Escuela de Ingeniería Química
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Browsing Escuela de Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Acosta Fernandez, Rolando Andres"
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Item Análisis de las variables del proceso de ultrafiltración en la separación de xilo-oligosacaridos (xos) presentes en hidrolizados de pergamino de café(Universidad Industrial de Santander, 2018) Ardila Sanchez, Angelica Yiseth; Pacheco Vasquez, Yulieth Vanessa; Muvdi Nova, Carlos Jesus; Acosta Fernandez, Rolando AndresLos xilo-oligosacáridos (XOs) se pueden obtener del pergamino de café y el proceso más adecuado para su extracción es la autohidrólisis, sin embargo genera hidrolizados compuestos por oligosacáridos, monosacáridos y productos de degradación. Como estrategia para separar XOs, en este trabajo se propuso una ultrafiltración usando membranas poliméricas, evaluando el efecto del umbral de corte (MWCO), la presión transmembrana (PTM) y la temperatura centrándose en la influencia del proceso sobre la distribución de peso molecular de los OS obtenidos. Se utilizaron membranas poliméricas planas de la marca Osmonics, con MWCO de 1, 3, 5 y 10kDa, con PTM de 3, 5 y 8bar a 30 y 40°C. También se analizó el efecto de los procesos de concentración y diafiltración consecutivos hasta un factor de concentración volumétrico de 3. Se encontró que la distribución de peso no fue afectada considerablemente a 30°C, además, la temperatura tuvo baja influencia sobre la permeabilidad de la membrana con un flux promedio de 2,38Lh-1m-2bar-1. La permeabilidad y la retención de monosacáridos (MS) aumentaron con la presión, concluyendo que a 3bar se obtuvo mayor remoción de compuestos de bajo peso molecular. Con respecto a la influencia del umbral de corte, la membrana de 5kDa generó una mejor remoción de MS, siendo la más selectiva y la membrana de 10kDa obtuvo la mayor permeabilidad (3 veces mayor). Por otro lado, los resultados con el proceso de concentración permitieron aumentar la cantidad de XOs con los MWCO de 5 y 10kDa, y la etapa de diafiltración ayudó con la eliminación de compuestos indeseados. Finalmente, los resultados obtenidos mostraron la capacidad de la ultrafiltración con membranas para separar los XOs de compuestos de bajo peso molecular, mejorando las características de los hidrolizados para posibles aplicaciones en la industria como ingredientes activos para alimentos funcionales.Item Autohidrólisis de residuos lignocelulosicos de la agroindustria colombiana: análisis del proceso para la producción de xylo-oligosacáridos(Universidad Industrial de Santander, 2017) Sandoval Jaimes, Mayadir Lislye; Viviescas Ayala, Paula Andrea; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresEl bagazo de caña, pergamino de café y raquis de palma son residuos provenientes de la agroindustria colombiana que poseen un alto contenido de xilosa y arabinosa así mismo pertenecen a cultivos representativos en la región por su abundante presencia. Se estudió la producción de xilo-oligosacáridos (XOs) a través de la autohidrólisis en micro-reactores de 50 mL utilizando una relación biomasa/solvente de 1:8 a temperaturas entre 160 -200°C y tiempos entre 15 – 120 min para cada una de las biomasas. El pergamino de café presentó la mejor extracción de XOs con 12,38 g/L por encima de las concentraciones máximas del bagazo de caña y el raquis de palma 7,91 g/L y 9,03 g/L, respectivamente. La región óptima de operación para el pergamino de café se encontró entre 170ºC y 200°C y 30 min. En esta región se llevó a cabo la autohidrólisis en el reactor Parr de 1 gal, donde el comportamiento del pergamino de café es similar al evidenciado en los micro-reactores, sin embargo el valor máximo de concentración a mayor volumen fue de 9,33 g/L. Esto significa que las condiciones de tiempo y temperatura son necesarias pero no suficientes al momento de incrementar el volumen de reacción en un reactor previamente diseñado.Item Caracterización de biomasa residual agrícola para la evaluación de su uso como materia prima en la producción de oligosacáridos(Universidad Industrial de Santander, 2016) Sanabria Cucunuva, Javier Ronaldo; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresLos esfuerzos por mejorar la calidad de vida del ser humano son más intensos cada día, dado que de esta depende nuestra salud y bienestar. Actualmente se buscan formas de estimular la presencia y/o crecimiento de probióticos en nuestro cuerpo y se ha llegado a la conclusión que la mejor manera de lograrlo es mediante un continuo suministro de prebióticos, algunos de los cuales se obtienen a partir de fuentes ricas en azucares que no podemos digerir como la xilosa y arabinosa entre otros. La biomasa residual agrícola representa una posible materia prima de dichos azucares de valor agregado dado que en su estructura se puede encontrar y a su vez aislar o recuperar la hemicelulosa, que en otras palabras es un polímero constituido en su mayora por varios tipos de azucares, encontrando entre ellos los anteriormente mencionados, siendo de hecho, para algunos casos los más abundantes. Teniendo en cuenta que Colombia presenta un gran potencial de generación del tipo de biomasa en cuestión, se seleccionaron 10 residuos de carácter lignocelulosico, los cuales provienen de las principales actividades agrícolas en el departamento de Santander, con el objetivo de evaluar su posible uso como materia prima en la producción de oligosacáridos no digeribles (OND). Mediante distintos tipos de análisis fisicoquímicos se determinaron las características de interés para cada biomasa, teniendo como resultado que las cascaras de café, raquis de palma y bagazo de caña son los residuos que representan, en principio, mayor potencial para ser utilizados como materia prima en la producción de OND a escala industrialItem Evaluación de metodologías para la purificación de hidrolizados de biomasa lignocelulosica residual de la agroindustria colombiana(Universidad Industrial de Santander, 2018) Guerrero Serrano, Jose Manuel; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresSe realizó un proceso de purificación para recuperar xilooligosacáridos (XOs) del hidrolizado de pergamino de café obtenido por medio de autohidrólisis. Se evaluó el uso de las técnicas de: adsorción usando carbón activado, selectividad por peso molecular usando membranas de diálisis, precipitación química usando no solventes y el intercambio iónico usando resinas. El carbón activado y el intercambio iónico fueron técnicas de purificación efectivas eliminando una alta cantidad de compuestos indeseables como el furfural y los polifenoles, con una baja pérdida de XOs. Por otra parte, las técnicas de diálisis y precipitación química generaron una alta pérdida de oligómeros de bajo y medio peso molecular, por lo cual se decidió no trabajar con ellas. Se evaluó el uso de una ruta de purificación en serie a partir de los mejores resultados obtenidos en la evaluación individual de cada técnica. Se utilizó carbón activado a una relación de 20 g carbón/l hidrolizado con un tiempo de contacto de 24 h, resina catiónica fuerte y finalmente resina aniónica fuerte ambas a una relación 1:0,1 v/v hidrolizado/resina durante 20 min de contacto. Esa ruta permitió obtener un producto final en el que se recuperaron el 79,9% de los XOs con una concentración de los mismos de 9,9 g/l, remover el 92,6 % p/p de furfural y eliminar el 98,8 % p/p de los compuestos fenólicos presentes en el hidrolizado inicial, obteniendo un hidrolizado transparente. __Item Producción de carbón activado a partir de desechos de llanta por activación físico-química y su aplicabilidad en adsorción de metronidazol en fase acuosa(Universidad Industrial de Santander, 2016) Quintero Arango, Luis Alfonso; Vargas Vergara, Leidy Andrea; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresCarbones activados a partir del caucho de llantas usadas (CA) fueron preparados mediante la activación química de la materia prima con KOH. Para tal fin, se usaron relaciones de impregnación (RI) en un rango de 2 a 5 g g-1, y temperaturas de activación en un rango de 700 a 850°C. Un incremento en la RI permite un incremento en la capacidad de adsorción de azul de metileno (AM) en un solo punto, lo que puede asociarse al incremento de las áreas superficiales en la matriz carbonosa, con un valor teórico (AST) de 813 m2 g-1. El mejor CA, seleccionado por su AST y las condiciones de síntesis, fue utilizado para pruebas de adsorción de Metronidazol (MNZ) en fase acuosa y se desarrolló el respectivo análisis mediante cinética y equilibrio de adsorción. La cinética de adsorción fue descrita de mejor manera por el modelo de pseudo-segundo orden, alcanzando un equilibrio de adsorción luego de 24 h a temperatura ambiente. La aproximación de los modelos de adsorción de Langmuir y Sips describen una capacidad máxima de adsorción en equilibrio de 113,65 y 230,16 mg g-1, lo que evidencia el potencial que pueden tener este tipo de carbones en la adsorción de contaminantes emergente.Item Producción de oligosacáridos mediante autohidrólisis de residuos provenientes de la cadena agroindustrial del café(Universidad Industrial de Santander, 2017) Leal Gutierrez, Manuel Jose; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresDos de los principales residuos de la cadena agroindustrial del café, como la cáscara y la borra con contenidos de hemicelulosa de 22,00 y 32,85% respectivamente, fueron sometidos al proceso de autohidrólisis para evaluar la producción de oligosacáridos en función de la temperatura (170 y 190°C), tiempo (30 y 60 minutos) y relación biomasa/solvente (1:8 y 1:10 g/g). A partir de los datos experimentales y el análisis ANOVA se determinó que la temperatura y el tiempo de reacción son las variables significativas del proceso, influyendo de forma favorable en el rendimiento de los oligosacáridos obtenidos, pero afectando la pureza de estos en el licor de autohidrólisis por el aumento de sustancias indeseadas disueltas (extractivos acuosos y orgánicos); por su parte, la relación biomasa/solvente no presentó un efecto considerable. El máximo rendimiento de producción de oligosacáridos en las dos biomasas se dio a 190°C y 30 minutos. La cáscara de café es una fuente promisoria de xilo y arabinooligosacáridos reportando un rendimiento de 65,7% con una concentración de oligosacáridos en el licor de autohidrólisis de 20,00 [g/L], por su parte, la borra de café alcanza un rendimiento de 67%, siendo los mano y galactooligosacáridos su componente principal en una concentración de 28,43 [g/L].Item Producción de xilooligosacáridos (xos) mediante hidrólisis enzimática de hemicelulosa extraída del pergamino de café(Universidad Industrial de Santander, 2018) Chacon Leal, Carlos Alfonso; Herrera Arias, Gabriela; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresEl pergamino de café es un subproducto residual de la industria cafetera del que se producen más de 4,000 ton/mes en Colombia. Debido a su alto contenido de hemicelulosa, se ha propuesto como materia prima para la producción de xilooligosacáridos (XOs), ingredientes alimenticios con propiedades prebióticas, pero el método de extracción empleado (autohidrólisis) genera una mezcla de XOs conteniendo oligómeros de alto peso molecular, monómeros y compuestos indeseados. Es por esto que la hidrólisis enzimática se propone como una segunda etapa de tratamiento para la producción de XOs a partir del hidrolizado de pergamino de café, utilizando una enzima comercial Xylanase AN900, encontrando que la mejor producción se da a pH 5.0, 40 °C y 30 min de reacción, con una concentración enzimática de 0.36 UI/mL, indicando una alta efectividad por parte de ésta. El incremento del volumen de reacción de 2 a 100 mL ha permitido verificar que el comportamiento de las reacciones es muy similar para todos los volúmenes, lo que resulta muy prometedor para el incremento de dicho proceso a escalas de mayor magnitud. Finalmente, la cinética de reacción descrita por el modelo de Michaelis-Menten señala una buena afinidad entre la enzima y el sustrato (Km=11.35 mg/mL y Vmáx=0.146 mg/mL*min).