. VE y MSEP en hasta VL de los modelos de espectro simplificada para 
predicción de pH y textura en los jabones experimentales. 64 
Cuadro 21. Resultados estadísticos de los modelos 66 
Cuadro 22. ANOVA del modelo ajustado para el pH en el jabón producido 68 
Cuadro 23. ANOVA del modelo ajustado para la textura en el jabón producido 68 
Cuadro 24. Condición que optimizan la relación de las variables independientes 
y las variables dependientes 69 
 
11 
 
LISTAS DE FIGURAS 
Figura 1. Reacción de saponificación 23 
Figura 2. Reacción de neutralización de ácido grasos libres 24 
Figura 3. Reacción del metiléster con hidróxido de sodio 24 
Figura 4. Esquema experimental para la elaboración de jabón 33 
Figura 5. Componentes del sistema de adquisición de imágenes hiperespectrale 
mediante el enfoque en línea (pushbroom) 38 
Figura 6. Principales pasos del procedimiento experimental 42 
Figura 7. Flujograma del proceso de elaboración del jabón 44 
Figura 8. Superficie de respuesta para el pH (a) y textura (b) en función de la 
relación solución NaOH/aceite y el %NaOH. 53 
Figura 9. Jabón obtenido a partir de aceite residual del tratamiento 1, 2, 3 y 4 53 
Figura 10. Jabón obtenido a partir de aceite residual de tratamiento 5, 6, 7 y 8. 54 
Figura 11. Curva de evolución de la fuerza de aplicación vs el tiempo a los jabones 
de la primera etapa. 54 
Figura 12. Efectos principales para la relación Señal/Ruido en el pH. 56 
Figura 13. Efectos principales para la relación Señal/Ruido en la textura. 58 
Figura 14. Varianza explicada (a) y MSEP (b) de los modelos de espectro completo 
para la predicción de parámetros de calidad del jabón: pH y textura. 60 
Figura 15. Coeficiente β vs longitud de onda de los modelos de espectro completo 
para la predicción de parámetros de calidad en el jabón. (a) pH y (b) textura. 62 
Figura 16. Varianza explicada (a) y MSEP (b) de los modelos de espectro 65 
simplificado para la predicción de parámetros de calidad del jabón: pH y textura. 
Figura 17. Parámetros observado y predichos por los modelos PLSR en los conjuntos 
 de calibración y validación en jabones: (a) pH y (b) textura. 67 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
RESUMEN 
En el presente trabajo se utilizó aceite residual para la elaboración de jabón, proveniente 
de los centros gastronómicos como materia prima. El estudio se realizó en dos etapas. La 
primera consistió en encontrar las condiciones favorables para la elaboración de jabón 
aplicando un planeamiento ortogonal Taguchi para seis variables. Del el análisis de 
varianza de los modelos y los efecto de la relación Señal/Ruido, con significancia y falta 
de ajuste con un 95 % de confianza (p ≤ 0,05), se seleccionó el %NaOH de la solución 
caustica con respecto al aceite y la relación solución NaOH/aceite con p de 0,0118 y 
0,0105 respectivamente. En la segunda etapa se aplicó metodología de superficie de 
respuestas para los tratamientos, las cuales se analizaron mediante imágenes 
hiperespectrales además del pH y la textura. Las imágenes hiperespectrales en modo de 
reflectancia con enfoque en línea (Pushbroom) se midieron en un rango de longitud de 
onda de 896-1704 nm y fueron evaluadas en la determinación no destructiva para predecir 
el pH y textura. Los datos espectrales se analizaron utilizando Regresión de Mínimos 
Cuadrados Parciales (PLSR). Usando el espectro completo en jabón se obtuvieron 
coeficientes de determinación (R2) para predecir el pH y la textura de 74,76 % y 58,61 % 
con un error estándar de calibración (SEC) de 0,023 y 13,307 g, y un error estándar de 
predicción (SEP) de 0,182 y 128,648 g, respectivamente. Se construyeron modelos 
simplificado PLSR y de regresión lineal múltiple (MLR) utilizando solo las longitudes 
más influyentes en la predicción de los parámetros de calidad; pero solo el modelo 
simplificado para el pH donde se seleccionaron las longitudes de onda correspondientes 
a los 5 mayores y 5 menores coeficientes β. Siendo los coeficientes de determinación (R2) 
para la predicción del pH de los PLSR y MLR de 75,92 y 76,25 con SEC de 0,023 y 
0,022, y un SEP de 0,210 y 0,156 respectivamente. Se determinó el análisis de varianza 
de los modelo para la optimización de las variables respuestas pH y textura, con 
significancia de la regresión y la falta de ajuste con un 95 % de confianza (p ≤ 0,05), con 
una regresión significativa con ajustes de un 94,26 y 95,36 % respectivamente. Los 
parámetros independientes óptimos arrojados por el programa Minitab 16 son: %NaOH 
con respecto al aceite de 14,080 y relación solución NaOH/aceite de 0,3 manteniendo 
constante la temperatura (30 °C) y la agitación (900 rpm) por un tiempo de saponificación 
(8 min), con incorporación de 50 mL de solución de NaCl al 20 % 2 min antes de 
terminado el proceso. 
13 
 
ABSTRACT 
In the present work residual oil was used for the elaboration of soap, originating from the 
gastronomic centers as raw material. The study was performed in two stages. The first 
one consisted of finding the favorable conditions for soap making using Taguchi 
orthogonal planning for six variables. From the analysis of variance of the models and 
the effect of the Signal/Noise ratio, with significance and lack of fit with 95 % confidence 
(p ≤ 0,05), the %NaOH of the caustic solution was selected with respect to oil ratio and 
the NaOH / oil solution ratio with p of 0,0118 and 0,0105 respectively. In the second 
stage, response surface methodology was applied for the treatments, which were analyzed 
by hyperspectralimages in addition to pH and texture. The hyperspectral images in 
reflectance mode with inline focus (Pushbroom) were measured in a wavelength range of 
896-1704 nm and were evaluated in non-destructive determination to predict pH and 
texture. Spectral data were analyzed using Partial Least Squares Regression (PLSR). 
Using the full soap spectrum, determination coefficients (R2) were obtained to predict the 
pH and texture of 74,76 % and 58,61 % with a standard calibration error (SEC) of 0,023 
and 13,307 g, and a standard prediction error (SEP ) of 0,182 and 128,648 g, respectively. 
Multiple PLSR and multiple linear regression (MLR) models were constructed using only 
the most influential lengths in the prediction of quality parameters; but only the simplified 
pH model where the wavelengths corresponding to the 5 major and 5 lower β coefficients 
were selected. The determination coefficients (R2) for the pH prediction of PLSR and 
MLR of 75,92 and 76,25 with SEC of 0,023 and 0,022, and a SEP of 0,210 and 0,156, 
respectively. We determined the analysis of variance of the models for the optimization 
of the variables pH and texture responses, with significance of regression and lack of fit 
with 95 % confidence (p ≤ 0,05), with a significant regression with adjustments of 94,26 
and 95,36 % respectively. The optimum independent parameters set by the Minitab 16 
program are: %NaOH with respect to oil of 14,080 and NaOH/oil solution ratio of 0,3, 
keeping the temperature constant (30 °C) and agitation (900 rpm) for a saponification 
time (8 min), with the addition of 50 mL of 20 % NaCl solution 2 min before the end of 
the process. 
 
 
14 
 
I. INTRODUCCION 
1.1. Antecedentes 
Los atributos externos tales como el tamaño, la forma, el color y textura superficial 
pueden ser evaluados fácilmente mediante análisis de imágenes, pero la predicción de 
parámetros como el contenido de humedad, contenido de grasa o de proteínas es difícil 
mediante otras tecnologías (Du y Sun, 2004). Las imágenes hiperespectrales (HSI: 
hyperspectralimaging), también llamadas imágenes espectroscópicas o espectrometría 
de imágenes, constituyen una potente técnica espectroscópica, no invasiva, que 
consiste en la adquisición simultánea de imágenes espaciales en muchas bandas 
espectrales contiguas medidas a partir de una plataforma de operación remota 
(Schaepman, 2007). La naturaleza combinada de las imágenes y la espectroscopía, 
proporciona simultáneamente las características físicas y geométricas como forma, 
tamaño, apariencia y color de la muestra bajo análisis, así como la composición 
química de la misma a través del análisis espectral (ElMasry, Kamruzzaman, Sun 
y Allen, 2012). 
Todas las características espaciales de las muestras bajo análisis pueden ser vistas 
en diferentes longitudes de onda (dimensión espectral), por lo que una imagen puede 
ser analizada en una sola longitud de onda o haciendo una combinación de diferentes 
longitudes de onda. Ninguna imagen en una sola longitud de onda tiene la información 
suficiente para describir completamente un producto, lo que explica la ventaja de las 
HSI en el análisis de alimentos debido a la complejidad en sus estructuras y su 
composición (ElMasry et al., 2012; Kim, Kim, Chen y Kong, 2004). 
El principio básico de las HSI es que todas las muestras reflejan, dispersan, 
absorben y emiten energía electromagnética obteniendo diferentes patrones en 
longitudes de onda específicas debido a la diferencia en su composición química y 
estructura física. Para un constituyente, si el porcentaje de reflectancia se representa 
frente a la longitud de onda, la curva resultante se conoce como “firma espectral” o 
“espectro de huella digital” de ese constituyente. Cada constituyente tiene una firma 
espectral característica que informa sobre su composición química, que puede ser 
utilizada para caracterizar, identificar y discriminar entre clases o tipos, en cada píxel 
de la imagen (Shaw y Manolakis, 2002). 
15 
 
Weinstock, Janni y Hagen (2006) han evaluado la composición química en granos 
de maíz, mediante la adquisición de imágenes de reflectancia en un rango espectral de 
950-1700 nm, para predecir las concentraciones de derivados de ácido oleico en el 
germen o núcleo del grano. Similar al estudio de ácidos grasos insaturados en semillas 
de sésamo (Xien, Wang y He, 2014), trabajando en un rango de longitudes de onda 
entre 921-1663 nm. 
Naganathan et al. (2008 a y b), obtuvieron HSI en rangos espectrales de 400-1000 
y 900-1700 nm respectivamente, para predecir la terneza de la carne después de 14 
días de envejecimiento, carne que fue cocida en forma de filetes. Las HSI obtenidas se 
relacionaron con valores convencionales de terneza obtenidas mediante fuerza de 
cizallamiento de la rebanada cocida. Se predijeron las distintas categorías de las 
muestras cárnicas en función de la terneza. La precisión de la predicción por este 
método fue del 96,4 %, clasificando las rebanadas de carne en tres categorías: suave, 
intermedio y duro (Naganathan et al., 2008a). Por otro lado, se identificaron algunas 
longitudes de onda (1074, 1091, 1142, 1176, 1219, 1365, 1395, 1408 y 1462 nm) 
correspondientes a la absorción de grasa, proteína y agua, aunque la precisión global 
de la predicción de la terneza fue sólo del 77 % (Naganathan et al., 2008b). 
Es bien conocido que las concentraciones de grasa y agua pueden variar en 
diferentes partes del mismo filete (carnes), en tal sentido la búsqueda de un sistema 
que proporcione la composición química exacta y su distribución espacial en tiempo 
real, que permita una supervisión en línea, constituyen una necesidad para garantizar 
una adecuada clasificación y control en los procesos de elaboración, como el control 
de grasa y NaCl durante el salado y ahumado de salmón descrito por Segtnan et al. 
(2009), quienes obtuvieron modelos de predicción de NaCl con r = 0,97 y un error de 
predicción de 1,96 % para la predicción de la grasa. 
Del mismo modo es posible la determinación del contenido de grasa intramuscular 
en carne de cerdo mediante la utilización de las HSI de una manera no destructiva en 
un rango espectral de 1193-1217 nm (Huang, Liu, Ngadi y Gariépy, 2014). El 
contenido de grasa intramuscular influye en la calidad de la carne de cerdo, afectando 
el sabor y la jugosidad e incluso en cuestiones relacionadas con la salud, parámetros 
determinantes en la satisfacción del consumidor. Por lo tanto, diferentes niveles de 
contenido grasa pueden dar lugar a diferentes niveles de aceptación del consumidor. 
16 
 
Fuentes y Núñez (2010) en su trabajo de investigación compararon jabones 
elaborados a partir de aceite que se obtuvieron artesanalmente y con hexano, las cuales 
se les caracterizaron fisicoquímicamente obteniéndose tanto para ambos un índice de 
saponificación de 226,0 mg KOH/g aceite, también se les determinó la densidad 
relativa y la materia insaponificable. A los jabones obtenidos se les determinó la 
cantidad de materia insaponificada e insaponificable, ácidos grasos totales, álcali libre 
y el porcentaje de humedad y materias volátiles, todos estos análisis se realizaron 
según los lineamientos de las Normas venezolanas COVENIN, los resultados 
obtenidos les permitió afirmar que no existen diferencias significativas entre los 
jabones fabricados para los aceites extraídos por los diferentes métodos (artesanal y 
con solvente). Así también afirmaron que el aceite de coroba es excelente para la 
fabricación de jabón de tocador y que puede hacerse más atrayente al consumidor 
mediante la adición de algunos perfumes y colorantes, la comparación hecha con 
algunos análisis fisicoquímicos de cuatro jabones comerciales así lo demuestra. 
Cruz (2004) realizó pruebas para medir la textura, espuma y solubilidad de los 
jabones en base a cuatro formulaciones: Nivel 1 (100 % sebo), nivel 2 (95 % sebo y 5 
% aceitede palma), nivel 3 (90 % sebo y 10 % aceite de palma) y nivel 4 (85 % sebo 
y 15 % aceite de palma). Con el nivel 1 obtuvo las temperaturas de fundición del sebo, 
saponificación, clarificación, lavado y salado con sus respectivos tiempos de cada 
etapa para elaborar el jabón, luego utilizó esta información para hacer las pruebas con 
los niveles 2, 3 y 4. Se pudo observar como cambia el peso (aumenta rendimiento), 
tiempo de saponificación (disminuye), cantidad de hidróxido, temperatura y el tiempo 
(disminuye) en cada etapa del proceso con relación a las diferentes cantidades de 
aceites que se agregan en el niveles l, 2, 3 y 4. Así mismo pudo observar que la textura 
del jabón del nivel 1 estadísticamente es diferente a los dos jabones comerciales, es 
más duro. Los 3 niveles restantes están dentro de los parámetros de calidad de los 
jabones comerciales siendo estadísticamente iguales el jabón nivel 2 con el jabón verde 
comercial y el jabón de nivel 3 y 4 son estadísticamente iguales. Los jabones que 
muestran buena textura son el nivel 2, 3 y 4. Siendo el nivel 1 demasiado duro para 
utilizar en jabones de lavar ropa. La propiedad de formación de espuma de los jabones 
son estadísticamente iguales los niveles 1 y 2. El jabón nivel 3, 4, jabón comercial 
verde, jabón comercial blanco son estadísticamente diferentes. Como resultado de la 
evaluación de formación de espuma ninguno de los jabones elaborados llego a los 
17 
 
parámetros de calidad comparado con los 2 jabones comerciales. La propiedad de 
solubilidad de los jabones nivel 1, 2, 3, 4 y jabón verde comercial son estadísticamente 
iguales. Como resultado todos cumplen con la solubilidad estadísticamente. Como 
resultado final el nivel 4 cumple con todos los parámetros de calidad y está más cerca 
de alcanzar la formación de espuma de los jabones comerciales. 
Las palabras jabón y saponificación comparten el mismo pasado etimológico: 
“sapo”, el ungüento limpiador que los antiguos galos preparaban con grasa animal 
mezclada con cenizas de madera. La química moderna ha refinado las materias primas, 
así como la técnica, pero la fabricación del jabón es básicamente igual que hace dos 
mil años, en una reacción química llamada saponificación, un ácido graso (de origen 
animal o vegetal) se combina con una solución de agua y de un álcali (hidróxido de 
sodio o de potasio) para producir jabón y glicerina (Fuentes y Núñez, 2010). Desde el 
punto de vista químico, el jabón es una sal. Se obtiene mediante el proceso de 
saponificación, que consiste en la reacción de hidrólisis de ácidos grasos o de aceites 
con una base (hidróxido de sodio). Esta reacción produce la sal del ácido graso 
empleado, es decir, el jabón, más glicerina (Coss, 2004). 
Los jabones eliminan la grasa y otras suciedades debido a que algunos de sus 
componentes son agentes activos en superficie. Estos agentes tienen una estructura 
molecular que actúa como un enlace entre el agua y las partículas de suciedad, soltando 
las partículas de las fibras subyacentes o de cualquier otra superficie que se limpie. La 
molécula produce este efecto porque uno de sus extremos es hidrófilo (atrae al agua) 
y el otro es hidrófugo (atraído por las sustancias no solubles en agua). El extremo 
hidrófilo es similar en su estructura a las sales solubles en agua. La parte hidrófuga de 
la molécula está formada por lo general por una cadena de hidrocarburos, que es 
similar en su estructura al aceite y a muchas grasas. El resultado global de esta peculiar 
estructura permite al jabón reducir la tensión superficial del agua y adherir y hacer 
solubles en agua sustancias que normalmente no lo son (Cañamero, 2002). En la 
fabricación del jabón, los caracteres físicos y químicos del producto dependen 
directamente de las materias primas empleadas. Los aceites y grasas utilizados para la 
saponificación con hidróxido de sodio o de potasio pueden ser de cualquier calidad, ya 
que desde el punto de vista de composición química son perfectamente sustituibles en 
general (Cermeño, 1998). El sebo que se emplea en la fabricación de jabón es de 
18 
 
calidad distinta, desde la más baja correspondiente al sebo obtenido de los desperdicios 
(utilizada en jabones baratos) hasta los sebos comestibles que se usan en jabones finos 
de tocador (Sánchez, 1985). De los aceites se emplean aceites de nueces, los residuos 
de la refinación y del endurecimiento de aceites de semilla y algunos aceites marinos. 
Muy poco se usan los aceites residuales provenientes de los centros gastronómicos y 
los hogares. 
Los ácidos grasos que se requieren para la fabricación de jabón se obtienen de los 
aceites de sebo, grasas y pescado, mientras que los aceites vegetales se obtienen, entre 
otros, del coco, la oliva, la palma, la soja (soya) o el maíz. Los jabones duros se 
fabrican con aceites y grasas que contienen un elevado porcentaje de ácidos saturados, 
que se saponifican con hidróxido de sodio. Los jabones blandos son jabones 
semifluidos que se producen con aceite de lino, aceite de semilla de algodón y aceite 
de pescado, los cuales se saponifican con hidróxido de potasio. El sebo que se emplea 
en la fabricación de jabón es de calidad distinta, desde la más baja correspondiente al 
sebo obtenido de los desperdicios (utilizada en jabones baratos) hasta sebos 
comestibles que se usan para jabones finos de tocador. Si se utiliza sólo sebo, se 
consigue un jabón que es demasiado duro y demasiado insoluble como para 
proporcionar la espuma suficiente, y es necesario, por lo tanto, mezclarlo con aceite 
de coco. Si se emplea únicamente aceite de coco, se obtiene un jabón demasiado 
insoluble para utilizarlo en agua fresca; sin embargo, hace espuma con el agua salada, 
por lo que se usa como jabón marino. Los jabones transparentes contienen 
normalmente aceite de ricino, aceite de coco de alto grado y sebo. El jabón fino de 
tocador que se fabrica con aceite de oliva de alto grado de acidez se conoce como jabón 
de castilla, El jabón para afeitar o rasurar es un jabón ligero de potasio y sodio, que 
contiene ácido esteárico y proporciona una espuma duradera. La crema de afeitar es 
una pasta que se produce mediante la combinación de jabón de afeitar y aceite de coco 
(Sánchez, 1985). 
Según Cruz (2004) las propiedades que deben tener los jabones para considerarse 
un producto de buena calidad son la Textura, Solubilidad y Formación de espuma entre 
otros. 
 
19 
 
1.2. Realidad problemática 
En cada rincón del Perú grandes cantidades de desperdicio de aceite quemado 
(residual), proveniente de la industria gastronómica y la cocina de los hogares, nos 
ocasionan un enorme problema de contaminación ambiental, ya que estos son 
arrojados en los alcantarillados de desagüe y nadie hace algo por evitarlo y/o 
remediarlo. Los desechos de grasas y aceites comestibles son muchas veces 
reutilizados degradándose su composición parcial o total, lo cual los hace tóxicos 
(residuos cancerígenos). Estos aceites también se desechan a las alcantarillas y se 
depositan en los ríos, lagos y mares, formando en ellos una película superficial 
contaminante que ocasiona la muerte de peces, plantas acuáticas y microorganismos 
favorable para la cadena trófica que conlleva al equilibrio del ecosistema. Además de 
las alteraciones fisicoquímicas que sufren los aceite de frituras contiene partículas en 
suspensión como son restos de alimento, y a pesar de las diferentes características y 
análisis efectuado con los aceite no usados, en la mayor parte de los casos, el 
calentamiento y la filtración son suficientes para remover partículas en suspensión 
obteniendo una materia prima que puede ser utilizada en el proceso de producción de 
jabón. De allí que el estudio de la elaboración de jabón de calidad elaborado a partir 
de aceite residual resulta ser una alternativa muy atractiva, ya que contribuiría a la 
disminución de esta contaminación,que cada vez se hace más intensa y aportaría 
conocimientos novedosos con respecto al proceso de elaboración y evaluación del 
mismo mediante imágenes de hiperespectrometría. 
1.3. Justificación 
Por cada litro de aceite usado que se desecha se contaminan aproximadamente 1000 
litros de agua, ya que los aceites no se disuelven en el agua, forman películas 
impermeables que impiden el paso del oxígeno y matan la vida tanto en el agua como 
en tierra. Al verter aceite usado en los suelos, se produce la destrucción del humus 
(capa superior del suelo), originando graves problemas de contaminación de tierras, 
haciendo nula la fertilidad del suelo para la producción de frutos y vegetales; además, 
contamina ríos, mares, aguas superficiales y subterráneas, las cuales generalmente se 
usan para consumo humano. 
20 
 
Existen pocas alternativas tecnológicas para la reutilización del aceite residual, en 
Jequetepeque, que nos permitan reducir la contaminación ambiental de aceites 
residuales provenientes de la industria gastronómica y de los hogares mediante la 
reutilización de estos residuos. Y además la producción de aceite residual va en 
crecida, de allí que el presente trabajo nos permite dar una alternativa de solución ante 
este problema tan álgido y así aprovechar el aceite residual para la producción de 
jabón. Y además se aplica la técnica de las imágenes hiperespectrales que ofrecen una 
gran ventaja, por la gran información que brindan, para analizar diferentes muestras 
de forma inmediata, la cual nos permitió buscar un método de evaluación de calidad 
rápido, no destructivo y de bajo costo, en lugar de métodos instrumentales texturales 
o tradicionales. 
La tecnología de HSI nos permitirá conocer la imagen química (composición) de 
los productos (jabón) garantizando así los estándares de calidad; que hasta el momento 
se realiza mediante diversos análisis. Y además tiene la capacidad de realizar mapas 
de composición, permite conocer la distribución de ciertos componentes en el producto 
(azúcares, grasas, proteína o fibra, etc.). Esto permite evitar posteriores alteraciones 
del producto final. 
Por todo ello, este trabajo tiene como objetivo obtener y evaluar el efecto del aceite 
residual en la elaboración de jabones de diferentes calidades (propiedades 
fisicoquímicas y texturales) y analizarlos mediante imágenes hiperespectrales que en 
estos momentos no se encuentra muy difundido y desarrollado en la agroindustria; 
además optimizar su rendimiento de producción de jabón, ya que cuenta con una 
amplia potencialidad para la producción. 
1.4. Objetivos 
1.4.1. Objetivos generales 
Evaluar el efecto de variables fisicoquímicas (concentración de NaOH, relación 
solución NaOH/ aceite residual, concentración de la solución NaCl, agitación, 
temperatura y el tiempo de calentamiento) en la elaboración y calidad de jabón 
obtenido a partir de aceite residual de uso doméstico analizado por imágenes 
hiperespectrales. 
21 
 
1.4.2. Objetivos específicos 
 Caracterizar fisicoquímicamente (densidad relativa, acidez, humedad, pH, índice de 
saponificación y materia insaponificable) el aceite residual doméstico. 
 Determinar las variables independientes significativas para la elaboración de jabón 
a partir de aceite residual utilizando el diseño experimental Taguchi. 
 Optimizar los parámetros de producción jabón, teniendo en cuenta la calidad, a 
partir de aceite residual proveniente de la gastronomía y los hogares. 
 Caracterizar fisicoquímicamente la calidad del jabón elaborado mediante aceite 
residual utilizando imágenes hiperespectrales, texturómetro (textura) y pHmetro. 
 Validar el uso de imágenes hiperespectrales como método de análisis de calidad en 
los jabones obtenidos a partir de aceite residual. 
1.5. Jabón 
1.5.1. Concepto 
Según Fessenden y Fessenden (1982), químicamente hablando el jabón es una sal; 
el valor del jabón se basa en la capacidad de emulsionar la suciedad aceitosa para que 
se pueda lavar. La capacidad para actuar como agente emulsionante se origina en dos 
propiedades del jabón: La cadena de hidrocarburos de la molécula de jabón se disuelve 
en las sustancias no polares tales como las gotitas de aceite. Y el extremo aniónico de 
la molécula de jabón, sobresale de las gotas de aceite a causa de las repulsiones entre 
las gotitas de aceite y jabón, estos no se pueden unir y se mantienen separadas. 
1.5.2. Función del jabón 
Los jabones ejercen su acción limpiadora sobre las grasas en presencia del agua 
debido a la estructura de sus moléculas. Estas tienen una parte liposoluble y otra 
hidrosoluble. El componente liposoluble hace que el jabón moje la grasa disolviéndola 
y el componente hidrosoluble hace que el jabón se disuelva a su vez en el agua 
(Calderón, 2012). 
Las manchas de grasa no se pueden eliminar sólo con agua por ser insolubles en 
ella. El jabón en cambio, que es soluble en ambas, permite que la grasa pase a la 
disolución desapareciendo la mancha de grasa. Cuando un jabón se disuelve en agua 
22 
 
disminuye la tensión superficial de esta, con lo que favorece su penetración en los 
intersticios de la sustancia sucia. Por otra parte, los grupos hidrofóbicos del jabón se 
disuelven unos de otros, mientras que los grupos hidrofílicos se orientan hacia el agua 
generando un coloide, es decir, un agregado de muchas moléculas convenientemente 
orientadas. Como las micelas coloidales están cargadas, se repelen mutuamente y 
presentan una gran estabilidad (Calderón, 2012). 
1.5.3. Características del jabón 
El jabón es un producto básico de pH entre 7,5 a 9, es un material muy versátil 
capaz de aceptar un alto rango de aditivos sólidos y líquidos, la única limitación real 
es que los aditivos pueden degradar químicamente el producto, y causar daño físico al 
equipo que se utiliza en el proceso o lesiones en el trabajador o al usuario final. La 
calidad de los materiales a usar tiene un efecto importante en el color y la fragancia 
final del producto terminado y es importante escogerlos en forma correcta de acuerdo 
al tipo de jabón y al uso final (Ruiz, 2001). 
En la fabricación del jabón, los caracteres físicos y químicos del producto dependen 
directamente de las materias primas empleadas. Los aceites y grasas utilizados para la 
saponificación con hidróxido de sodio o de potasio pueden ser de cualquier calidad, ya 
que desde el punto de vista de composición química son perfectamente sustituibles en 
general (Cermeño, 1998). El sebo que se emplea en la fabricación de jabón es de 
calidad distinta, desde la más baja correspondiente al sebo obtenido de los desperdicios 
(utilizada en jabones baratos) hasta los sebos comestibles que se usan en jabones finos 
de tocador (Sánchez, 1985). De los aceites se emplean aceites de nueces, los residuos 
de la refinación y del endurecimiento de aceites de semilla y algunos aceites marinos 
(Fuentes y Nuñez, 2010). 
1.5.4. Saponificación 
Las grasas y los aceites se componen de triglicéridos, tres moléculas de ácidos 
grasos unidas a una molécula simple “axial” de glicerol en una configuración que se 
parece vagamente a la letra E mayúscula. Estos triglicéridos son moléculas 
fuertemente cohesionados, pero incluso las grasas y los aceites más puros contienen 
siempre una pequeña proporción de ácidos grasos libres, es decir, cadenas de ácidos 
23 
 
no unidas a las moléculas de glicerol. Cuando se añade una solución cáustica a una 
grasa, la saponificación se produce en primer lugar entre estos ácidos grasos libres y 
el álcali. Se forman así pequeñas cantidades de jabón. La cantidad de cuajo de jabón 
que se forma al principio por la reacción entre los ácidos grasos libres y el álcali 
emulsiona la grasa no saponificada disgregándola en pequeños glóbulos. La grasa 
dispersada tiene una superficie de contacto mayor entre la grasa y el álcali y la 
saponificación se produce con mayor rapidez.Este proceso termina cuando todo el 
álcali presente ha reaccionado con todo el ácido graso disponible. Además de producir 
jabón, esta reacción proporciona glicerina, que deriva de la molécula de glicerol 
liberada. La glicerina suele separarse del jabón comercial, junto con la sal común, y 
luego se vende como materia prima. El jabón artesanal conserva la glicerina, que 
aporta propiedades emolientes al producto final (Fuentes y Nuñez, 2010). 
𝐶 − 𝑂𝐶𝑂𝑅 𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 𝐶 − 𝑂𝐻 
l l 
𝐶 − 𝑂𝐶𝑂𝑅 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝐶 − 𝑂𝐻 
l l 
𝐶 − 𝑂𝐶𝑂𝑅 𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 𝐶 − 𝑂𝐻 
Triglicérido Álcali Jabón Glicerol 
Figura 1: Reacción de saponificación. 
1.5.5. Métodos de fabricación del jabón 
Guerrero (2014) agrupa los métodos para obtener jabón según el tipo de reacción 
química que se produce y la temperatura del proceso: 
1.5.5.1. Reacción química 
Saponificación directa de las grasas neutras o hidrólisis alcalina de ésteres; en 
la cual los triglicéridos presentes en el aceite y/o grasa son saponificados directamente 
con el álcali aplicando un hervido o semi-hervido. Se obtiene una mezcla de dos fases, 
una formada por el jabón y la otra por glicerina, Figura 1. Esta mezcla se trata con la 
sal para precipitar el jabón y así poder separarlas. A continuación se lava y se seca la 
fase superior, mezcla resultante llamada “jabón base”. La fase inferior glicerosa, 
contiene agua y glicerol principalmente, se puede purificar para obtener glicerina, 
subproducto de esta reacción. 
24 
 
Neutralización de los ácidos grasos libres con un álcali, con liberación de agua. 
El ácido graso destilado, obtenido de los triglicéridos por hidrólisis, se neutraliza con 
la base. En este caso no se obtiene glicerina como subproducto, si no que se obtiene 
agua. 
𝑅𝐶𝑂𝑂𝑅 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝐻2𝑂 
Ácido graso Álcalis Jabón Agua 
Figura 2: Reacción de neutralización de ácido grasos libres. 
Saponificación del metiléster con un álcali. El metiléster es obtenido por 
transesterificación catalítica de triglicéridos con el metanol o esterificación catalítica 
directa de ácidos grasos con el metanol. El producto final de este proceso tiene un 
contenido de ácido graso más alto, a cargo de un proceso más costoso. Se usa sobre 
todo en Japón. 
𝑅𝐶𝑂𝑂𝐶𝐻3 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 3𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝐶𝐻3𝑂𝐻 
Metiléster Álcalis Jabón Metanol 
Figura 3: Reacción del metiléster con hidróxido de sodio. 
El producto obtenido por los dos primeros métodos es lo que se llama “jabón base“, 
y tiene un contenido de ácido graso del 63 a 75 %. Estos procesos engloban más del 
95 % de la producción mundial de jabón. 
1.5.5.2. Temperatura del proceso 
Proceso en frío y curación del jabón. Se parte desde los reactivos iniciales, aceites 
y/o grasas y disolución de álcali-agua, en frío. Se suele hacer con hidróxido sódico y 
se obtienen jabones duros. El principal inconveniente de esta técnica ocurre cuando 
partimos de grasas sólidas (sebo). Para solventarlo se calientan y se mezclan con grasas 
líquidas (aceites) para conseguir una mezcla con un menor punto de fusión y por tanto 
líquida a temperatura ambiente. Esta reacción en frío se suele usar más para la 
elaboración artesanal y casera de jabones (jabón a partir de los aceites usados de uso 
doméstico). 
Los jabones obtenidos por este proceso se deben someter a un proceso de curado, 
es decir, hay que dejarlos reposar de 4 a 8 semanas para que la reacción de 
25 
 
saponificación se complete, y el jabón vaya adquiriendo un pH menos básico. Este 
tiempo de curación también permite que el jabón pierda el exceso de agua que tenga y 
se vaya endureciendo. 
Reacción en caliente y gelificación. Consiste en tener el producto durante unas dos 
o tres horas entre 50 y 80 ºC, bien en horno o al baño maría. El jabón permanece en un 
estado fluido y de mucha viscosidad (de ahí el nombre de gelificación). De esta forma 
se consigue que la saponificación se complete, por lo que no es necesaria la curación 
posterior del jabón obtenido. 
Como ventaja de este método, cabe destacar que se pueden añadir aceites esenciales 
y colorantes después del proceso de saponificación, siempre y cuando el jabón aún no 
se haya solidificado. De esta forma preservamos estos componentes del pH básico del 
proceso de saponificación y que podría alterar su composición. 
1.5.6. Proceso de fabricación 
Ya sea el proceso industrial o artesanal, esencialmente consta de tres fases: 
Saponificación, sangrado y moldeado (Guerrero, 2014). 
Saponificación: Se hierve la grasa y/o aceite en grandes calderas, y se añade 
lentamente la disolución de sosa o potasa cáustica con agua, agitando la mezcla 
continuamente hasta que comience a ponerse pastosa. En este momento es cuando 
tiene lugar la reacción de saponificación. 
Sangrado: El jabón obtenido mediante la reacción se deposita en la superficie en 
forma de gránulos. Para que cuaje y precipite completamente se le añade sal común, 
NaCl o KCl, dependiendo del hidróxido que hayamos seleccionado, NaOH o KOH. 
Esta operación recibe el nombre de sangrado o salado. Con ella se consigue la 
separación total del jabón, que flotará sobre la disolución de glicerina, de álcali que no 
ha reaccionado y de agua. Se forman dos fases que se pueden distinguir por la 
diferencia de densidades. 
Moldeado: Después del sangrado, el jabón se pasa a otro recipiente donde se le 
pueden añadir perfumes, colorantes, productos medicinales, etc. Entonces, 
aprovechando que aún está caliente, se vierte en moldes, se deja enfriar y se corta en 
26 
 
pedazos, en caso de que estemos fabricando un jabón sólido en pastillas. Si vamos a 
obtener un jabón líquido, en este segundo recipiente donde se le añaden aditivos, hay 
que agregar más agua para diluir la mezcla de jabón formada en las etapas anteriores. 
Se deja enfriar y luego se embotella en los botes del tamaño seleccionados. 
1.5.7. Clasificación de jabón 
Los jabones generalmente se clasifican en duros y blandos. Si se usa la potasa como 
álcali se produce el llamado jabón blando, que es líquido en las condiciones corrientes 
debido a su punto de fusión bajo y mayor solubilidad. Por el contrario, si el álcali 
utilizado es la sosa cáustica se obtienen los jabones duros (también llamados jabones 
de grano debido a su condición sólida). Se llama grano a la torta que se forma luego 
del proceso del salado. Entre los jabones de grano existen diferentes variedades, como 
el jabón de tocador y el de afeitar; que se diferencian entre sí por su mayor o menor 
contenido en jabón y en rellenos y por su alcalinidad (Erazo, 1999). 
Los jabones duros se fabrican con aceites y grasas que contienen un elevado 
porcentaje de ácidos saturados, que se saponifican con el hidróxido de sodio. Los 
jabones blandos son jabones semifluidos que se producen con aceite de lino, aceite de 
semilla de algodón y aceite de pescado, los cuales se saponifican con hidróxido de 
potasio (Latorre, 2002). 
1.5.8. Aceites y grasas 
Las grasas y los aceites son predominantemente triésteres de ácidos grasos y 
glicerol, llamados comúnmente triglicéridos. Son insolubles en agua y solubles en la 
mayoría de los solventes orgánicos. Son menos densos que el agua y a temperatura 
ambiente varían de consistencias desde líquidos a sólidos. Cuando aparecen sólidos, 
se les denomina grasa; y cuando son líquidos, aceites (Ziller, 1996). 
Los acilglicéridos o grasas son ésteres de la glicerina y de ácidos grasos. Si un ácido 
graso esterifica uno de los grupos alcohol de la glicerina tendremos un 
monoacilglicérido, si son dos, un diacilglicérido, y si son tres, un triacilglicérido. Los 
acilglicéridos sencillos contienen un sólo tipo de ácido graso, mientras que los mixtos 
tienen ácidos grasos diferentes. Los acilglicéridos saponifican dando los 
correspondientes jabones y glicerina (Guillén, 2002). Los ácidos grasos difieren entre27 
 
sí, principalmente, en el número de átomos de carbono de su cadena, así como en el 
número y posición de los enlaces etilénicos o dobles, entre los átomos de carbono. Los 
ácidos grasos en los que los átomos de carbono de su cadena están unidos a no menos 
de dos átomos de hidrógenos se llaman saturados. Los que contienen doble enlaces 
carbono-carbono se llaman no saturado o insaturado (Ziller, 1996). 
Las propiedades físicas y químicas de las grasas y los aceites dependen en gran 
medida de los tipos y proporciones de los ácidos grasos que los constituyen, así como 
del modo en el que se distribuyen en el esqueleto del glicerol. La variabilidad de estos 
parámetros es el resultado de las exigencias del animal o la planta que los producen. 
La composición de ácidos grasos de algunos productos de origen animal varía con 
diversos factores, entre los cuales se puede mencionar la dieta que reciben los 
animales. En el caso de los ácidos grasos de origen vegetal se ha encontrado que la 
composición varía de acuerdo a las condiciones climáticas y a los suelos donde se 
encuentran las plantas productoras (Badui, 1997). 
La distinción entre grasas y aceites es arbitraria ya que a temperatura ambiente, una 
grasa es sólida y un aceite líquido. La mayor parte de los glicéridos son grasas en los 
animales, mientras que en las plantas tienden a ser aceites (Fessenden y Fessenden, 
1982). El ácido carboxílico que se obtiene por hidrólisis de una grasa o aceite se llama 
ácido graso y tiene por lo general una cadena larga de hidrocarburo sin ramificaciones. 
Las grasas y aceites se nombran frecuentemente como derivados de estos ácidos grasos 
(Fessenden y Fessenden, 1982). 
El sebo que se emplea en la fabricación de jabón es de calidad distinta, desde la más 
baja correspondiente al sebo obtenido de los desperdicios (utilizada en jabones 
baratos) hasta sebos comestibles que se usan para jabones finos de tocador. Si se utiliza 
sólo sebo, se consigue un jabón que es demasiado duro y demasiado insoluble como 
para proporcionar la espuma suficiente, y es necesario, por lo tanto, mezclarlo con 
aceite de coco. Si se emplea únicamente aceite de coco, se obtiene un jabón demasiado 
insoluble para utilizarlo en agua fresca; sin embargo, hace espuma con el agua salada, 
por lo que se usa como jabón marino. Los jabones transparentes contienen 
normalmente aceite de ricino, aceite de coco de alto grado y sebo. El jabón fino de 
tocador que se fabrica con aceite de oliva de alto grado de acidez se conoce como jabón 
de castilla, El jabón para afeitar o rasurar es un jabón ligero de potasio y sodio, que 
28 
 
contiene ácido esteárico y proporciona una espuma duradera. La crema de afeitar es 
una pasta que se produce mediante la combinación de jabón de afeitar y aceite de coco 
(Sánchez, 1985). 
1.5.9. Álcalis 
El álcali es imprescindible para que se produzca la reacción de saponificación, pero 
hay que tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo 
manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para manipularlo 
con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del jabón son el hidróxido 
de sodio (NaOH), también llamado lejía o sosa cáustica y el hidróxido de potasio, 
(KOH) o potasa caustica (Calderón, 2012). Fuentes y Núñez (2010) afirman que para 
su uso comercial, la sosa cáustica se produce mediante la electrólisis del agua salada; 
el otro producto derivado de este proceso es el cloro, usado para blanquear y tratar el 
agua. 
La sosa cáustica es extremadamente higroscópica, con la humedad atmosférica, una 
pequeña perla aumentará rápidamente de volumen y se convertirá en una gran gota. 
Por consiguiente, hay que tener mucho cuidado con el almacenamiento de envases 
abiertos. Además, la sosa cáustica es muy corrosiva (quema la piel tras sólo unos 
segundos de exposición). Para mayor seguridad, es recomendable usar guantes y gafas 
protectoras durante la manipulación y el mezclado de soluciones de lejía, así como 
durante la mezcla del propio jabón (McDaniel, 2002). 
1.5.10. Agua 
Es recomendable utilizar agua destilada siempre que sea posible, el agua del grifo 
es demasiado dura y contiene demasiado magnesio y calcio que produce sales ácidas 
grasas insolubles. El agua embotellada no es necesariamente más blanda que el agua 
del grifo. Una alternativa es utilizar agua blanda obtenida mediante un ablandador de 
agua o un purificador de osmosis. El agua blanda debe ser baja en hierro, en magnesio 
y en calcio, puesto que las sales de hierro expuestas a un pH elevado se vuelven 
marrones debido a la formación de hidróxidos de hierro, un precipitado gelatinoso que 
consumirá parte de la solución de lejía (McDaniel, 2002). 
29 
 
El agua para fabricar jabones, por tanto, tiene la función de disolver el álcali y ser 
el medio donde se produce la saponificación. Se comporta como una especie de 
catalizador. Normalmente, un jabón puede contener alrededor de un 15-20 % de agua 
una vez curado, si se trata de un jabón de tocador sólido, en pastilla. Pero durante la 
preparación del mismo, la cantidad de agua puede oscilar entre el 35 y 45 %, 
dependiendo de la receta, para estos jabones sólidos, y entre el 65 y 80 % para los 
jabones líquidos. Por tanto la solubilidad de los mismos en agua es una característica 
a tener en cuenta (Guerrero, 2014). 
La cantidad de sales o electrolitos disuelta en el agua se puede cuantificar mediante 
una propiedad importante: la dureza. Un agua puede ser blanda o dura, en función de 
esta cantidad. Será blanda si tiene bajo contenido de cationes calcio, magnesio u otros, 
y dura si este contenido es alto. Los jabones precipitan con las aguas duras, pero si se 
usa este tipo de agua en la fabricación, se observa que no se genera mucha cantidad de 
espuma y no se disuelve bien, por la gran cantidad de sales disueltas o electrolitos, y 
pese a que el jabón también es un tipo de sal, es comparativamente menos soluble que 
un electrolito (Guerrero, 2014). 
1.5.11. Factores que determinan la calidad del jabón 
1.5.11.1 . Aditivos 
Son materiales destinados a formar parte del jabón final como elementos de relleno 
o como elementos que conceden propiedades particulares a los jabones tales como: 
mayor duración, mejor consistencia o mejores aromas (Erazo, 1999). 
1.5.11.2. Colorantes y perfumes 
Su objetivo es mejorar las características de presentación externas del producto 
comercial (Erazo, 1999). 
1.5.11.3. Ácidos grasos 
Los ácidos grasos que se encuentran en la naturaleza son compuestos alifáticos 
monobásicos, que constan por lo general de un solo grupo carboxilo, situado en el 
extremo de una cadena carbonada lineal. Los ácidos difieren entre sí por el número de 
30 
 
átomos de carbono en su cadena y por el número de posición de los enlaces dobles 
entre los átomos de carbono. Todas las sustancias grasas están constituidas en su mayor 
parte de ácidos grasos combinados con la glicerina (Erazo, 1999). Los ácidos grasos 
que se requieren para la fabricación de jabón se obtienen de los aceites de sebo, grasos 
y pescados, mientras que los aceites vegetales se obtienen, entre otros, del coco, la 
oliva, la palma, la soya o el maíz. Jabones duros se fabrican con aceites y grasas que 
contienen un elevado porcentaje de ácidos saturados, que se saponifican con hidróxido 
de sodio. Los jabones blandos son jabones semifluidos que se producen con aceite de 
lino, aceite de semilla de algodón y aceite de pescado, los cuales se saponifican con 
hidróxido de potasio (Sánchez, 1985). 
1.5.11.4. El pH 
Es importante mantener el pH del jabón constante ya que si es demasiado ácido o 
básico no será adecuado para fines domésticos. El pH debe ser de 5,5 y 8,0 para uso 
doméstico; pero puede variar de acuerdo a la aplicación que deba darse al jabón, en 
jabón de tocador un pH 7 es adecuado ya que al ser mezclado con el agua bajasu 
alcalinidad para así causar los efectos de neutralidad en su uso (Hendrickson, 1970). 
El pH de la piel es ácido, normalmente oscila entre 3,5 a 5,5 y desempeña un papel 
en la bacteriostasis de la superficie cutánea. Sin embargo un cambio hacia la 
alcalinidad o acidez excesiva puede provocar irritación o modificar la flora que habita 
en ella, facilitando así la invasión de gérmenes patógenos. Las barras de jabón con pH 
alto sobresaturan la capacidad buffer de la piel y pueden cambiar su pH hasta 3 
unidades, mientras que los de pH neutro pueden hacerlo en menos de 1 unidad 
(D'Santiago y Vivas, 1996). 
1.5.11.5. La Temperatura 
Mantener la temperatura en forma constante durante la fabricación es de vital 
importancia, debido a que si se sobrepasa el punto en el cual el ácido graso se 
descompone, la reacción podría no ser reversible y con ello se afecta nuestro producto 
final. Además, en la mezcla etanoica podría evaporar el etanol de tal forma que la 
reacción no se llevaría a cabo para clarificar el jabón (Hendrickson, 1970). 
 
31 
 
1.5.11.6. Cantidad de NaOH 
Cruz (2004) aclara que si el jabón queda con exceso de soda cáustica producirá 
enrojecimiento de las manos y de la piel de quien lo usa. Además puede producirle 
grietas en la piel y picazón. Si, por el contrario, le falta soda cáustica, el sebo o grasa 
no se alcanza a saponificar, es decir, a convertirse totalmente en jabón. El resultado 
natural será que a los pocos días el jabón empiece a expedir un olor nauseabundo, por 
la grasa que se está descomponiendo. Esto hace imposible el uso de ese jabón. 
El hidróxido de sodio es el más usado en la fabricación de jabón de lavar ropa. Da 
jabones duros, blancos, que admiten agua hasta un 60 % sin perder mucha solidez, y 
no se alteran al aire. En la reacción se consume 20 % del NaOH agregado. Algo de 
este queda en el jabón (0,02 - 0,1 %) y la otra parte pasa a la lejía del proceso de lavado 
(Hernández, 2002). 
1.5.11.7. Salado 
Consiste en el agregado de una solución concentrada de sal común (cloruro de 
sodio, NaCl) para separar el jabón de la glicerina formada y del exceso de hidróxido 
de sodio. Como el jabón es insoluble en el agua salada, se acumula en forma de grumos 
y sube a la superficie por su menor densidad. Después de varias horas, se extrae por la 
parte inferior la mezcla de glicerol y agua salada (Quintana, 2003). 
1.5.11.8. Tiempo y Agitación 
El tiempo de cuajo es un cálculo de la cantidad de hidróxido de sodio que reacciona 
con la grasa y los aceites por unidad de tiempo. Está directamente relacionado con la 
velocidad a la que se efectúa la mezcla, el grado de saturación de las grasas y los 
aceites, la fuerza de la solución de sosa, el porcentaje de agua utilizado y a veces 
también está relacionado con las temperaturas de elaboración del jabón (Borras, 2013). 
Mientras mayor sea la agitación es más rápida la reacción. Los preparados 
altamente saturados cuajan más rápido que los altamente insaturadas. Mayores 
concentraciones en las soluciones de sosa producen un cuajo más efectivo. Las 
temperaturas más bajas (27-32 ºC) producen cuajos más rápidos para los preparados 
con altos porcentajes de grasas y aceites insaturados, pero si se bate la mezcla de forma 
32 
 
suficientemente rápida al parecer los preparados saturados cuajan rápidamente a 
temperaturas entre los 27 ºC y los 54,5 ºC (Borras, 2013). El cuajado de una mezcla 
jabonosa es la formación de trozos sólidos, blancos y aperlados que componen la 
pastilla final y que son indeseables ya que dañan el jabón, y es vulnerable a las altas 
temperaturas durante el proceso. El jabón caliente se debe mezclar de forma rápida y 
constante, es menos probable que el cuajado ocasione problema si se usa un mezclador 
mecánico, debido a que la velocidad de la mezcla es rápida y constante. Si al mezclar 
manualmente hace pausas es casi seguro que este se cuaje (Borras, 2013). 
II. MATERIALES Y METODOS 
2.1. Ubicación 
Los ensayos de la elaboración de jabón a base de aceite residual se realizaron en las 
instalaciones de las sedes de Universidad Nacional de Trujillo: Laboratorio de 
Agroindustria de la facultad de Ciencias Agropecuarias de la Sede Central y 
Laboratorio de Agroindustria (Centro experimental) de la Sede Valle Jequetepeque. 
2.2. Materiales y equipos 
2.2.1. Equipos 
Agitador magnético con regulador de temperatura, Estufa, Balanza digital, 
Computadora, Termómetro digital, Analizador de textura TA.HDplus y un equipo de 
imágenes hiperespectrales, pHmetros digital, Destilador. 
2.2.2. Materiales 
Vasos de precipitación de 400 mL, vasos de precipitación de 250 mL, Erlenmeyer 
250 mL, probeta de 100 mL, Placas Petri, Pipetas de 10 mL, Hidróxido de sodio, Ácido 
clorhídrico, Agua destilada, Etanol 95°, fenolftaleína, varilla removedora de vidrio, 
Pinzas, Recipientes de plástico de 250 mL, Cuchillo, pizeta. 
 
 
33 
 
2.3. Métodos y técnicas 
2.3.1. Materia prima 
El aceite residual fue recolectado de los centros gastronómicos y hogares de la 
ciudad de Guadalupe, la cual se mezclaron y homogenizaron sin discriminar el origen 
y marca del aceite de procedencia. Luego se procedió a un precipitado hasta que las 
partículas grandes sedimentaran. Este proceso duro aproximadamente una semana. Su 
obtención no requiere de mucho trabajo y tiempo. A este aceite residual recolectado 
se le hicieron análisis fisicoquímicos para caracterizarlo. 
2.3.2. Esquema experimental 
En la figura 4 se presenta el esquema experimental con los parámetros 
independientes de concentración de NaOH, Temperatura, tiempo de calentamiento, 
Agitación, relación solución de NaOH/aceite y la concentración de la solución salina 
para el proceso de elaboración de jabón. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Esquema experimental para la elaboración de jabón. 
 
 
Producción de jabón con 
valores óptimos 
(Análisis de imágenes 
hiperespectrales) 
Variables dependientes: 
HSI, textura y pH. 
 
- Densidad relativa 
- Humedad 
- Índice de saponificación 
- Materia insaponificable 
- Acidez 
ACEITE RESIDUAL 
Proceso de elaboración de 
jabón 
ETAPA I 
 
ETAPA II 
Variables independientes: 
- Concentración de NaOH 
- Temperaturas 
- Tiempos de calentamiento 
- Agitación 
- Relación solución/aceite 
- Concentración de sal 
34 
 
2.3.3. Diseño de Contrastación 
La elaboración de jabón se realizó en dos etapas. 
La etapa I consistió en aplicar el diseño de experimento ortogonal Taguchi para 
determinar factores que afectan al producto o proceso, Taguchi se basa en un conjunto 
pequeño de matrices del diseño. Estas matrices definen diseños ortogonales, es decir, 
sus columnas son ortogonales. Los diseños factoriales 2k son un ejemplo de diseños 
ortogonales. Taguchi utiliza los valores 1 y 2 para denotar los niveles bajo y alto, 
respectivamente, en lugar de la notación usual ±; puesto que considera la posibilidad 
de más de dos niveles en cada factor. En la metodología de Taguchi se consideran 
diseños ortogonales fraccionarios, es decir, se reduce el número de las filas de la matriz 
del diseño mediante identificación de factores principales y de factores de interacción. 
Esto permite una mayor viabilidad del estudio de tratamientos. En este trabajo se 
utilizó un diseño 26 de 6 factores con dos niveles, Taguchi considera la siguiente matriz 
para el diseño de la Etapa I (cuadro 1). 
Cuadro 1: Matriz de diseño ortogonal. 
A B C D E F 
1 1 1 1 1 1 
1 1 1 2 2 2 
1 2 2 1 1 2 
1 2 2 2 2 1 
2 1 2 1 2 1 
2 1 2 2 1 2 
2 2 1 1 2 2 
2 2 1 2 1 1 
Estos diseños se han generado por el programa Minitad 16, que hacen un total de 8 
ensayos que permitió evaluar los factores que afectan en la producción de jabón y 
encontrar las variables óptimas de concentración de NaOH con respecto al aceite, 
agitación, relación solución NaOH/aceite, concentración de sal, temperatura y tiempo 
de calentamiento.Los valores que se utilizaron se muestran en el Cuadro 2. 
35 
 
El planeamiento con los niveles decodificados de la primera etapa y las variables 
respuestas (textura y pH) se muestran en el Cuadro 3. La textura y pH se determinarán 
por triplicado y duplicado respectivamente. 
Cuadro 2: Valores usados en la primera etapa para la elaboración de jabón. 
Parámetros Niveles 
Variables 1 2 
Concentración de NaOH (%) (X1) 14 22 
Temperatura (ºC) (X2) 30 55 
Tiempo de calentamiento (min) (X3) 4 8 
Relación solución NaOH/aceite (v/v) (X4) 0,3 0,7 
Agitación (rpm) (X5) 500 900 
Concentración de sal (%) (X6) 5 25 
Los análisis de textura y pH del jabón elaborado a partir del aceite residual en la 
primera etapa se realizaron después de 7 días del proceso y para la segunda etapa estos 
análisis además de HSI se realizaron 21 días después. 
Cuadro 3: Planeamiento ortogonal para las respuestas dependientes (Textura y pH). 
Ensayos X1 X2 X3 X4 X5 X6 TEXTURA pH 
1 14 30 4 5 0,3 500 
2 14 30 4 20 0,7 900 
3 14 55 8 5 0,3 900 
4 14 55 8 20 0,7 500 
5 22 30 8 5 0,7 500 
6 22 30 8 20 0,3 900 
7 22 55 4 5 0,7 900 
8 22 55 4 20 0,3 500 
Los resultados se analizaron mediante el programa Minitad 16. Para la evaluación 
se utilizó el análisis de varianza del modelo para variables respuestas (ANOVA). Esto 
nos permitió ver si la variable es altamente significativa si p < 0,05 y además nos indicó 
la concordancia entre los valores experimentales y las previstas para el modelo 
(Cuadro 4). A través de los resultados del planteamiento fue posible determinar los 
coeficientes de regresión (Cuadro 5) para las dos respuestas de interés del proceso. 
36 
 
Estos resultados nos permitieron definir las variables significativas que influyen en 
el proceso y así pudimos realizar la segunda etapa según el esquema experimental para 
optimizar las variables independientes, según los resultados del análisis anterior, y 
dependientes que en este caso se analizaran también las imágenes hiperespectrales 
(HSI) además de las variables antes analizadas. En esta segunda etapa se utilizó un 
Delineamiento Compuesto Central Rotacional para variables independientes 
seleccionadas en la etapa anterior (2n factorial+ 2xn puntos axiales + 3 puntos 
centrales). De los jabones producidos por cada tratamiento realizado se obtuvieron 8 
muestras de forma cilíndrica con un radio de 2 cm y de espesor de1cm que sirvieron 
para realizar las lecturas de las HSI. 
Cuadro 4: Análisis de varianza. ANOVA. 
fuente de 
variación 
G.l. SQ QM Fcalc 
Regresión 
Lineal: RL 
1 
2
1










n
i
yy 
1/
2
1










n
i
yy 
 
QMRESQMRL / 
 
Residuo: 
Res 
2
1










n
i
i yy 
 
 









n
i
i nyy
1
2
2 
 
 
Total 
Corregido 
1n 
2
1
2


 yny
n
i
i
 
 
Cuadro 5: Coeficiente de regresión para la respuesta Y1. 
 
Coeficiente 
de regresión 
Error 
promedio 
T(13) P< valor 
Lim de conf. -
95 % 
Lim de conf. + 
95 % 
Media. 
(1)X1(L) 
 X1(Q) 
(2)X2(L) 
 X2(Q) 
(3)X3(L) 
 X3(Q) 
1LX2L 
1LX3L 
2LX3L 
2n
37 
 
2.3.3.1. Medición de la variable textura 
Es uno de los ensayos más utilizados en la industria alimentaria con un 
penetrómetro (texturómetro). Consiste en presionar una esfera, o un identador, contra 
el material y medir la fuerza ejercida y la huella que deja. Aparentemente es un ensayo 
sencillo, rápido, manejable y barato, pero detrás de todo ello se esconde un proceso de 
deformación complejo y mal definido (Vicent, 2003). 
El analizador de textura TA.HDplus que se utilizó en este trabajo es capaz de medir 
virtualmente cualquier producto físico característico como la dureza, fracturabilidad, 
adhesividad, fuerza de gel, extensibilidad de alimentos, cosméticos, farmacéuticos, 
geles, adhesivos y otros productos de consumo. Es generalmente utilizado para medir 
y cuantificar fundamentalmente pruebas empíricas e imitativas tanto de compresión y 
tensión cubriendo los análisis relativos de textura, las propiedades de los materiales, 
así como los efectos de la reología de sólidos, semisólidos, líquidos viscosos, polvo y 
material granulado. 
El TA.HDplus ofrece una fuerza máxima capacidad de 750 kg (7,5 kN) y una 
familia de inteligente, calibrado en fábrica loadcells hasta 0,5 kg. Se pueden realizar 
pruebas de precisión a unos pocos gramos sin comprometer la precisión, 
proporcionando al mismo tiempo la necesaria rigidez para acomodar las mediciones 
de fuerza considerablemente superior para aplicaciones de servicio pesado. 
2.3.3.2. Análisis del sistema de imágenes Hiperespectrales 
2.3.3.2.1. Configuración y componentes del Sistema de imágenes hiperespectrales 
Se utilizó un sistema de adquisición de imágenes hiperespectrales en modo de 
reflectancia con enfoque en línea (Pushbroom), en un rango de longitud de onda de 
896-1704 nm. Este equipo se conforma por diversas partes, entre ellas unas de las más 
importantes, la cámara de imágenes hiperspectrales con camera Link (CL, 
Technology, USA) y lentes objetivos (Ajuste de apertura de la lente a f/2.4 para 
sensores Hyperspec de alta eficiencia). También cuenta con un sistema de iluminación 
(Model 21DC, Headwall inc., USA) de lámparas QTH de alta intensidad ajustable 
(dependiendo del sensor y del rango espectral) con impacto de luz a 45º; una 
plataforma de transporte móvil automático (DMX-J-SA-17, Arcus Technology Inc., 
38 
 
USA); un procesador Think Pad Intel Inside CORE i7 (Lenovo Inc., USA) con 
software que permite la adquisición y posterior obtención de datos (software 
Hyperspec III, USA) que nos posibilita establecer ciertos parámetros para la captura 
de la imagen, por ejemplo el número de líneas a tomar, tiempo de captura, la velocidad 
del motor, el modo de combinación y la gama de longitud de onda. Además de poder 
regular la intensidad de luz que emitan las lámparas para la mejor captura de la imagen. 
Una representación de la acoplación de los diferentes componentes se puede observar 
en la Figura 5. 
 
Figura 5. Componentes del sistema de adquisición de imágenes hiperespectrales 
mediante el enfoque en línea (pushbroom). 
2.3.3.2.2. Adquisición de la imagen 
Antes de empezar con la obtención de las imágenes se realiza la calibración del 
equipo, el negro cubriendo con una tela y el blanco con el sprectralon, este paso el 
software lo realiza de forma automática sin necesidad de cálculo alguno. Para la 
obtención de datos de esta investigación se consideró una resolución espectral de 4,743 
nm entre las bandas contiguas, velocidad de 5 mm/s para la plataforma móvil. La 
distancia entre el lente y la plataforma se fijó en 27,5 cm. Cada muestra fue colocada 
en el dispositivo de carga y luego transportada al campo de visión de la cámara (de 
escaneo línea por línea). Las muestras analizadas fueron fotografiadas para la 
obtención de información tanto espectral y espacial que fue guardada en el ordenador. 
39 
 
El procedimiento fue controlado e implementado por el software de adquisición de 
imágenes (software Hyperspec III, USA). 
2.3.3.2.3. Procesamiento de la imagen 
2.3.3.2.3.1 Corrección de la imagen hiperespectral 
Antes del escaneo espectral de las muestras se tomaron dos imágenes de referencia: 
una imagen oscura (B) fue adquirida al apagar la fuente de luz y al cubrir el lente de 
la cámara con su tapa opaca (para remover el efecto de la corriente oscura del sensor 
de la cámara), y una imagen blanca (W) de la superficie blanca de teflón bajo las 
mismas condiciones con las que se escaneó las muestras (para suavizar el efecto de las 
variaciones espaciales en la escena) (Gómez, 2010; Iqbal, Sun y Allen, 2013). Ambas 
imágenes sirvieron para calcular la imagen corregida (I) utilizandola siguiente 
ecuación (Ec. 1). 
𝐼 =
𝐼0 − 𝐵
𝑊 − 𝐵
∗ 100 𝐸𝑐. (1) 
Donde I es la imagen hiperespectral corregida a unidad de reflectancia relativa (%); 
I0 es la imagen hiperespectral original; B es la imagen oscura (~0 % reflectancia) y W 
es la imagen blanca (~99,9 % reflectancia). La calibración de la reflectancia de las 
imágenes hiperespectrales se realizará utilizando el software Hyperspec III 
(Weadwall, USA). 
2.3.3.2.3.2 Segmentación de la imagen 
En la segmentación es de interés separar la parte real del alimento y el fondo de la 
imagen (Sun, 2010). La segmentación comenzó por la sustracción de la imagen a una 
longitud de onda determinada. Con esta etapa se buscó dar lugar a una muestra de alto 
contraste (corte) en un fondo homogéneo. Luego, la imagen resultante se segmentó 
utilizando un algoritmo de umbral global, para esto se seleccionó un valor de umbral 
adecuado. Esta imagen segmentada es llamada 'máscara completa", y contiene la 
región que representa al producto. La segmentación se realizará utilizando el software 
MATLAB 7.1 R2010a (The Mathworks Inc., EE.UU). 
 
40 
 
2.3.3.2.3.3 Extracción del espectro de calibración 
Para extraer la información espectral de cada imagen adquirida, se utilizó el 
software Spectronon 2.61 para reconocer y seleccionar las ROIs que mostrarán el 
color, textura y pH según sea caso de las rodajas de los producto medidos con los 
métodos analíticos mencionados. Luego, se utilizó el software Matlab 7.1 R2010a 
(The Mathworks Inc., Natick, MA, EE.UU.) para extraer el espectro de ROIs y los 
datos se exportaron en una matriz que contiene el promedio de los datos espectrales de 
las muestras analizadas. 
2.3.3.2.4. Análisis de datos espectrales 
Los espectros de reflectancia promedio de todos los píxeles en la ROI seleccionados 
(superficie de la rodaja del producto) y las mediciones de los parámetros de calidad 
por periodo de secado fueron utilizados para construir modelos mediante una regresión 
de mínimos cuadrados parciales (PLSR), debido a que es un método robusto y fiable 
para la construcción de modelos predictivos empíricos cuando los factores 
experimentales son numerosos y altamente colineales como los datos espectrales (He 
et al., 2012; Lin et al., 2012). Se obtuvieron dos categorías de modelos de calibración 
PLSR (espectros completos y simplificados). Debido al pequeño número de muestras, 
los modelos de regresión fueron optimizados mediante una validación cruzada 
completa (dejando uno fuera). Para lo cual, las muestras fueron divididas en dos 
conjuntos (calibración y predicción). El conjunto de calibración fue formado por XX 
muestras con XX/n muestras para cada periodo de secado y un conjunto de predicción 
formado por YY muestras con YY/n muestras para cada periodo de secado. 
El rendimiento de los modelos de predicción fueron evaluado usando el coeficiente 
de determinación de: calibración (𝑅𝐶
2), validación cruzada (𝑅𝐶𝑉
2 ), predicción (𝑅𝑃
2,); y 
la raíz del error cuadrático medio de: calibración (RMSEC), validación cruzada 
(RMSECV) y predicción (RMSEP). Así como el número requerido de variables 
latentes (LV) (Skibsted et al., 2004). El número ideal de LV fueron identificado para 
evitar exceso de montaje y bajo ajuste, usando el valor mínimo de la suma de 
cuadrados de error de predicción (PRESS) que muestra la suma al cuadrado de la 
desviación entre predicho y los valores de referencia de los parámetros de calidad (Liu 
et al., 2014; ElMarsry, Kamruzzaman, Sun y Allen, 2011 ). Un buen modelo debe tener 
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0065
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0065
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0205
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S146685641300012X#bb0255
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0215
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0215
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S146685641300012X#bb0095
41 
 
valores bajos y a la vez diferencias pequeñas entre RMSEC, RMSECV y RMSEP, así 
como altos valores de 𝑅𝐶
2, 𝑅𝐶𝑉
2 , 𝑅𝑃
2 (Barbin, Sun y Su, 2013; ElMasry et al., 2011). 
2.3.3.2.5. Selección de longitud de onda 
Las imágenes hiperespectrales recién adquiridas tienen alta dimensionalidad y por 
lo tanto son multicolinealiales (alta correlación entre las variables contiguas 
(longitudes de onda)) (Liu et al., 2014). Algunas longitudes de onda congruentes están 
relacionados con componentes similares, y por lo tanto contienen gran parte de la 
misma información (Sun, 2010 ). Por lo cual es mejor seleccionar las longitudes de 
onda que contienen la información más importante, evitando las que puedan ser 
portadores de información irrelevante o ruido y así facilitar la interpretación de los 
resultados con un número de variables reducido, (Liu, Sun y Zeng, 2013; Cheng, Sun, 
Zeng y Pu, 2014; Barbin et al., 2013). Por ello, los coeficientes de regresión PLS 
ponderados (β-coeficientes) fueron utilizados para seleccionar las longitudes de onda 
más influyentes en la predicción de los atributos de calidad. El principio del método 
se basa en el cálculo de los coeficientes de regresión ponderada que se corresponden 
con el modelo con espectros completos. Las longitudes de onda con los mayores 
valores absolutos de los coeficientes de regresión se seleccionan como las longitudes 
de onda óptimas. Utilizando sólo las longitudes de onda seleccionadas, nuevos 
modelos PLSR optimizados se desarrollaron con tres conjuntos de calibración 
espectral: espectro de absorbancia (AS), espectro Kubelka - Munk (KMS) y espectro 
de reflectancia (RS). Lo cual se realizará usando el software MATLAB 7.1 R2010a. 
𝐴𝑆 = −𝑙𝑜𝑔𝑅 𝑒𝑐. 2 
𝐾𝑀𝑆 =
(1 − 𝑅)2
2𝑅
 𝑒𝑐. 3 
Donde: AS es absorbancia, RS es reflectancia y KMS es Kubelka- Munk. 
 
 
 
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0010
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0140
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814613017950#b0210
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S146685641300012X#bb0180
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S146685641300012X#bb0180
42 
 
2.3.3.2.6. Visualización de la imagen química 
La figura 6 explica los principales pasos para la obtención de información espectral 
utilizada en predicción de las texturas y pH en los jabones obtenidos a partir de aceite 
residual mediante imágenes hiperespectrales, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Principales pasos del procedimiento experimental. 
Los mejores modelos PLSR fueron utilizados para visualizar y asignar cada píxel 
de la imagen hiperespectral en forma de imagen química para predecir la distribución 
del atributo de calidad (Liu et al, 2014; Cheng et al, 2014). La imagen química o mapa 
de predicción resultante se muestra con una escala de color lineal (de azul a rojo). De 
esta manera, mediante la comprobación de la variación de color en el mapa 
desarrollado, se pudo evaluar fácilmente la distribución y los cambios del atributo de 
calidad durante el secado. Para lograr esto se implementó un programa en Matlab 2009 
(The Mathworks Inc., EE.UU.). 
2.3.4. Descripción del proceso para la obtención de jabón 
Materia prima: El aceite residual se ha recolectado de los centros gastronómicos y 
hogares del Distrito de Guadalupe. 
Sedimentado: En esta etapa el aceite recolectado anteriormente se llevó a los tachos 
de recepción, aproximadamente 10 L de capacidad, donde permaneció hasta que las 
Extracción espectral 
Rodajas de jabón 
Medición por método 
tradicional 
Imagen hiperespectral en 
bruto 
Imagen hiperespectral 
corregida 
Imagen segmentada 
Imagen a longitudes de 
onda óptimas 
Mapa de distribución 
 
Calibración con