Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional Esta licencia permite a otras combinar, retocar, y crear a partir de su obra de forma no comercial, siempre y cuando den crédito y licencia a nuevas creaciones bajo los mismos términos. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN FACULTAD INGENIERÍA PESQUERA Y DE ALIMENTOS TESIS “Estudio Técnico Y Económico Del Cultivo Artesanal De Spirulina (Arthrospira platensis) Para Autoconsumo En La Provincia De Pisco” Línea De Investigación: Ciencias Naturales, Ingeniería y Tecnologías Sostenibles TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO PESQUERO PRESENTADO POR: AUTOR: Bachiller: Guerra Almeyda, Víctor Jesús ASESOR: Dr. Alva Fajardo, Juan Marino PISCO – PERU 2021 Dedicatoria El presente trabajo se lo dedico a las dos personas más importante de mi vida a mi señora madre María Almeyda Díaz por ser quien con su amor y esfuerzo me brindó la oportunidad de ser profesional sin ella nada de esto sería posible, también a mi hija Arelly Guerra Madrid quien es mi inspiración para salir adelante al igual que mi madre. Agradecimiento Agradezco a la Ing. Judith Aquije Dapozzo por haber sido una excelente docente cuando fui estudiante además de una tutora muy comprometida por la ayuda que me brindo durante el proyecto de investigación. Agradezco a la acertada dirección del M.sc Lot Vera Calderón para la realización de este trabajo de investigación. Agradecimiento a nuestra casa de estudio por brindar sus instalaciones para el desarrollo del proyecto. Un agradecimiento especial al Ing. Miguel Castro Rosas por su contribución con la cepa de spirulina además de la autorización y asesoramiento para utilizar su fórmula para el medio de cultivo utilizado en nuestro proyecto. Índice Resumen 8 Summary 9 Introducción 10 I. Marco Teórico 11 1.1. Antecedentes Del Problema De Investigación 11 1.1.1. Antecedentes a nivel internacional 11 1.1.2. Antecedentes a nivel nacional 13 1.1.3. Antecedentes a nivel local 14 1.2. Bases Teóricas De La Investigación 15 1.3. Marco Conceptual 29 II. Planteamiento Del Proyecto De Investigación 31 2.1 Situación Problemática 31 2.2 Formulación De Problemas 31 2.2.1 Problema general 31 2.2.2 Problemas específicos 31 2.3 Delimitación Del Problema 32 2.4 Justificación E Importancia De La Investigación 32 2.4.1 Justificación 32 2.4.2 Importancia 33 2.5 Objetivo De Investigación 33 2.5.1 Objetivos generales 33 2.5.2 Objetivos específicos 33 2.6 Hipótesis De Investigación 34 2.6.1 Hipótesis general 34 2.6.2 Hipótesis específicas 34 2.7 Variables De Investigación 35 2.7.1 Identificación de variables 35 2.7.2 Operacionalización de variables 35 III. Estrategia Metodológica 36 3.1 Tipo, Nivel Y Diseño De Investigación 36 3.2 Población Y Muestra Materia De Investigación 36 IV. Técnicas E Instrumentos De Investigación 37 4.1 Técnica De Recolección De Datos 37 4.2 Instrumento De Recolección De Datos 37 4.3 Técnicas De Procesamiento, Análisis E Interpretación De Datos 37 4.3.1 Ubicación del experimento 37 4.3.2 Materia prima, equipos y materiales 38 4.3.3 Descripción del cultivo de spirulina 39 4.3.4 Descripción del procesamiento de spirulina 42 4.3.5 Determinación del análisis proximal 43 V. Presentación, Interpretación Y Discusión De Resultados 43 5.1 Presentación E Interpretación De Resultados 43 5.1.1 Resultados del análisis técnico experimental 43 • Valores del escalado del cultivo. 44 • Valores de la cosecha y el proceso de secado. 46 • Valores del análisis proximal. 47 • Valores de los minerales más importantes 48 ▪ Resultados del estudio de viabilidad técnica 49 • Proceso productivo. 49 • Capacidad objetivo y Dimensionamiento del proceso. 52 • Características de materiales, maquinaria, equipos e insumos 54 ▪ Resultados de viabilidad económica 57 • Objetivo de mercado. 57 • Inversión inicial. 60 • Costos de producción. 62 • Depreciación. 64 • Capacidad de producción. 66 5.2 Discusión De Resultados 67 VI. Comprobación De Hipótesis 68 6.1 Contrastación De Hipótesis General 68 6.2 Contrastación De Hipótesis Secundarias 70 Conclusiones 73 Recomendaciones 74 Fuentes De Información 75 ILUSTRACIÓN Ilustración 1 Cosecha De Tecuitlatl 11 Ilustración 2 Fabrica de la empresa Sosa Texcoco – México 12 Ilustración 3 Doctor Ripley 13 Ilustración 4 Cultivo de Biotecnology Andexs 14 Ilustración 5 Sistema de cultivo inclinado 19 Ilustración 6 Tanque circular 19 Ilustración 7 Raceways 20 Ilustración 9 Photobioreactor de biocombustible 23 Ilustración 10 Planta de tratamiento de aguas domesticas 24 Ilustración 11 Ciclo de biofijación de CO2 de micro algas 25 Ilustración 12 Mascarilla de spirulina 26 Ilustración 13 Barra energética de spirulina 27 Ilustración 14 Cultivo en acuario 41 Ilustración 15 Cultivo en piscina estructurada 41 Ilustración 16 Cosecha de la spirulina del proyecto 42 Ilustración 17Spirulina seca o prensada 42 Ilustración 18 Spirulina seca 42 Ilustración 19 Tarifa BT5B. Electrodunas 62 Ilustración 20 Tarifario de Emapisco 63 DIAGRAMA Diagrama 1 Cultivo y proceso de spirulina 22 Diagrama 2 Balance de materia del cultivo de spirulina 49 TABLA Tabla 1 Biología De La Spirulina 15 Tabla 2 Propiedades físicas y químicas de la spirulina 18 Tabla 3 Medio Zorrouk 21 Tabla 4 Medio de cultivo Urea 21 Tabla 5 Solución 1 para el medio de cultivo UTEX 22 Tabla 6 Solución 2 para el medio de cultivo UTEX 22 Tabla 7 Población y toneladas de spirulina consumida en el mercado ecuatoriano 29 Tabla 8 Operacionalización de variables 35 Tabla 9 Medio de cultivo Jean Paúl Jordán modificado 40 Tabla 10 Temperatura ambiente durante el cultivo 43 Tabla 11 Parámetros del inoculo spirulina sp 44 Tabla 12 Comparación Litros añadidos vs temperatura ambiente 45 Tabla 13 Análisis de cosecha 46 Tabla 14 Análisis proximal 47 Tabla 15 Análisis de minerales 48 Tabla 16 Medio de cultivo JEAN PAÚL JORDÁN MODIFICADO 51 Tabla 17 Jean Paul Jordán sustitución de nutrientes por 1 Kg de cosecha 51 Tabla 18 Dimensionamiento del proceso. 53 Tabla 19 Materiales del cultivo 54 Tabla 20 Equipos del cultivo 55 Tabla 21 Materia prima 55 Tabla 22 Material para toma de muestra 55 Tabla 23 Equipo de control 56 Tabla 24 Material para cosecha 56 Tabla 25 Material para prensado 56 Tabla 26 Material para formado de hebras 57 Tabla 27 Equipo de secado 57 Tabla 28 Equipo de molienda 57 Tabla 29 Material para envasado 57 Tabla 30 Abastecimiento de agua en la provincia de Pisco 58 Tabla 31 Número de personas por edad en la provincia de Pisco 59 Tabla 32 Definición de variables 60 Tabla 33 Consumo de energía eléctrica para el cultivo 62 Tabla 34 Consumo de agua y alcantarillado en el cultivo 63 Tabla 35 Inversión y costo total 63 Tabla 36 Costos de activos fijos 64 Tabla 37 Costo de la spirulina en polvo 68 Tabla 38 Número de personas por familia en la provincia de Pisco 69 Tabla 39 Costo spirulina comercial y propia 70 Tabla 40 Ingreso promedio por persona en la ciudad de Ica 72 GRAFICA Gráfica 1 Temperatura ambiente durante el cultivo 44 Gráfica 2 Diferencia de temperatura ambiente y temperatura del cultivo 45 Gráfica 3 Diferencia de la temperatura ambiente y la de secado 46 Gráfica 4 Peso húmedo y peso seco 47 Gráfica 5 Análisis proximal 48 8 Resumen Se realizó un estudio técnico y económico de un cultivo de spirulina platensis (Artrospira platensis) en la provincia de Pisco a una temperatura promedio de 22 °C, para ello se utilizó un medio de cultivo experimental. Se recibió un inoculo de 6 litros de spirulina el cual se vertió junto al medio de cultivo experimental en un acuario con aireación y agitación constante que fue proporcionada por un motor de acuario , el rango de pH fue de 9 a 9.5 ,se controló parámetros de transparencia y temperatura del cultivo, la cosecha del cultivo se realizó de acuerdo al escalamiento del cultivo donde se controló los datos de peso húmedo y peso seco que nos ayuda a poder conocer el rendimiento del proceso, obteniendo nuestro producto final se realizó un análisis proximal para conocer su valor nutricional poniendo principal énfasis en el porcentaje de proteína que contiene nuestro producto. El estudio económico muestra las ventajas y la viabilidad del proyecto de cultivo tomando en cuenta los costos, gastos, rendimiento y rentabilidad para reflejarlos en la necesidad y condiciones que presenta nuestra provincia estos últimos datos fueron recogidos por el INEI (Instituto nacional de estadística e informática) en el cual nos basamos. PALABRA CLAVE: Spirulina, cultivo experimental, parámetro, viabilidad, estudio económico, INEI. 9 Summary A technical and economic study was carried out on a culture of spirulina platensis (Artrospira platensis) in the province of Pisco at an average temperature of 22 ° C, for which an experimental culture medium was used. An inoculum of 6 liters of spirulina was received which was poured together with the experimental culture medium in an aquarium with aeration and constant agitation that was provided by an aquarium motor, the pH range was from 9 to 9.5, parameters of transparency and temperature of the culture, the harvest of the culture was carried out according to the scaling of the crop where the data of wet weight and dry weight was controlled that helps us to be able to know the performance of the process, obtaining our final product a proximal analysis was carried out to know its nutritional value, placing the main emphasis on the percentage of protein that our product contains. The economic study shows the advantages and viability of the cultivation project taking into account the costs, expenses, performance and profitability to reflect them in the need and conditions that our province presents, these latest data were collected by the INEI (National Institute of Statistics and Informatics) on which we rely. KEY WORDS: Spirulina, experimental culture, parameter, viability, economic study, INEI. 10 Introducción Se conoce que existe una gran cantidad de especie de micro algas muchas de ellas que todavía no sin ser descubierta por el hombre y mucho menos explotado, muchas de estas micro algas forman parte del fitoplancton. La Spirulina es una micro alga del Phylum cyanophyta que se desarrolla en condiciones especiales y en la naturaleza habita en lagos alcalinos de zonas tropicales. Su fisionomía particular de forma espiral le dio su nombre vulgar (spirulina) y debido a su alto contenido nutricional es lo que ha generado especial atención para su producción comercial. En su producción comercial a mayor parte de la biomasa es utilizada como alimento y materia prima de alimentos para la acuicultura, el cultivo industrial de Spirulina se ha realizado tradicionalmente y en su mayor parte en sistemas de cultivo abiertos conocido como raceways. Aunque se puede cultivar fácilmente en biorreactores y sistemas acuosos abiertos, naturales y artificiales El medio de cultivo liquido necesario para el buen desarrollo contiene sales como bicarbonato de sodio y nitratos que contribuyen a la alcalinidad del medio, uno de los factores más determinantes en el escalado y la producción es la iluminación por ser un organismo autotrófico, y para lograr una adecuada distribución de nutrientes, se mantiene agitación por medio mecánico o por burbujeo. En el presente plan de tesis detalla el proceso productivo de spirulina con una metodología de cultivo artesanal para después determinar la viabilidad de un proyecto de inversión en nuestra provincia de Pisco analizando técnica y económicamente el cultivo. 11 I. Marco Teórico 1.1. Antecedentes Del Problema De Investigación 1.1.1. Antecedentes a nivel internacional. En México en el año de 1521 Bernal Díaz del Castillo uno de los acompañantes de Hernán Cortez reporto que la spirulina era cosechada del lago de Texcoco a la que secaban y vendían en el mercado de Tenochtitlan. (A, Belay, 2008) Ilustración 1 Cosecha De Tecuitlatl Fuente: (Furst, 1978) Se descubrieron escritos y reportes de la expedición de Bélgica en la zona del Saharan , los lugareños de esa zona en especial los que habitan cerca al lago Chad también tenían el habito de consumir de esta micro alga verde-azulada, cuya especie se sabe que es Arthrospira platensis. En 1943 se formó la empresa. Sosa Texcoco para extraer carbonato de sodio del lago Texcoco en México pero una capa espesa verde-azulada cubría la superficie del lago que en ese momento los acuicultores no sabían de qué se trataba. Este hallazgo, que pronto se transformó en una molestia fue reportada al instituto francés de petróleo, entidad que brindaba asistencia tecnológica a Sosa Texcoco. Después de un intenso 12 Intercambio de información, el instituto informo a Sosa Texcoco que se trataba de un alimento ancestral, mismo que había sido identificado por el investigador belga Jean Leonard. Esto motivo a ambas entidades a llevar a cabo estudios y experimentos encaminados al aprovechamiento del Tecuitlatl, el cual fue identificado como spirulina. Como producto de estas investigaciones instalaron una planta de procesamiento en las orillas del caracol del lago Texcoco con una producción cercana a las 500 toneladas de spirulina seca por año. A pesar de los esfuerzos de la empresa en la comunicación de las propiedades nutricionales y curativas de la micro alga y al tratar de mezclar la spirulina con otros alimentos populares para poder introducirlo en los desayunos escolares del DIF (Desarrollo integral de la familia – México) no hubo tiempo necesario para su difusión debido al cierre inesperado de acuerdo a la famosa huelga que estalló el 23 de septiembre de 1993 y que concluyo con su cierre definitivo en 1997. (Sasson, 1997) Ilustración 2 Fabrica de la empresa Sosa Texcoco – México Fuente: (Rodriguez, 2001) En 1987 el doctor Ripley junto a la doctora Denisse Fox ganó un premio de tecnología ambiental promovido por las naciones unidas con su proyecto de cultivo de spirulina, que se estaba llevando a cabo en el Sahara occidental del África en el país de Togo desde 1984 su sistema de cultivo consistía en los desechos fecales se convertía un digestor de biogás como 13 Combustible, el estiércol seco como abono y nutrientes para el cultivo de la spirulina, además que permitió que en ese lado del mundo se pudiera tener una cultura sanitaria. La spirulina se secaba y se suministraba en el hospital local a los niños que previamente se tallaba y pesaba al cabo de una semana se pudo observar que aumentaban de peso y se notaban su mejoría. (Henrikson R. , 1994) Ilustración 3 Doctor Ripley Fuente: (Henrikson, 1997) 1.1.2. Antecedentes a nivel nacional. Mediante un Convenio de Cooperación Técnica peruano-alemán se inició en 1971 un proyecto para estudiar la posibilidad de una producción masiva de la micro alga verde de agua dulce Scenedesmus acutus, siguiendo la tecnología desarrollada en la ciudad de Dortmund, R.F. de Alemania, y con el propósito de contribuir a la solución de los problemas alimentarios del país. Los resultados obtenidos en la planta piloto de Casa Grande, cerca de Trujillo, demostraron que esta micro alga bajo buenas condiciones de cultivo puede dar producciones dobles de las logradas en su país de origen. Estudios paralelos de aplicación dietética y de aceptabilidad han comprobado su alto valor, sobre todo en la terapia de estados graves de desnutrición en niños, y su buena aceptación. Transcurrida la etapa experimental, se constituyó en 1978 en Sauzal también cercana a la ciudad de Trujillo y en una zona de excelentes condiciones ambientales y lumínicas, la primera planta 14 de producción semi industrial de micro algas con un método de cultivo basado en el original, pero con modificaciones notorias para adaptarlo a las condiciones de la costa peruana. El producto final bajo la forma de polvo puede usarse en el mercado interno, así como en la exportación, donde puede comercializarse a precios bastante interesantes. (Hurtado, 2011) La empresa Andexs Biotechnology S.R.L. fue fundada en el año de 2007 con el objeto de desarrollar un intenso programa de investigación y desarrollo en la producción y valorización de productos derivados de las micro algas, entre ellas la micro alga spirulina platensis destinada para consumo humano como suplemento en Arequipa, les permitió obtener un producto con 64.14 % de proteína, en un ambiente ecológico apropiado en el sur del país, debido a la alta demanda registrada, Andexs Biotechnology S.R.L. se encuentra en proceso de incrementar su planta de producción para aumentar a 300 kg por mes. (Andexs, 2012) Ilustración 4 Cultivo de Biotecnology Andexs Fuente: (Andexs O.2014) 1.1.3. Antecedentes a nivel local. El grupo Alimenta muestra interés en la spirulina como fuente de proteínas para la producción de huevos en el 2013 siendo el 2014 donde comenzaron los estudios técnicos en la región de Ica donde se probaron diferentes medios de cultivo y diferentes tipos de cepas. En el 2016 se le asigno mayor presupuesto y un equipo I+D para cumplir su plan estratégico de culminar con un sistema de cultivo de 50 Tn/ año al culminar el 2018. (Alimenta, 2016) http://www.andexs.org/ 15 1.2. Bases Teóricas De La Investigación ● Descripción de la spirulina. Del género Arthrospira, concretamente de las dos especies Arthrospira platensis y Arthrospira máxima. Ambos géneros son cianobacterias, una clase de organismos unicelulares que era anteriormente conocido como "algas azules". Al principio estaban incluidas en el género spirulina y es este nombre el que sigue usándose para designar el suplemento nutricional. (Castenholz, 1989). Tabla 1 Biología De La Spirulina Dominio: Bacteria Phylum: Cyanobacteria Clase: Cyanobacteria Orden: Oscillatoriales Familia: Oscillatoriaceae Género: Spirulina Especie: S. platensis (=Arthrospira) Fuente: (Becker w, 1982) ● Origen de la spirulina. La spirulina es el descendiente inmortal de las primeras formas de vida fotosintética, surgidas ase 3500 millones de años, las algas azules o cianofitos formaron la actual atmosfera con oxígeno en la que pudieron evolucionar otras formas de vida. Desde entonces las algas contribuyen a regular la biosfera del planeta. (Henrikson R. , Microalga Spirulina, 1994). La spirulina fue aislada por primera vez por Turpin en 1827 a partir de una corriente de agua dulce, y posteriormente se han encontrado especies de spirulina en una gran variedad de ambientes (tierra, arena, pantanos, agua salobre, agua de mar y agua dulce). Las especies de https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arthrospira_maxima&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arthrospira_maxima&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Cianobacterias https://es.wikipedia.org/wiki/Clase_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Spirulina_(g%C3%A9nero) 16 spirulina han sido aisladas, por ejemplo, de aguas tropicales en el mar del norte, aguas termales, salinas, aguas cálidas de las centrales eléctricas o estanques de peces. (Gomes Hermoso, 2015) ● Tipos de spirulina. El término de spirulina es utilizado generalmente para dos tipos comerciales de micro algas del género Artrospira: Artrospira platensis: Este tipo de spirulina es oriunda de la región de centro américa del lago de Texcoco. Artrospira máxima: Es oriunda de la región de Kanenbu – África. La morfología y propiedades nutricionales de cada una de estas es particularmente del medio natural en el que se desarrolla el cultivo. ● Propiedades de la spirulina. Es uno de los alimentos de origen vegetal más concentrado en buenos nutrientes, sobre todo, destaca su contenido en proteínas que puede rondar el 60 % en el alga deshidratada y se acompaña de un buen aporte de fibra, hidratos complejos y grasas en menor proporción entre las que destacan las poliinsaturadas o esenciales para el organismo. También es importante su aporte de vitaminas y minerales que nuestro cuerpo necesita como vitaminas del complejo B, calcio, hierro, potasio, yodo, carotenos y vitamina E, éstos dos últimos con función antioxidante. Es al igual a un vegetal, bajo en calorías y rico en agua, pero continúa teniendo un porcentaje superior de proteínas con respecto a otros vegetales, por lo que, ésta característica resulta particularmente atractiva para dietas vegetarianas aunque como todo vegetal no tiene proteínas completas porque en este caso, posee escasos aminoácidos azufrados, su perfil proteico no deja de ser considerable debido a la cantidad de este nutriente que concentra. (Superalimentos, 2012) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.2740181101/abstract 17 Frecuentemente se utilizan complementos dietéticos de esta alga en dietas de adelgazamiento ya que es saciante por lo que reduce el apetito y esto se debe a su alto contenido en fibra, a la ves puede acelerar el metabolismo y controlar la absorción de grasas además es un alimento con calorías negativas eso quiere decir que su aporte calorífico es tan bajo que el cuerpo gasta más en metabolizarlo que la propia energía que la spirulina suma y por su alto contenido de minerales previene los calambres musculares en deportistas. (Axa Heat, 2013). En los últimos años se le han atribuido diversas propiedades farmacológicas así que se ha comprobado experimentalmente invitro su efectividad en algunos tipos de alergias, anemia, cáncer, hepatotoxidad, enfermedades virales y cardiovasculares, inmunodeficiencia, procesos inflamatorios. (Chamorro, 2002) ● Importancia de la spirulina. El polvo que se obtiene de la spirulina sp. Es una fuente proteica de alto valor biológico sin efectos tóxicos. Posee un 80% de la proteína del huevo, es decir 124 gr de spirulina máxima reemplazan 100 g de la proteína del huevo. No se realizan sustituciones totales de proteína, sino parciales para suplir las deficiencias por falta de fuentes proteicas a causa de los altos costos en el mercado. En dietas humanas se ha considerado como una fuente importante de ácido gamma linoleico, como sustituyente en la alimentación de hipertensos y pacientes con tensiones premenstruales, resultando más económico que otro tipo de aceites con un costo de trece centavos de dólar por kilogramo. (Roughan, 1989) 18 ● Propiedades físicas y químicas de la spirulina. Tabla 2 Propiedades físicas y químicas de la spirulina Fuente: (Axanthin, 2013) ● Sistemas de cultivo de spirulina. Los más utilizado comercialmente son los sistemas de cultivo abierto ya que estos son menos costosos en su construcción y operación además de permitir mayor disponibilidad de área para el cultivo, entre las diferencias de los diferentes sistemas de cultivos abiertos están el tamaño, forma, materiales y tipos de agitación. 19 Sistema inclinado. Es un sistema que mediante su recorrido de manera descendente ayudado por la gravedad permite una buena oxigenación del cultivo ya que se distribuye uniformemente en una película muy delgada (menos de 1cm) facilita una mayor concentración (10g/l), sus limitaciones conciernen en la sedimentación de la spirulina en las partes de baja turbulencia, se necesita una gran cantidad de energía para poder bombear el cultivo de la parte baja a la parte alta de la superficie inclinada además de la perdida por evaporación especialmente en los lugares cálidos donde se cultiva, estos sistema no ha sido de mucha productividad en comparación a los raceways. Ilustración 5 Sistema de cultivo inclinado Fuente: (Barra Galarraga, 2010) Tanques circulares. Estos tanques han dejado de ser usados debido a su alto costo para su construcción y en energía requerida para poder mover los grandes brazos mecánicos que se utiliza para su agitación, aunque todavía hay países que lo utilizan como Japón, Taiwán e Indonesia para el cultivo de spirulina y clorella. Ilustración 6 Tanque circular Fuente: (Navarro Goicochea, 2015) 20 Raceways. Estos sistemas son usados en la mayoría de cultivos comerciales con 75000 y 150000 m2 de área de cultivo con una agitación proporcionada con una rueda con paletas en uno de los extremos del tanque. Para que el tanque sea eficiente tiene que ser de poca profundidad (menores de 15 cm) de forma de pista ovalada para que el cultivo pueda ser agitado de manera uniforme, su construcción no es muy costosa. Entre sus desventajas se tiene la poca concentración (0.6 g/l) lo que facilita la contaminación e incrementación del costo de cosecha, también hay grandes pérdidas por la evaporación en los lugares cálidos. Ilustración 7 Raceways Fuente: (Galpemur, 2018) ● Medios de cultivo. Medio Zorrouk. El primer medio sintético formulado para el cultivo de la Spirulina fue el medio de Zorrouk, el cual es todavía usado como medio estándar. Este fue definido por primera vez en 1966, y trabajos anteriores muestran que algunos componentes de este medio pueden ser diluidos un poco ya que la concentración de algunos de sus nutrientes es lo suficientemente alta. (Radmann E.M., 2007). 21 Tabla 3 Medio Zorrouk Nombre comercial FORMULA Concentración (g/L) Bicarbonato de sodio NaHCO3 13.61 Carbonato de sodio Na2CO3 1.03 Carbonato de potasio K2HPO4 0.5 Nitrato de sodio NaNO3 2.5 Sulfato de potasio KSO4 1 Cloruro de sodio NaCl 0.2 Sulfato de magnesio MgSO4 7H2O 0.04 Cloruro de calcio CaCl2 2H2O 0.01 Sulfato de hierro FeSO4 7H2O 0.05 Ácido bórico H3BO3 2.86 Cloruro de manganeso MnCl2 4H2O 1.81 Sulfato de Zinc ZnSO4 7H2O 0.22 Molibdato de sodio NaMoO4 2H2O 0.39 Sulfato de cobre CuSO4 5H2O 0.079 Cobalto de nitrato Co(NO3) 2 6H2O 0.049 Sulfato de vanadilo VOSO4 5H2O 49.6 mg Aluminio de cromo K2Cr2(SO4)4 2H2O 96.0 mg Marenosita NiSO4 7H2O 47.8 mg Ácido tungistico Na2WO4 2H2O 17.9 mg Dióxido de titanio TiOSO4 33.3 mg Nitrato de cobalto Co(NO3)2 6H2O 44.0 mg Fuente: (Zarrouk, 1966) Medio Urea. Consta básicamente de una fuente de carbono y una de nitrógeno esto es bicarbonato y urea, respectivamente la urea, también conocida como carbamida, Es una sustancia nitrogenada producida por algunos seres vivos como medio de eliminación del amoníaco, es decir, que tiene la capacidad de absorber agua de la atmósfera y presenta un ligero olor a amoníaco. Soluciones neutras de urea, se hidrolizan muy lentamente en ausencia de microorganismos, de la concentración de urea. (Textoscientificos, 2007) Tabla 4 Medio de cultivo Urea Sustancia Concentración Bicarbonato de sodio 25,61 gr/l agua destilada Urea 3,5 gr / 500 ml agua destilada Fuente: (Danesi E.D.G., 2002) 22 Medio Utex. Como recomendaciones de este medio se debe prevenir la formación de precipitados preparando dos soluciones descritas en las tablas Luego de completar las dos soluciones, se debe verter la solución 2 en la solución 1 y agitar para mezclar completamente, y se recomienda mantener a temperaturas bajas para mayor conservación del medio. (Utex, 2006) Tabla 5 Solución 1 para el medio de cultivo UTEX Nombre comercial Sustancia Concentración Bicarbonato de sodio NaHCO3 13.61 g/500 mL H2O Carbonato de sodio Na2CO3 4.03 g/500 mL H2O Carbonato de potasio K2HPO4 0.5 g/500 mL H2O Tabla 6 Solución 2 para el medio de cultivo UTEX Nombre comercial Sustancia Concentración Nitrato de sodio NaNO3 2.5 g/500 mL Sulfato de potasio K2SO4 1 g/500 mL Cloruro de sodio NaCl 1 g/500 mL Sulfato de magnesio MgSO4·7H2O 0.2 g/500 mL Fuente: (UTEX, 2006) Diagrama 1 Cultivo y proceso de spirulina Fuente: Propia 4 Diagrama del cultivo y cosecha de la spirulina. Selección de cepa Moldeado a hebras Preparación de medio de cultivo Mezclado de la cepa con el medio de cultivo Control del cultivo Filtración de la cosecha Spirulina seca Prensado de la cosecha Molienda Spirulina fresca Harina de spirulina Secado 23 ● Oportunidades de negocio a través de la spirulina. En torno al cultivo de spirulina existen oportunidades de negocio para sustituir componentes energéticos, químicos y nutricionales. Bio combustible. La Spirulina como las demás micro algas es una fuente alternativa de bioenergía, también pueden capturar CO2 y al mismo tiempo no compiten ni con tierras de cultivo ni con la producción de alimento en contraste con los biocombustible de primera generación obtenidos a partir de residuos agrícolas, de forma que permiten reducir este importante impacto ambiental y social, al mismo tiempo que no generan una demanda de agua al poder utilizar su proceso productivos de aguas residuales o marinas. (GREENPEACE, 2014) Los biocombustibles de primera generación, que tal como aclaramos anteriormente, se producen a partir de materias primas de origen comestible, hace ya 20 años que están en el mercado y, por tanto, el mercado de biocombustibles está copado por ellos. Ilustración 8 Photobioreactor de biocombustible Fuente: (Beteta Garmendia, 2006) Depuración de aguas. El agua de calidad es esencial para la salud humana, la protección del medio ambiente y el desarrollo económico, por ello el depuramiento de aguas residuales es una necesidad ineludible. Los sistemas de tecnologías convencionales requieren de grandes 24 inversiones, un costoso proceso de mantenimiento y de explotación, además de exigir recursos humanos altamente especializados. Actualmente, numerosos estudios apuntan a la capacidad de micro algas para consumir como nutrientes aquellas sustancias contaminantes disueltas en el agua, como pueden ser los compuestos de fosforo y nitrógeno. Así se alcanzará grandes rendimientos con muy bajas inversiones además proporcionará beneficios colaterales por la posibilidad de generar energía, capturar CO2 y producir biomasa que puede ser utilizada como materia prima en otras aplicaciones. (PWC, 2013) En Perú, al igual que a nivel mundial, existe preocupación por la escasez de recursos hídricos y la importancia de la gestión integral del ciclo del agua. De hecho, en el Perú existe el organismo estatal de fiscalización ambiental (OEFA) tiene como misión salvaguardar el medio ambiente de los factores contaminantes de las industrias, en especial los recursos hídricos, para eso las industrias podrían tener en la spirulina un gran aliado para la depuración de sus aguas residuales que los beneficiaria ante el ente de fiscalización, a la vez de cumplir con una responsabilidad social reutilizando las aguas ya tratadas. Fuente: (EDAR, 2012) Biofijación de co2. La biofijación de CO2 es en estos momentos centro de atención de numerosos estudios y proyectos ya que la viabilidad técnico- económico de un proceso de Ilustración 9 Planta de tratamiento de aguas domesticas 25 captura y fijación biológica mediante micro algas en plantas industriales lo que les va permitir es seguir utilizando combustibles fósiles durante los próximos años sin contribuir al calentamiento global. La biofijación de CO2 es una tecnología de interés público que resulta especialmente interesante para plantas productoras de electricidad o aquellas industrias generadoras de altos volúmenes de CO2, puesto que poseen una gran fuente de gas que puede redirigirse así a la planta de cultivo de micro algas y lograr beneficios medio ambientales que son favorecidos económicamente mediante los derechos de emisión. (Amotz, 2009) Fuente: (Nuestromar, 2013) Cosmética. Las microalgas absorben y concentran elementos muy importantes para la salud y en concreto para mantener el buen aspecto de la piel del ser humano, su biomasa contiene antioxidantes, pigmentos, aminoácidos, vitaminas, polisacáridos, y otras sustancias de gran interés en la industria cosmética. (Rodriguez Garcia , 2010), Se le llama cosmetología ecológica que tanto en Estados Unidos, Canadá y el resto de Europa tiene una importante presencia en el mercado. Existen formas que han extendido por todo el mundo su filosofía sostenible y son conocidas internacionalmente. Ilustración 10 Ciclo de biofijación de CO2 de micro algas 26 La gran potencia en Europa en este campo es Francia que lidera la lista de importadores de productos cosméticos en Europa. (Spolaore P, 2006) Ilustración 11 Mascarilla de spirulina Fuente: (Isan, 2017) Nutrición. Las microalgas proporcionan importantes aplicaciones en el campo de la nutrición humana como animal. Tanto en el mercado Latinoamericano como Europeo no se le brinda mucho énfasis a la INMUNONUTRICION, sabiendo que en otros países en especial Asiáticos como Corea del Sur y Japón encabezan la innovación en esta materia desarrollando productos diferenciados que cumple con los objetivos de la alimentación como mejorar su salud y prevenir enfermedades, En España se están iniciando investigaciones realizadas por centros tecnológicos que resaltan el futuro de las micro algas como fuente natural sostenible e inagotable. (Gomez Ariza, 2008) Por su inocuidad y su adaptabilidad a distintas condiciones de crecimiento, y sus propiedades nutritivas, ciertas especies de micro algas son particularmente aprovechables en el sector alimentario. El panorama económico mundial ha afectado la mayoría de las potencias mundiales, inmerso en una profunda crisis económica, sin embargo, en el sector agro alimentario esta entre los menos afectados. 27 En Latinoamérica existe un mercado incipiente e inmaduro y siendo un mercado en desarrollo en países europeos, su producción suele asociarse a gastronomías orientales como China, Japón y Corea del sur. (Salvador Mendoza, 2011) En esta época el consumidor tiene una tendencia por la alimentación saludable dando valor a la alimentación funcional que es capaz de mejorar la salud y prevenir ciertas enfermedades reforzando el sistema inmune. Ilustración 12 Barra energética de spirulina Fuente: (Cebanatural) ● Análisis de mercado de la spirulina. La demanda de productos alimenticios cultivados de manera naturales ha aumentado en todo el mundo, crea nuevas oportunidades en el mercado para acuicultores, agricultores y empresas de países en desarrollo y desarrollados. Las personas tienen mayor tendencia al consumo de suplementos alimenticios, vitaminas o minerales adicionales en su dieta diaria, con el fin de contrarrestar el estrés y enfermedades crónicas por fatiga, y para mantener el equilibrio y la salud tanto física como mental. Dentro del mercado de suplementos dietarios y nutritivos se encuentra la spirulina. (Argento, Sempere, & Van Lierde, 2016) Las presentaciones más conocidas en que se comercializa la spirulina es en capsulas y en polvo, aunque también existen productos donde la spirulina es utilizada como ingrediente principal. Mercado global. Para poder entender el mercado global de la Spirulina es necesario poder comprender el mercado en el que está inmerso como el de vitaminas, minerales y suplementos 28 dietarios denominado VMSD. Como analizaremos a continuación este es un mercado sumamente globalizado, fragmentado y en franco crecimiento. Globalmente el mercado factura anualmente 82 billones, con aproximadamente un 28% localizándose en los E.E.U.U donde las ventas crecieron entre 2007 y 2012 el crecimiento se mantuvo hasta el 2017 con tasas de crecimiento entre 5% y 6% anualmente. Actualmente el mercado crece a una tasa del 4 % y se espera que se mantenga durante los siguientes cinco años, cabe destacarla posición de los suplementos nutricionales dentro de este mercado ya que actualmente factura cerca de U$D 2.5 billones globalmente y presenta un crecimiento cercano al 10 % anual, la compañía Amway tiene el liderazgo con un amplio margen seguido de NBTY y Pfizer en tercer lugar. Herbalife y Nu Skin completan los primeros cinco puestos. Todas estas empresas basadas en Estados Unidos. (Argento, Sempere, & Van Lierde, 2016). Mercado peruano. El mercado de consumer health que incluye tanto los medicamentos que se expenden sin receta como los suplementos alimenticios, vitaminas y otros, asciende actualmente a S/ 3,600.5 millones, y el consumo per cápita ya es de S/ 111.9, según cifras de la consultora Euromonitor International, y el crecimiento continuará pues se estima que en los próximos tres años moverá S/ 4,289.4 millones. (Fattorini, 2018) Lima concentra el 70% de las ventas de suplementos nutricionales y provincias el 30%, pero con tendencia a seguir creciendo, señaló Ardyss International, que recientemente lanzó en el mercado peruano ocho nuevos productos que ayudarán a mejorar la nutrición, tanto en hombres como en mujeres, evitando el sobrepeso. (Epensa, 2014) No se conoce en el mercado peruano el porcentaje de personas que consumen spirulina, pero se toma los datos del banco central del Ecuador que cuantifican el consumo de spirulina en ese país. 29 Tabla 7 Población y toneladas de spirulina consumida en el mercado ecuatoriano ECUADOR AÑO POBLACION TONELADAS MERCADO INCIDENCIA CONSUMIDORES 2004 13,530.00 6 0.24% 2005 13,780.00 8 0.32% 2006 13,780.00 15 0.60% 2007 14,027.00 22 0.86% 2008 14,510.00 23 0.87% Fuente: (Arias Garcia, 2010) 1.3. Marco Conceptual Selección de cepa. En microbiología, es elegir de acuerdo a ciertas características una población de células de una sola especie descendientes de una única célula, usualmente propagada colonialmente, debido al interés en la conservación de sus cualidades definitorias. De una manera más básica puede definirse como un conjunto de especies bacterianas que comparten, al menos, una característica. ( Wikipedia, 2019). Mezcla de la cepa con el medio de cultivo. Consiste simplemente en mezclar la simiente con el medio de cultivo. Es recomendable mantener un nuevo cultivo inicialmente y en curso de crecimiento (dilución progresiva con medio de cultivo nuevo). (Teshnap, Spirulina Source, 2005). Control de Cultivo. Método de control de parámetros físicos o químicos en un cultivo biológico de organismos sin intervención del hombre y que incluye además de enemigos naturales la acción de los factores abióticos del medio. (Wikipedia, 2008). Filtración del cultivo. La filtración es un procedimiento físico de esterilización de fluidos en el cual los microorganismos no son destruidos, sino simplemente retenidos por un material filtrante. El material filtrante debe de ser inerte para no reaccionar con los componentes de la solución, presentar resistencia mecánica y tener un tamaño de poro menor que los microorganismos que deben ser retenidos. (U.M.H, 2017) https://es.wikipedia.org/wiki/Microbiolog%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Clon https://es.wikipedia.org/wiki/Factores_abi%C3%B3ticos 30 Prensado de la cosecha. Consiste en ejercer una fuerza física, comprimiendo la cosecha para eliminar la humedad externa así obtener el producto compacto y moldeable. (Teshnap, 2015) Moldeado a hebras. Poner como tallarines en cilindros de pequeño diámetro ("spaghetti" de 2 mm de diámetro) sobre un plato perforado. (Pedrasa, 2011) Estudio técnico. Un estudio técnico permite proponer y analizar las diferentes opciones tecnológicas para producir los bienes o servicios que se requieren, lo que además admite verificar la factibilidad técnica de cada una de ellas. Este análisis identifica los equipos, la maquinaria, las materias primas y las instalaciones necesarias para el proyecto y, por tanto, los costos de inversión y de operación requeridos, así como el capital de trabajo que se necesita. (Sánchez, 2011) Factibilidad. Se entiende por Factibilidad las posibilidades que tiene de lograrse un determinado proyecto”. El estudio de factibilidad es el análisis que realiza una empresa para determinar si el negocio que se propone será bueno o malo, y cuáles serán las estrategias que se deben desarrollar para que sea exitoso. (Varela, 1996) Estudio económico. Es la base del estudio teórico y académico de las ciencias económicas. Estudia el comportamiento racional de los individuos y organizaciones a la hora de tomar decisiones económicas y su interacción con el resto de agentes. (Sanchez, 2000) Cultivo. Arte de cultivar la tierra. Se refiere a los diferentes trabajos de tratamiento del suelo y cultivo de vegetales, normalmente con fines alimenticios. (Agrícola, 2001). Técnico. Se llamará técnico al procedimiento que tiene como fin la obtención de un determinado resultado. Para llegar a este será necesario ejecutar conocimientos técnicos y seguir una serie de reglas y normas que serán el medio para alcanzar el objetivo. (Pérez, 2013) https://economipedia.com/definiciones/economia.html https://economipedia.com/definiciones/economia-conductual-o-del-comportamiento.html 31 Micro algas. Las micro algas son microorganismos foto autótrofos, por tanto, capaces de transformar la luz solar en energía química mediante la fotosíntesis oxigénica y además capaces de asimilar carbono en forma de dióxido de carbono. (Inforjardin, 2006) Costos de producción. Los costos de producción (también llamados costos de operación) son los gastos necesarios para mantener un proyecto, línea de procesamiento o un equipo en funcionamiento. En una compañía estándar, la diferencia entre el ingreso (por ventas y otras entradas) y el costo de producción indica el beneficio bruto. (Zugarramurdi, 1998). II. Planteamiento Del Proyecto De Investigación 2.1 Situación Problemática La spirulina es un producto relativamente nuevo en el mercado y no ha sido suficientemente explotado precisamente por la falta de conocimiento de su valor nutricional, a la vez tenemos muy pocas empresas nacionales dedicadas a este cultivo, la mayoría de empresas que expenden este producto lo adquieren en el exterior de países dedicados al cultivo extendido donde en su mayoría no cumplen con la calidad ni con la inocuidad requerida. 2.2 Formulación De Problemas 2.2.1 Problema general. ● ¿Es viable técnica – económicamente un cultivo de spirulina (Arthrospira platensis) artesanal para autoconsumo en la provincia de Pisco? 2.2.2 Problemas específicos. ● ¿Las condiciones ambientales de la provincia de Pisco son aptas para el cultivo de spirulina? ● ¿La tecnología artesanal a utilizar es suficiente para poder obtener una cosecha que cumpla con satisfacer nutricionalmente el autoconsumo? 32 ● ¿Es viable económicamente para las personas de la provincia? 2.3 Delimitación Del Problema ● Delimitación espacial o geográfica. La ubicación del problema se centrara en la provincia de Pisco, analizando el efecto de sus condiciones ambientales con el cultivo además de demostrar la posibilidad de que sus habitantes puedan desarrollar el cultivo. ● Delimitación temporal. El proyecto de tesis se realizará en un lapso de 5 meses. ● Delimitación social. Sera netamente estudio a la producción de spirulina en la ciudad de Pisco. ● Delimitación conceptual. ✔ Campo: Evaluación de proyectos. ✔ Área: Cultivos acuícolas – micro algas ✔ Aspecto: Estudio técnico, manufactura, estudio económico, harina de spirulina. 2.4 Justificación E Importancia De La Investigación 2.4.1 Justificación. Nuestro proyecto de análisis técnico y económico de un cultivo de spirulina (Arthrospira platensis) se enfocará en el análisis para determinar la viabilidad de un cultivo para autoconsumo en nuestra provincia ya que cuenta con un clima apropiado para su desarrollo, además que es un cultivo artesanal que puede estar al alcance de los pobladores de nuestra provincia brindando todos sus beneficios nutricionales. En la situación actual se necesita productos naturales que cumplan con la función de proveer un alto valor nutricional que refuerce nuestro sistema inmunológico, pero los suplementos 33 nutricionales en el país y en el mundo no están al alcance de la mayoría por los elevados precios es por ello que brindamos una alternativa de cultivo para la spirulina, demostrando su calidad nutricional además de la viabilidad con respecto a la spirulina que se expende comercialmente. 2.4.2 Importancia. Nuestro proyecto de investigación servirá para que cualquier persona sin necesidad de tener conocimientos complejos de ciencias pueda cultivar su propia spirulina para obtener todos sus beneficios nutricionales y mejorar su sistema inmunológico. 2.5 Objetivo De Investigación 2.5.1 Objetivos generales. Realizar un análisis técnico económico para la implementación de un cultivo artesanal de spirulina en los hogares de la provincia de Pisco para que puedan complementar su alimentación con las bondades nutricionales que brinda esta micro alga. 2.5.2 Objetivos específicos. ● Determinar que las condiciones ambientales de la provincia de Pisco favorece al cultivo de la spirulina. ● Recopilar los datos del desarrollo del cultivo artesanal para estandarizar técnicamente los procesos que se tiene que cumplir para su viabilidad. ● Realizar un análisis proximal de la cosecha. (Humedad, ceniza, grasa, proteínas, etc.) para determinar el beneficio nutricional que nos puede brindar. ● Establecer el potencial de personas que cuenten con las facilidades para poder desarrollar el cultivo artesanal en la provincia. 34 ● Determinar los insumos, materiales, instrumentos y equipos necesarios que se necesiten para el cultivo y el procesamiento de harina de spirulina además de asegurarnos que sean de fácil de adquisición en la provincia de Pisco. ● Obtener la viabilidad económica del procesamiento, basado en la inversión económica inicial, costos totales y costos medio de producción. 2.6 Hipótesis De Investigación 2.6.1 Hipótesis general. ● Ha: Es viable la producción de spirulina de forma artesanal para autoconsumo en la provincia de Pisco. Ho: No es viable la producción de spirulina de forma artesanal para autoconsumo en la provincia de Pisco. 2.6.2 Hipótesis específicas. ● Ha: El clima de la provincia de pisco influye en el crecimiento y adaptación de la spirulina. Ho: El clima de la provincia de pisco no influye en el crecimiento y adaptación de la spirulina. ● Ha: Los insumos, materiales, equipos y maquinaria son de fácil acceso para las personas de la provincia de pisco. Ho: Los insumos, materiales, equipos y maquinaria no son de fácil acceso para las personas de la provincia de pisco. ● Ha: La inversión inicial y los costos de producción están al alcance de personas económicamente activas en la Provincia de Pisco. 35 Ho: La inversión inicial y los costos de producción no están al alcance de personas económicamente activas en la Provincia de Pisco. 2.7 Variables De Investigación 2.7.1 Identificación de variables. ● Variable independiente: Cultivo artesanal y procesamiento de la spirulina. ● Variable dependiente: Viabilidad económica del autoconsumo de spirulina. 2.7.2 Operacionalización de variables. Tabla 8 Operacionalización de variables VARIABLE DIMENSION INDICADORES INDICE I N D E P E N D I E N T E Cultivo artesanal y procesamiento de la spirulina Conocimiento de la spirulina Beneficios nutricionales % Proteína Sistema inmune Tecnología del cultivo Escalado Cultivo artesanal Materiales e insumos Medio de cultivo Sistemas Materia prima Producción de spirulina Concentración g/ltr g/ltr Cosecha: Peso húmedo Peso seco Kg Gr D E P E N D I E N T E Viabilidad económica del autoconsumo de spirulina Inversión económica inicial Inversión tangible Materiales Equipos y maquinaria Inversión intangible Asesoría Imprevistos Costo de producción Costo fijo Energía eléctrica Costo variable Agua y alcantarillado Medio de reposición Costo total Costo fijo + costo variable Fuente: Propia. 36 III. Estrategia Metodológica. 3.1 Tipo, Nivel Y Diseño De Investigación ● Tipo de investigación. Este tipo de investigación es de tipo observacional ya que no se influyó de manera intencional en alguna variable, siendo su planificación en la toma de datos prospectivos porque se trabajó con los datos obtenidos durante la investigación, siendo su interés por las variables de manera analítica en los resultados obtenidos. ● Nivel de investigación. En nivel de la investigación es explicativa o causal ya que recopilamos la información y relacionamos con los datos obtenidos durante nuestra investigación para dar una explicación objetiva. ● Diseño de investigación. Es un diseño no experimental ya que las variables independientes no pueden ser modificadas ni influir sobre ellas o sus efectos. 3.2 Población Y Muestra Materia De Investigación ● Población de estudio Es el conjunto total de personas que poseen características en común en un lugar y momento en la provincia de pisco. ● Muestra de estudio. Representa la parte de la población que cuenta con acceso a la red de agua y alcantarillado en su vivienda, que cuente con posibilidades económicas además de un interés en mejorar su alimentación. 37 IV. Técnicas E Instrumentos De Investigación 4.1 Técnica De Recolección De Datos Para la base teórica se utilizó la síntesis bibliográfica para recolectar información de trabajos que anteriormente se realizaron en este ámbito y nos ayuden al mejor análisis del proyecto. En el cultivo de spirulina la técnica utilizada fue la observación estructurada ya que utilizamos instrumentos estandarizados para medir las variables tanto independientes como dependientes La frecuencia de medición de las variables en el cultivo se realizó tres veces al día en intervalos de ocho horas durante todo el tiempo que dure el proyecto esto sirvió para poder tener una base de datos considerable para analizar el buen desenvolvimiento del cultivo frente a las condiciones climáticas de nuestra provincia. 4.2 Instrumento De Recolección De Datos ● Libros, revistas científicas, tesis de investigación. ● Libreta de observación. ● Termómetro. ● Disco sechi. ● Balanza de laboratorio. 4.3 Técnicas De Procesamiento, Análisis E Interpretación De Datos 4.3.1 Ubicación del experimento. La obtención del deshidratado de micro alga Spirulina sp fue realizado en las instalaciones de la facultad de ingeniería pesquera y alimentos, y en el laboratorio de biología perteneciente a la escuela profesional de ingeniería pesquera perteneciente a la universidad nacional San Luis Gonzaga de Ica. Los análisis y determinaciones bioquímicas y nutricionales fueron realizados en el laboratorio de evaluación nutricional de alimentos perteneciente a la facultad de zootecnia de la Universidad nacional agraria La Molina. 38 4.3.2 Materia prima, equipos y materiales. ● Materia prima. ✔ Inoculo de spirulina Cantidad: 6 Litros Concentración: 0,92 g/Ltr ● Equipos e instrumentos y materiales. ✔ Acuario. Material: vidrio ✔ Fluorescente. Marca: Philips Modelo: Tld – 18 w/840 Potencia: 18 w Largo: 60 cm Voltaje: 220 – 240 v ✔ Maquina difusora de aire para acuario. Marca: Aim A350 Voltaje: 220 v Frecuencia: 60 HZ Potencia: 1.8 W ✔ Piscina estructural. Marca: Bestway Capacidad: 1220 Ltr Dimensiones: 228 cm, largo x 159 cm, ancho x 42 cm, alto Material: PVC reforzado con nylon más estructura de acero ✔ Bomba de filtrado. Marca: Bestway Modelo: 330 gl. Material: Carcasa de PVC Potencia: 45 w Voltaje: 220 – 240 v ✔ Termómetro digital. Marca: ISC. Corporation. Modelo: Pencil wer45 Rango de medición: -50 °C a +300 °C (-58 °F a +572 °F). ✔ Microscopio. Modelo: Marca: ✔ Secador solar. Material: Madera. ✔ Molino coloidal. Modelo: 2 AE/S N 2017, Maschinen-U. Apparatebau. 39 ✔ Balanza analítica. Capacidad: 160 g. Sensibilidad: 0.001 g. Modelo: Mod. 415 Mettler. ✔ Pipeta. Material: Vidrio Capacidad; 10 ml ✔ Becker. Material: Vidrio Capacidad: 150 ml ✔ Botellas. Material: Plástico Capacidad: 7 Ltr ✔ Bidón. Material: Plástico Capacidad: 50 Ltr ✔ Hipodérmica. Material: Plástico Capacidad: 100ml ● Insumo y reactivos. Agua. Para la preparación del medio de cultivo, se utilizó de la red potable y para bajar el nivel de cloro se utilizó de un día parra para otro con la finalidad de que el agua airee. Carbonato de sodio. Se utilizó para bajar la dureza del agua que hemos empleado, se adiciono 0.01 gr por litro de agua. ● Bicarbonato de sodio ● Nitrato de potasio ● Sulfato de potasio ● Sal de mar ● Ácido fosfórico ● Sulfato ferroso ● Sal de Epson 4.3.3 Descripción del cultivo de spirulina. ● Obtención del inoculo. El inoculo de Spirulina sp. Utilizada para llevar a cabo este trabajo fue donado por el ingeniero Miguel Castro la donación fue de 6 Ltr en concentración de 0.92 g/Ltr. 40 ● Preparación de medio de cultivo. En esta investigación se trabajó con un medio de cultivo experimental llamado Jean paúl Jordán modificado Proporcionado por el In. Miguel Castro Rosas Tabla 9 Medio de cultivo Jean Paúl Jordán modificado MEDIO DE CULTIVO JEAN PAÚL JORDÁN MODIFICADO NOMBRE FORMULA 1000 Ltr 100 Ltr 50 Ltr Bicarbonato de sodio NaHCO3 10 Kg 1 kg 500 gr Nitrato de potasio KNO3 2 Kg 200 gr 100 gr Sulfato de potasio K2SO4 1Kg 100 gr 50 gr Sal de mar CINa 4 Kg 400 gr 200 gr Ácido fosfórico H3PO4 100 gr 10 gr 5 gr Sulfato ferroso FeSO4 5 gr 0.50 gr 0.25 gr Sal de Epson MgSO4 100 gr 10 gr 5 gr Fuente: In. Miguel Castro Rosas De acuerdo a la tabla del medio de cultivo se tomó como referencia para preparar nuestro medio de acuerdo al comportamiento del escalado de nuestro cultivo y la decisión se tomaba de acuerdo a la transparencia de ese momento. ● Diseño del sistema de cultivo. El cultivo se realizó en dos partes: Cultivo en acuario. Fue realizado en la facultad de Pisco playa donde nos instalamos con el acuario que estaba al lado de la ventana traslucida para que hubiera incidencia de luz solar; evitando cambios drásticos de temperatura o temperatura bajas en las noches, el acuario se protegió con vidrios encima para asimilar el efecto invernadero además de ser un protector contra los bichos o cualquier insecto, se instaló un fluorescente de 18 W a una altura de 40 cm para iluminar y aumentar la temperatura de dicha área, además de acelerar el crecimiento biológico de la Spirulina sp para la oxigenación se utilizó una bomba de aire de pecera el burbujeo permite agitar el cultivo. 41 Ilustración 13 Cultivo en acuario Fuente: Propia Cultivo en piscina estructurada. Se realizó en la parte superior de las oficinas administrativas de la facultad, nos instalamos con la piscina estructurada previamente forrada con plástico traslucido de 3 mm para evitar el contacto directo del cultivo con el forro de la piscina para no contaminar con algún químico del material empleado, se cubrió con el mismo plástico para asimilar el efecto invernadero y aumentar la temperatura, se utilizó una bomba de recirculación de agua para poder oxigenar el cultivo, el sistema de oxigenación se produce mediante mangueras de plástico teniendo una bocatoma de entrada que va directamente al cultivo mientras que de la salida se encuentra a una altura de 20 cm del este permitiendo oxigenar mediante la gravedad. Fuente: Propia Ilustración 14 Cultivo en piscina estructurada Toma de muestras. Fueron tomadas todos los días en intervalos de 8 horas, el primer muestreo se llevó a cabo después de mezclar el inoculo con el medio de cultivo, cada muestreo fue de 100 ml, sacando 4 muestras de cultivo y su duplicado. ✔ Temperatura ambiental y del cultivo. ✔ Potencial de hidrogeno (PH). ✔ Transparencia. 42 Cosecha. La cosecha se realizó cuando la transparencia del cultivo se encontraba menor a 3 cm, y para esto se utilizó bandejas con tela Pongee que mediante la bocatoma de bomba filtradora se cosecho la spirulina húmeda. Ilustración 15 Cosecha de la spirulina Fuente: Propia 4.3.4 Descripción del procesamiento de spirulina. Prensado. Se realizó el prensado con la misma tela poliseda blanca estrujando el contenido y retirando la mayor parte de agua de la spirulina, ya cuando la masa era retirada fácilmente de la tela ya estaba debidamente prensada Ilustración 16Spirulina seca o prensada Fuente: Propia Formación de hebras. Después del prensado la masa se introdujo poco por poco a la hipodérmica para poder moldear en hebras de 2 mm de espesor en las bandejas del secador solar. Ilustración 17 Spirulina seca Fuente: Propia 43 Secado. El secado de la biomasa se realizó en el secador solar perteneciente al laboratorio de la escuela, se empleó un tiempo de secado de 24horas. 4.3.5 Determinación del análisis proximal La muestra fue de 500 gr de nuestra spirulina ya seca el cual se realizó la molienda para poder realizar los análisis: ●Agua- humedad. ∙ Determinación de fibra cruda ● Calculo del extracto libre de nitrógeno ● Determinación de ceniza – minerales. ● Determinación de proteína total (Método semi micro Kendall). ● Determinación de grasa total extracto etéreo (Método Soxhlet). V. Presentación, Interpretación Y Discusión De Resultados 5.1 Presentación E Interpretación De Resultados 5.1.1 Resultados del análisis técnico experimental. ● Valores meteorológicos. Las condiciones meteorológicas durante el desarrollo del ensayo se presentan a partir de los datos obtenidos en el mismo lugar donde se ejecutó, el promedio de los datos se puede observar en la tabla N° 9 y en el gráfico N° 2. Tabla 10 Temperatura ambiente durante el cultivo MES TEMPERATURA MAXIMA MINIMA PROMEDIO FEBRERO 28 23 25.5 MARZO 26 21 23.5 ABRIL 24 20 22 MAYO 22 20 21 JUNIO 21 19 20 Fuente: Propia 44 Gráfica 1 Temperatura ambiente durante el cultivo Fuente: Propia Interpretación. Se puede observar que se puede observar que la variación de la temperatura promedio fue entre 25.5 °C y 20 °C, presentándose los mayores valores a inicio del ensayo y las menores al final. La temperatura máxima en promedio fue en el mes de febrero y el mínimo en el mes de junio. ● Valores del escalado del cultivo. Al obtener el inóculo se realizó el crecimiento de la spirulina en los meses de febrero y marzo se llevó a cabo en un acuario con su sistema de burbujeó y luz artificial. Tabla 11 Parámetros del inoculo spirulina sp SPIRULINA MAXIMA PH TRANSPARENCIA CONCENTRACION COLOR 9 1.2 cm 0.92 g/Ltr Verde floresta Fuente: Propia Se mezcló los 6 Ltr de inoculo con el medio de cultivo, sucesivamente se fue añadiendo medio de cultivo siempre y cuando las condiciones del cultivo lo necesiten para aumentar el volumen, controlando los parámetros. TEM P ERATU RA AM BIENTE D E LA CIU DAD D E P IS CO FEBRERO - J U NIO 2017 30 28 25.5 26 25 23 23.5 24 21 20 22 22 20 21 21 20 19 20 15 10 FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO TEMPERATURA MAXIMA TEMPERATURA MINIMA TEMPERATURA PROMEDIO 45 Tabla 12 Comparación Litros añadidos vs temperatura ambiente CULTIVO MES AÑADIDO (Ltr) T° AMBIENTE (°C) T° CULTIVO (°C) PH TRANSPARENCIA (Cm) ACUARIO FEBRERO 19 23.5 26.7 9 5 ACUARIO MARZO 181 23.4 26.9 9 4.5 PISCINA ABRIL 800 21.2 24.8 9 1.2 Fuente: Propia Interpretación. Como se observa en la tabla N° 15 la adición de medio de cultivo fue menor que en los demás meses esto se debe que la spirulina debía aclimatarse al nuevo medio de cultivo y las condiciones ambientales que presenta la provincia ya que si procedíamos a aumentar el cultivo de forma exponencial corríamos riesgo de que la spirulina se estrese y que perdiéramos el cultivo. El PH del cultivo mantuvo un promedio de 9 se mantuvo alcalino que es lo que necesita el cultivo, la transparencia se tubo entre 5 cm en el escalamiento y se mantuvo en un promedio de 1.2 cm al comenzar el proceso de cosecha. En el mes de abril se añadió el 80.5 % de medio de cultivo experimental porque la spirulina estaba climatizada tanto a su medio como la temperatura. Fuente: Propia DIFERENCIA DE TEMPERATURAS 30 23.5 26.7 23.4 26.9 21.2 24.8 20 10 FEBRERO MARZO ABRIL T° AMBIENTE (°C) T° CULTIVO (°C) Gráfica 2 Diferencia de temperatura ambiente y temperatura del cultivo 46 Interpretación. En el análisis de la temperatura ambiente y la temperatura del cultivo, se observó que la temperatura del cultivo va ser mayor en una proporción de 3.2 °C a 3.6°C. ● Valores de la cosecha y el proceso de secado. La extracción de la spirulina se realizó mediante el proceso de filtración para ello se utilizó la bomba y la tela crepe después se utilizó una hipodérmica para formar hebras en las fuentes del secador Tabla 13 Análisis de cosecha COSECHAS (N°) T° AMBIENTE (°C) W. Húmedo (gr) T° SECADOR (°C) W. Seco (gr) TIEMPO DE SECADO (Hrs) % w. seco (%) 1 22 3000 38 303 24 10.1 2 23 1700 39 168 24 9.9 3 20 1536 39 155 24 10.1 4 22 1250 40 126 24 10.1 5 24 2000 38 218 24 10.9 6 23 700 39 69 24 9.9 PROMEDIO (T°,%H) 22.3 X 38.8 X 24 10.2 TOTAL (W) X 10186 X 1039 X X Fuente: Propia Gráfica 3 Diferencia de la temperatura ambiente y la de secado Fuente: Propia T° SECADO AMBIENTE Y DEL SECADOR SOLAR 60 38 39 39 40 38 39 40 20 22 23 20 22 24 23 1 2 3 4 5 6 T° AMBIENTE (°C) T° SECADOR (°C) 47 Gráfica 4 Peso húmedo y peso seco Fuente: Propia Interpretación. En la gráfica N° 6 la temperatura del secador solar fue mayor lo que permitió eliminar la humedad, el promedio del secador fue de 38.8 °C contra un 22.3 °C un 42.5 % más. Observando en la gráfica N° 7 el peso seco es el 10% (1039 gr) del peso húmedo (10186 gr), podemos deducir que el porcentaje promedio de w seco es del 10.2 %. ● Valores del análisis proximal. Tabla 14 Análisis proximal ANALISIS REPLICA 1 REPLICA 2 PROMEDIO HUMEDAD % 13.51 13.49 13.5 PROTEINA TOTAL % 59.41 59.56 59.49 GRASA % 1.24 1.36 1.30 FIBRA CRUDA % 6.61 6.78 6.70 CENIZA % 8.00 8.10 8.05 ELN1 % 11.23 10.71 10.97 Fuente: Propia W HUMEDO Y W SECO 4000 3000 3000 2000 1700 2000 1536 1250 1000 700 303 168 155 126 218 69 W.humedo (gr) W.seco (gr) 48 Gráfica 5 Análisis proximal Fuente: Propia Interpretación. Como podemos observar la mayor parte es de la proteína con un 59.9 % siendo un poco menor a lo deseado, el contenido de proteico menor de 60 % se debe al contenido de humedad que presenta esta elevado y como todos sabemos estos son directamente enlazados, La humedad cuenta con un 14 % debido que no se realizó un correcto proceso de secado. ● Valores de los minerales más importantes. Tabla 15 Análisis de minerales ANALISIS REPLICA 1 REPLICA 2 PROMEDIO CALCIO % 0.08 0.06 0.07 FOSFORO % 0.73 0.73 0.73 HIERRO % 65.95 64.18 65.07 OTROS % - - 34.14 Fuente: Propia Interpretación. Como se observa el hierro es el mineral que predomina en la spirulina y el calcio con un 0.07 es el mineral que menos hemos encontrado en este análisis % ANALISIS PROXIMAL ELN1 % HUMEDAD % 11% 14% CENIZA % 8% FIBRA CRUDA % 7% GRASA % 1% PROTEINA TOTAL 59% 49 5.1.2 Resultados del estudio de viabilidad técnica. ● Proceso productivo. Se tomara como base el estudio técnico realizado anteriormente, esta contara con las siguientes etapas: cultivo, filtrado, prensado, secado y envasado. El cultivo comprenderá también la etapa de escalado. La pasta de spirulina se formara a hebras tipo fideos para poder secarlo de una manera más eficiente, finalmente el producto se molera para poder obtener una harina de spirulina que será nuestra presentación. 4.14 litros Diagrama 2 Balance de materia del cultivo de spirulina Fuente: Propia Cultivo. Los equipos y materiales a utilizar para el escalado será un acuario con las dimensiones de 100 cm x 60 cm x 60 cm que nos servirá para un escalamiento de 300 litros de 50 cultivo, además de una bomba difusora de aire de acuario para la agitación del cultivo mediante burbujeo, esta bomba de pecera debe tener sus componentes necesarios para la agitación (manguerilla y llaves). En esta etapa para un escalado de mayor rapidez se utilizara un fluorescente durante la noche. Para completar nuestro cultivo de 1010 litros necesitaremos una piscina estructurada de material de PVC con nylon reforzado que le da una buena resistencia y cuenta con una estructura de acero, esta se forrara con plástico de polietileno transparente, Para la agitación del cultivo se utilizara la bomba de recirculación de la piscina obteniendo la agitación mediante gravedad. Finalmente se tapara el cultivo para darle el efecto de invernadero y protección de los contaminantes externos Para el cultivo necesitamos los nutrientes y fertilizantes detallados en la tabla N que pertenece al medio de cultivo Jean Paúl Jordán modificado y teniendo un inoculo para poder realizar el escalado. Cada nutriente cumple un rol diferente en la composición del medio del cultivo que se muestra en la composición. ✔ Carbonato de sodio y bicarbonato de sodio: Se usan para mantener un pH alcalino. ✔ Nitrato de potasio: Provee de nitrógeno y de potasio (dos nutrientes esenciales). ✔ Sulfato de potasio: Provee de potasio libre de cloruro. ✔ Cloruro de sodio (sal): Proporciona los iones sodio y cloro (ninguno de los dos indispensables). ✔ Ácido fosfórico. Aporta fósforo y su acción desincrustante y precipitación. ✔ Sulfato Ferroso: Aporta Hierro, fundamental para el crecimiento del cultivo. ✔ Sal de Epson: Aporta magnesio al cultivo lo que favorece la absorción de los nutrientes. 51 ✔ Urea: aporta nitrógeno en altas cantidades. ✔ Fosfato mono amónico: Aporta los elementos nutritivos de nitrógeno y fosforo en una forma que el cultivo lo pueda aprovechar. ✔ Cal: Ayuda a prevenir plagas y aporta calcio a nuestro cultivo. A continuación detallamos la necesidad de nutrientes tanto como el cultivo inicial como para la reposición Fertilizantes para el cultivo inicial: Tabla 16 Medio de cultivo JEAN PAÚL JORDÁN MODIFICADO NOMBRE FORMULA 1000 Ltr Bicarbonato de sodio NaHCO3 10 Kg Nitrato de potasio KNO3 2 Kg Sulfato de potasio K2SO4 1Kg Sal de mar CINa 4 Kg Ácido fosfórico H3PO4 100 gr Sulfato ferroso FeSO4 5 gr Sal de Epson MgSO4 100 gr Fuente: Jean Paúl Jordán Fertilizantes después de 1 kg de spirulina seca cosecha: Tabla 17 Jean Paul Jordán sustitución de nutrientes por 1 Kg de cosecha. FERTILISANTE GR Urea 300 Fosfato mono amónico 50 Sulfato de potasio 40 Cal 10 Sulfato ferroso 50 Fuente: Jean Paúl Jordán El inoculo de spirulina con pocos filamentos rectos, para esto se decidió obtenerlo del proyecto Inti Pacha microalgas que brinda la posibilidad de asesoramiento, siendo ellos especialistas en el cultivo artesanal. Para el control de parámetros se monitorea la temperatura para evitar la mortalidad de nuestro cultivo, el PH que nos brindara el potencial de hidrogeno que siempre este alcalinamente, la 52 transparencia es muy importante para decidir el momento de la cosecha y saber cuántos g/l tenemos en nuestro cultivo. Cosecha. Del sistema de recirculación se tomara la bocatoma de salida de la bomba para filtrar el cultivo en un colador el cual estará recubierto con una tela… el cual permitirá que la masa de spirulina pueda quedarse en la tela y el medio regrese al cultivo para aprovechar los nutrientes. Prensado. Se realiza directamente en la tela Pongee estrujando de manera manual la pasta de spirulina hasta retirar el sobrante del medio de cultivo hasta observar que la masa de spirulina se desprende fácilmente de la tela , para esta etapa se utiliza una tina o bandeja pequeña donde pondremos la pasta de spirulina ya prensada . Formación a hebras. Se formara hebras tipo fideo para asegurar un secado más eficiente, esto lo vamos a lograr juntando la pasta de spirulina en hipodérmica y formándolas en las bandejas del secador solar. Secado. Para el secado podemos construir de manera artesanal un secador solar de madera que nos será útil. Molienda. Con la cosecha ya seca se procederá a introducir a la molienda, se recomienda que el molino sea de un material que no sea corrosivo y de fácil limpieza. Envasado Para una mejor conservación adquirir bolsas de aluminio ya que la spirulina se tiene que conservar herméticamente por ser hidroscopica puede absorber la humedad del ambiente. ● Capacidad objetivo y Dimensionamiento del proceso. Se toma de base la productividad de 0.92 gr/Ltr para eso la transparencia del cultivo en el momento de la cosecha tendrá que ser de 1.2 cm, luego se calculara el 70 % del cultivo para 53 filtrar y así extraer en primera instancia la masa de spirulina húmeda, se recomienda solo esa cantidad para poder asegurar la óptima reproducción del alga para la siguiente cosecha. Para el dimensionamiento de nuestro cultivo vamos a tomar datos para obtener 1,018 kg de spirulina para eso teniendo como dato que nuestro sistema nos brinda 0.065 kg por cosecha para esto necesitaríamos 16 cosechas, para mantener el buen desarrollo de nuestro cultivo la cosecha debe de ser cada 3 días, esto significa que el tiempo necesario será de 47 días. Tabla 18 Dimensionamiento del proceso. Proceso Cantidad de equipos Entrada Salida Cultivo 2 - 10,873 Ltr Filtrado 1 10,873 Ltr 215.32 Ltr Prensado - 215.32 Ltr 10003 gr Secado 1 10003 kg 1003 Molido 1 1003 kg 1,018 kg Envasado - 1,018 kg - Fuente: Propia 54 ● Características de materiales, maquinaria, equipos e insumos. ✔ Cultivo: Tabla 19 Materiales del cultivo. Materiales Dimensiones Material Utilidad Foto Galoneras Capacidad: 6 Ltr Plástico Transportar el inoculo de spirulina para el escalado. Fuente: (mercadolibre, 2009) Manguerilla de acuario 2 m de largo, Ø: 5 mm Silicona Transportar el aire al acuario para el burbujeo y oxigenación. Fuente: (fullventas, 2011) Balde Capacidad: 20 Ltr Plástico Transportar el medio de cultivo preparado para el acuario o piscina. Fuente: (faen, 2011) T acho Capacidad: 20 Ltr Plástico Reposar el agua que vamos a utilizar para nuestro cultivo. Fuente: (mercadolibre, 2014) Llave de acuario Ø: 5 mm Plástico Poder controlar la inyección de aire a nuestro cultivo en acuario. Fuente: (mercadolibre, 2016) Soguilla Ø: 5 mm Plástico Ajuste del plástico con la piscina. Fuente: (hiltrenton, 2018) Plástico 5 m largo Polietileno Cubrir la piscina y tapar el cultivo para darle la forma de invernadero. Fuente: (olx, 2020) Fuente: propia 55 Tabla 20 Equipos del cultivo. Equipo Dimensiones Material Utilidad Foto Iluminación Potencia : 15 W Tipo: LED Policarbonato Iluminar para desarroollo del cultivo. Fuente: (promart, 2019) Maquina difusora de aire Voltaje: 220 V Potencia: 1.8W Forro PVC Oxigenar el cultivo de escala. Fuente: (virtualfish, 2020) Acuario 100x 60x 60 cm Volumen : 300 Ltr Vidrio Recipiente utilizado para el escalamiento y aclimatación del cultivo. Fuente: (plantasacuario, 2019) Piscina estructural 221x150x 43 cm Volumen: 1200 litros PVC reforzado con nylon más estructura de acero Recipiente final de nuestro cultivo. Fuente: (promart, 2020) Bomba filtradora Voltaje : 220 - 240 V Potencia : 45 W Forro de PVC Recirculación del cultivo para su oxigenación. Fuente: (promart, 2020) Fuente: propia Tabla 21 Materia prima. Material Cantidad Utilidad Foto Inoculo de spirulina 6 Ltr Permite el escalonamiento del cultivo. Fuente: (teregroup, 2018) Fuente: Propia Tabla 22 Material para toma de muestra. Material Medida Utilidad Foto Vaso precipitado Capacidad: 100 ml Muestrear el cultivo para los parámetros. Fuente: (didacta, 2018) Fuente: Propia 56 Tabla 23 Equipo de control Equipo Medida Utilidad Foto Termómetro digital Rango de –49 a 199 c Controlar parámetro del cultivo. Fuente: (ventaterm, 2020) Tiras de papel para PH Propia Controlar el potencial de hidrogeno. Fuente: (mercadolibre, 2019) Disco sechi Propia Saber los g/l en nuestro cultivo. Fuente: (amazon, 2020) Fuente: Propia ✔ Proceso: Tabla 24 Material para cosecha. Material Medidas Material Utilidad Foto Colador l.28x63.9 cm Diámetro: 27.2 cm Plástico Permitir el desplazamiento del medio al cultivo. Fuente : (rey, 2020) Tela Pongee Peso: 4,5 mm Medida:90cm Seda Pongee Filtrar la spirulina del cultivo. Fuente : ( A l i e x p r e s , 2 0 2 0 ) Fuente: Propia 57 Tabla 25 Material para prensado. Materiales Medidas Material Utilidad Foto Bandeja 32.2x22,2x2.6 Cm Plástico Depositar la pasta de spirulina ya prensada. Fuente: (plasticosrey, 2020) Fuente: Propia 58 Tabla 26 Material para formado de hebras. Material Medidas Material Utilidad Foto Cuchara Propia Acero inoxidable Introducir la pasta de spirulina en la hipodérmica. Fuente: (cuchillalia, 2019) Hipodérmica 5ml Plástico Formar la pasta de spirulina a hebra. Fuente: (eberest, 2020) Fuente: Propia Tabla 27 Equipo de secado Equipo Material Utilidad Foto Secador solar Madera, vidrio, malla mosquitera, latas. Secar la spirulina. Fuente: (ecoinventos, 2008) Fuente: Propia Tabla 28 Equipo de molienda Equipo Medidas Material Utilidad Foto Molino 18x24x9.4 Cm Acero inoxidable Moler la spirulina seca. Bn Fuente: (ebay, 2020) Fuente: Propia Tabla 29 Material para envasado Material Medidas Material Utilidad Foto Bolsa 40 x15 Cm Aluminio Conservar la harina de spirulina. Fuente: (autoproteccion, 2018) Fuente: Propia 5.1.3 Resultados de viabilidad económica ● Objetivo de mercado. Las personas que quieran producir su propia spirulina para un autoconsumo tienen que cumplir con la siguiente característica. 59 ✔ Ser una persona que genere ingresos económicos que le permita una pequeña inversión inicial para instalar la tecnología del cultivo y comprar los fertilizantes que va necesitar después de las cosechas. ✔ Que cuente con el espacio necesario para instalar su cultivo, además de tener acceso a la red pública de agua potable para el desarrollo del cultivo y energía eléctrica para el funcionamiento de los equipos. Para poder saber nuestro público objetivo tomamos en cuenta los censos realizados por el INEI (instituto nacional de estadística e informática) en el 2017. Tabla 30 Abastecimiento de agua en la provincia de Pisco AREA # 1105 Ica, provincia: Pisco V: Abastecimiento de agua en la vivienda Casos % Acumulado % Red pública dentro de la vivienda 31 068 77,28% 77,28% Red pública fuera de la vivienda, pero dentro de la edificación 4 089 10,17% 87,45% Pilón o pileta de uso público 1 507 3,75% 91,19% Camión - cisterna u otro similar 1 511 3,76% 94,95% Pozo (agua subterránea) 738 1,84% 96,79% Manantial o puquio 86 0,21% 97,00% Río, acequia, lago, laguna 634 1,58% 98,58% Otro 249 0,62% 99,20% Vecino 322 0,80% 100,00% Total 40 204 100,00% 100,00% Fuente: (INEI, 2017) Interpretación. Como podemos observar en la tabla N° 15 la cantidad de viviendas con red pública de abastecimiento de agua dentro de la vivienda es de 31 068 viviendas siendo el 77% en la provincia. 60 Tabla 31 Número de personas por edad en la provincia de Pisco AREA # 1105 Ica, provincia: Pisco P: Edad en años Casos % Edad 24 años 2 516 1,67% Edad 25 años 2 549 1,69% Edad 26 años 2 290 1,52% Edad 27 años 2 235 1,48% Edad 28 años 2 420 1,61% Edad 29 años 2 533 1,68% Edad 30 años 2 498 1,66% Edad 31 años 2 335 1,55% Edad 32 años 2 270 1,51% Edad 33 años 2 086 1,38% Edad 34 años 2 282 1,51% Edad 35 años 2 210 1,47% Edad 36 años 2 226 1,48% Edad 37 años 2 172 1,44% Edad 38 años 2 030 1,35% Edad 39 años 1 875 1,24% Edad 40 años 2 033 1,35% Edad 41 años 1 994 1,32% Edad 42 años 2 010 1,33% Edad 43 años 1 816 1,20% Edad 44 años 1 693 1,12% Edad 45 años 1 936 1,28% Total 48 009 31,88% Fuente: (INEI, 2017) Interpretación. En la tabla N° 16 hemos tomado como muestra las personas de entre 24 años a 45 años que es rango de edad donde puede contar con ingresos económicos medianamente estables que le permitan financiar su sistema de cultivo, la cantidad de personas en el rango de esa edad en nuestra provincia es de 48 009 siendo el 31,88 % del total de las personas. 61 ● Inversión inicial. Nuestra inversión inicial se divide en las siguientes partes: Tabla 32 Definición de variables Inv. Tangible Inv. Intangible ● Materiales para el cultivo ● Asesoría ● Materiales para el proceso ● Improvistos ● Equipos de control ● Maquinaria ● Insumos para el cultivo ● Materia prima Fuente: Propia Detallamos la inversión inicial en materiales, maquinaria, insumos e inversiones intangibles, siendo la inversión inicial de S/. 1497,20 la inversión inicial. 61 62 ● Costos de producción. Costos fijos. Será la energía eléctrica en la provincia de Pisco la empresa proveedora de energía eléctrica es electro dunas que para el sector urbanizado tiene una tarifa con simple medición de energía 1 E (BT5B) siendo la tarifa de S/. 0,6091 según Edelnor. Ilustración 18 Tarifa BT5B. Electrodunas. Fuente: (Edelnor, 2020) Tabla 33 Consumo de energía eléctrica para el cultivo Energía eléctrica ELEMENTO/CONSUMO POTENCIA (KW) HR/DIA DIAS CONSUMO (KW/H) COSTO (S/.) Iluminación 0,015 12 60 10,80 6,58 Maquina difusora de aire 0,002 24 60 2,59 1,58 Bomba filtradora 0,045 24 60 64,80 39,47 Total 78,19 47,63 Fuente: Propia Para nuestra inversión inicial se gasta 78,19 KW con un costo de S/. 47,63 soles esto incluye el escalado inicial en acuario y el cultivo en piscina. Costos variables. Los costos variables para nuestro sistema de cultivo son los servicios de agua y alcantarillado, la empresa Emapisco es la empresa administradora en la provincia siendo el mes de enero del año 2016 la fecha en la que se modificó la tarifa, para el caso de consumo residencial domestico promedio de 8 a 20 m3 de agua es de S/. 0,821 y de alcantarillado es de S/. 0,340, por m3 de agua consumida. 63 Ilustración 19 Tarifario de Emapisco Fuente: (Emapisco, 2016) Tabla 34 Consumo de agua y alcantarillado en el cultivo Agua – Alcantarillado USO LTR M3 COSTO S/. M3 AGUA COSTO S/. M3 ALCANTARILLADO TOTAL S/. Medio de cultivo 1000 1 0,721 0,299 1,02 Limpieza de materiales 2000 2 0,721 0,299 2,04 Total 3,06 Fuente: Propia Para resumir el costo total de inversión: Tabla 35 Inversión y costo total Costo total de inversión Total Inversión Inversión tangible 1182,20 Inversión intangible 315,00 Costo fijo Energía eléctrica 47,63 Costo variable Agua alcantarillado 3,06 Total (S/.) 1547,89 Fuente: Propia 64 ● Depreciación. Para hallar la depreciación hemos utilizado el método lineal autorizado por la superintendencia nacional de administración tributaria (SUNAT), tenemos pensado maximizar la tecnología por 5 años para su recambio. Para nuestro cálculo hemos descartado los insumos de nuestro medio de cultivo y la materia prima utilizada para el escalamiento del cultivo ya que no son activos que generen depreciación. Tabla 36 Costos de activos fijos ACTIVOS FIJOS Cultivo Sistema 1 117,9 S/. 117,9 Proceso Sistema 1 55 S/. 55 Equipo de control Modulo 1 111,5 S/. 111,5 Maquinaria Modulo 1 740,8 S/. 740,8 total S/. 1025,2 Fuente: Propia Costo de adquisición ------------- 1025,2 S/. Soles Vida útil ------------- 5 Años Valor residual (x año) = Costo de adquisición = 1025,2 = 205,04 Vida útil 5 Depreciación (x año) = Costo de adquisición - Valor residual = 1025,2 - 205,04 = 164,03 Vida útil 5 Depreciación (x mes) = 164,032 = 13,67 12 Como podemos observar la depreciación por mes (30 días) es de S/. 13,67 nuevos soles, para obtener nuestro 1,018 kg es de 47 días siendo nuestra depreciación por ese lapso de tiempo es de S/. 21,42 nuevos soles. 65 66 ● Capacidad de producción. Nuestra capacidad de producción se determina por área de cultivo empleado. TIEMPO / CANTIDAD Duración producción : 47 Días Cantidad producida : 1018 Gr Como podemos observar la productividad es de 21,66 gr/m2 /día. MEDIDAS Profundidad : 0,43 M Largo : 2,21 M Ancho : 1,5 M Área : 3,315 m2 Volumen : 1010 Ltr PRODUCTIVIDAD Productividad en g/m2/día 21,66 67 5.2 Discusión De Resultados ● Al tapar nuestro sistema de cultivo con plástico transparente nos permite aprovechar los rayos solares de la mañana, pero hay que tener en cuenta que al ser herméticamente cerrado tenemos que tener cuidado con la temperatura del cultivo ya que si pasa el parámetro máximo el cultivo procede a sedimentarse en la parte superior lo cual origina cambios físicos como en el color, una gran mortalidad y estrés para nuestro cultivo. ● El sistema de aireación de nuestro cultivo se debe al recirculamiento del mismo mediante la absorción, que después mediante gravedad se volverá a vestir en el sistema de cultivo oxigenándola, hay que procurar que las mangueras utilizadas para la recirculación del cultivo no tenga hendiduras si no que sea totalmente lisa ya que retarda la velocidad de la recirculación y además se puede retener material orgánico en dichas hendiduras que puede contaminar nuestro cultivo. ● La inversión inicial para el cultivo dese realiza en una primera etapa con los materiales utilizados para el escalamiento inicial del cultivo (cultivo en acuario), después de dos meses de adaptarse al sistema se procedería a adquirir los demás materiales y equipos para el cultivo en piscina de manera gradual de acuerdo a la transparencia del cultivo hasta tener los mil litros de cultivo. ● Los costos fijos para nuestro cultivo tomamos en cuenta la energía eléctrica para nuestra bomba de filtrado ya que este sistema tiene que estar en contante funcionamiento para el funcionamiento de nuestro cultivo. 68 VI. Comprobación De Hipótesis 6.1 Contrastación De Hipótesis General ● Es viable la producción de spirulina de forma artesanal para autoconsumo en la provincia de Pisco. Para la comprobación de hipótesis podemos tomar la viabilidad de acuerdo a la necesidad de un grupo familiar para obtener un suplemento nutricional que mejore su calidad de vida. Según organización mundial de la salud (OMS) en la conferencia mundial de la alimentación de 1974 indico que cada persona debe consumir 3 gr/día de spirulina para que pueda asimilar los diferentes beneficios que contiene. Para eso tenemos que conocer los costos comerciales de la spirulina en polvo que se expende: Tabla 37 Costo de la spirulina en polvo Fuente: Propia El precio por gramo de spirulina en harina esta en promedio de U$D 0.15 es decir S/. 0,66 nuevos soles en las marcas más comerciales en el país. Cabe recordar que en mayor manera las marcas que comercializan spirulina en polvo lo obtienen de cultivos extendidos en países asiáticos tales como China e India al ser ese tipo de cultivo no es controlado de manera intensiva como si lo es nuestra spirulina artesanal. LABORATORIO MARCA PESO (gr) COSTO Sol (s/.) COSTO U$D COSTO U$D/gr Andexs Biotechnology SRL Bionutrec 100 55.0 16.67 0.17 Soluna Willca 100 57.5 17.42 0.17 Soalvida Andes spirulina 100 51.0 15.45 0.15 Vegan Sevenhills 500 180.0 54.55 0.11 Soil asociatec organic My superfood 200 109.0 33.03 0.17 http://www.andexs.org/ 69 Seguidamente tomamos como base el promedio de personas por familia en la provincia estos datos lo obtuvimos en los censos del 2017 del instituto nacional de estadística e informática (INEI) Tabla 38 Número de personas por familia en la provincia de Pisco AREA # 1105 Ica, provincia: Pisco H: Total personas en el hogar Casos % Acumulado % 0 301 0,70% 0,70% 1 6 790 15,79% 16,49% 2 7 391 17,19% 33,67% 3 8 908 20,71% 54,39% 4 8 970 20,86% 75,25% 5 5 406 12,57% 87,82% 6 2 932 6,82% 94,63% 7 1 110 2,58% 97,21% 8 546 1,27% 98,48% 9 311 0,72% 99,21% 10 158 0,37% 99,57% 11 83 0,19% 99,77% 12 46 0,11% 99,87% 13 21 0,05% 99,92% 14 10 0,02% 99,95% 15 7 0,02% 99,96% 16 6 0,01% 99,98% 17 1 0,00% 99,98% 18 2 0,00% 99,98% 19 1 0,00% 99,99% 21 1 0,00% 99,99% 22 1 0,00% 99,99% 24 1 0,00% 99,99% 25 2 0,00% 100,00% 30 1 0,00% 100,00% Total 43 006 100,00% 100,00% Fuente: (INEI, 2017) 70 Como podemos observar en los censos del 2017 el promedio de personas por familia es de cuatro personas. Comparando el costo total de un consumo diario de spirulina de parte de una familia de la provincia seria los siguientes resultados: ✔ Costo por gramo de spirulina comercial: S/. 0.66 nuevos soles. ✔ Costo por gramo de spirulina propia: S/. 0.06 nuevos soles. Tabla 39 Costo spirulina comercial y propia Cantidad de compra familiar Comercial P. Propia Ahorro 12 g/día S/ 4,32 S/ 0,73 S/ 3,59 Día 360 g/mes S/ 129,60 S/ 21,99 S/ 107,61 Mensual Fuente: Propia Observando el cuadro se deduce que la persona que desee producir su propia spirulina va contar con un ahorro de S/ 107,61 nuevos soles al mes, además tendrá una spirulina de muy buena calidad muy superior a lo encontrado en el mercado ya que es artesanalmente producida. Bajo esas premisas ya contestadas podemos decir que si es viable la producción de spirulina artesanal en la provincia de Pisco para autoconsumo.. 6.2 Contrastación De Hipótesis Secundarias ● El clima de la provincia de pisco influye en el crecimiento y adaptación de la spirulina La temperatura promedio de la provincia de pisco durante el proyecto de tesis fue de 22.2 °C y aunque no llego a la temperatura optima de 37 °C está dentro de los parámetros establecidos para su buen crecimiento se adaptó a la temperatura de nuestra provincia se puede dar por acertada que si influye de manera positiva en el cultivo de spirulina. . 71 ● Los insumos, materiales, equipos y maquinaria son de fácil acceso para las personas de la provincia de pisco. Materia prima: obtener el inoculo es la parte esencial de nuestro proceso de inversión ya que será la responsable de que tengamos un buen cultivo con una cepa de buena calidad para ello es necesario obtenerlo de alguna institución de confianza (universidades, IMARPE, etc.), en la provincia contamos con el proyecto Inti Pacha microalgas que puede proveer el inoculo además de brindarnos un asesoramiento durante nuestro cultivo. Fertilizantes: Los diferentes fertilizantes agrícolas para nuestro medio de cultivo lo encontramos en mayor medida en la carretera panamericana sur a la altura del distrito de San Clemente pero en venta al por mayor, por saco de 50 kg, que es una cantidad desbordante para nuestro cultivo para ello podemos encontrar venta por kilogramo en la ciudad de Ica. Equipos de control: En la provincia hay poca oferta de estos equipos pero fácilmente se puede encontrar en la ciudad de Ica , Chincha o Lima si deseamos mayo variedad y ya qu no están tan alejados a nuestra provincia no será difícil poder adquirirlos. Equipos de proceso y materiales: Los equipos del sistema de cultivo y del proceso s encuentran fácilmente en el mercado ferial, también lo podemos adquirir en los retail instaladas en nuestra provincia. Maquinaria: El secador solar se puede construir pero si queremos un acabado profesional los carpinteros de la zona podrían realizarlo fácilmente, se pidió un presupuesto a las carpinterías “El Trome” y “Don José” ubicadas en las avenida Fermín Tanguis y Pedemonte respectivamente en nuestra provincia. Como podemos hay materiales, insumos y equipos que podemos adquirir fácilmente ay unos que no pero para adquirirlos no es necesario ir muy lejos de la provincia. 72 ● La inversión inicial y los costos de producción están al alcance de personas económicamente activas en la Provincia de Pisco. Estadísticamente para responder a la hipótesis contamos con la realizada por el INEI (instituto de estadística e informática) siendo su última publicación del 2018 pero lo realizo por área geográfica regional. Tabla 40 Ingreso promedio por persona en la ciudad de Ica INGRESO PROMEDIO PROVENIENTE DEL TRABAJO Ámbito geográfico 2014 2015 2016 2017 2018 Ica 1 187,1 1 278,1 1 297,3 1 363,7 1 414,8 Nota: El ingreso promedio corresponde a la PEA ocupada con ingresos mayores a cero y que provienen de su actividad principal, actividad secundaria, dependiente e independiente y puede ser monetario o no monetario. Fuente: (INEI, 2018) Como podemos observar las personas económicamente activas que cuentan con un trabajo fácilmente pueden costear su cultivo artesanal de spirulina para autoconsumo ya que el ingreso promedio que reciben es superior a la canasta básica familiar. 73 Conclusiones ● Podemos concluir generalmente que el sistema de cultivo de manera artesanal de spirulina para autoconsumo es un proyecto de inversión viable en la provincia de Pisco. ● La producción de 1,018 kg de harina de spirulina en un mes por 1010 litros de cultivo demuestra la eficiencia del sistema de cultivo. ● La adaptabilidad de la cepa de spirulina a las condiciones climáticas de nuestra provincia demuestra que es un lugar idóneo para el cultivo. ● Los insumos y materiales se puede conseguir de manera fácil en nuestra provincia tanto en la ciudad como en las zonas dedicadas al agro para los fertilizantes. ● En cuanto al valor nutricional tiene valores altos de proteína y hierro que puede ser aprovechada por los pobladores de nuestra provincia para la nutrición especialmente de las personas más vulnerables y la lucha contra la anemia. ● Los costos realizados para nuestro proyecto demuestra que con una pequeña inversión para el procesamiento se puede obtener una proteína de muy buena calidad. 74 Recomendaciones ● Se recomienda poder adicionar un pequeño sistema de difusión de co2 a nuestro cultivo para una mejor eficiencia. ● Introducir sistemas eléctricos para que nuestro sistema de recirculación y aireación de nuestro cultivo sería buena idea ya que nos brindaría un mejor control de los parámetros de oxigenación de nuestro cultivo. ● Sería interesante poder introducir otros tipos de fertilizantes para poder enriquecer nuestro medio de cultivo, esto mejoraría el valor nutricional de nuestra spirulina. ● Sería interesante poder realizar ensayos en el proceso de secado de la spirulina para poder determinar de manera real el tiempo que debe estar en el secador solar para poder optimizar las proteínas. ● La comercialización de nuestro producto significa un reto en ya que existe pocos distribuidores de este alimento así como el poco conocimiento de la gente de nuestra provincia. Para ello se recomienda poder realizar un programa de difusión de las bondades de la spirulina en las zonas más vulnerables con financiamiento propio o de entes que apoyen los proyectos comunales. 75 Fuentes De Información ● (INTA), I. N. (Febrero de 2008). Obtenido de inta.gob.ar/documentos ● A, Belay. (2008). Spirulina (Arthrospira): production and quality assurance. en Spirulina in human nutrition and health. Florida. ● Agrícola, D. (2001). Infor agro. Obtenido de http://www.infoagro.com/diccionario_agricola/traducir.asp?i=1&id=227&idt= 1 ● Aliexpres. (2020). Obtenido de https://es.aliexpress.com/item/32755981713.html ● Alimenta. (2016). Alimenta algae. Obtenido de http://alimentaalgae.com/ ● amazon. (2020). Obtenido de https://www.amazon.es/Secchi-Disco-incluyendo- cuerda-sujeci%C3%B3n/dp/B0160A1UUM ● Amotz, B. (2009). Capture by Micro-Algae. 4 th International Bioenergy. Obtenido de http://www.porthuseventos.com.br/site/eventos/2009 ● Andexs. (2012). Andexs Biotechnology. 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