Maestría en Ingeniería Química

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    Formulación de un cultivo iniciador de levaduras nativas para mejorar el perfil sensorial de granos de cacao CCN51 del departamento de Santander
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Lizarazo Román, Angie Nathalia ; López Giraldo, Luis Javier ; Soto Méndez, Adriana ; Sandoval, Claudia Johanna ; Sánchez Torres, Viviana ; Combariza Montañez, Marianny Yajaira
    La fermentación de cacao es el proceso espontáneo que permite el crecimiento de distintos microorganismos que influyen sobre el nivel de fermentación de los granos y su sabor. Particularmente, las levaduras han sido asociadas con sabores específicos como floral y frutal, en el perfil sensorial, notas deseables en cacao fino y de aroma. En ésta tésis de investigación, se compararon tres perfiles de temperatura y se evaluó el nivel de fermentación y presencia de levaduras en cada uno de ellos, obteniendo resultados similares, pero con diferencias significativas al ser comparados con otros estudios. Adicionalmente, se realizó el cultivo, en lixiviado de cacao, de ocho cepas de levaduras nativas de Santander presentes en la fermentación de cacao, para conocer el tiempo que tardan en alcanzar una concentración deseada para su uso como cultivo iniciador. Las cepas, L87, L246 y L195 sobresalieron por su rápido crecimiento. Además, se tuvo en cuenta su capacidad para producir compuestos volátiles asociados con percepciones sensoriales florales y frutales. Por último, se realizaron fermentaciones de cacao usando cultivos iniciadores de las tres cepas de levaduras puras y una mezcla de dos cepas en partes iguales, obteniendo una disminución en el tiempo de fermentación y un incremento en algunos sabores específicos del perfil sensorial, así como la disminución de astringencia y verde.
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    Validación de un modelo para la destilación fraccionada a presión de vacío, de aceites esenciales Citrus sinensis, Cymbopogon nardus y sus productos de reacción de Prins a escala de laboratorio
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-01) Martínez Avellaneda, Nelson Giovanny ; Stashenko, Elena E. ; Martínez Morales, Jairo René ; Barajas Ferreira, Crisóstomo ; Guerrero Amaya, Hernando
    La creciente demanda por los aceites esenciales (AE) y la variedad de propiedades biológicas de sus compuestos, han suscitado un gran interés en la industria y en la comunidad científica. El aceite esencial de citronela ha mostrado un fuerte efecto repelente para varios tipos de mosquitos Aedes. El AE de naranja es un fuerte disuasorio de la ovoposición de la mosca de la fruta. La transformación catalítica de los AE se ha reportado como un medio para la valoración de los AE. Los AE de naranja y citronela se obtuvieron por destilación por arrastre con vapor a partir de material vegetal fresco colectado en la industria de jugos local y en las parcelas experimentales de CENIVAM. La transformación catalítica del AE fue realizada en el grupo de Catálisis Ambiental de la Universidad de Antioquia. El fraccionamiento batch, en una columna de eje rotatorio, de los AE fue utilizado para validar un modelo que predice el comportamiento de la composición en el tiempo. La caracterización química del AE, fracciones y productos de reacción se realizó por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC/MS) o acoplada a un detector de ionización en llama (GC/FID). La identificación de los compuestos se realizó con base en sus índices de retención lineales, por comparación de espectros de masas obtenidos con los de las bases de datos (Adams, NIST, Wiley) y sustancias de referencia. El modelamiento mostró un R2 de hasta 0.96 con un error de máximo de 0.015. El modelo para el fraccionamiento de los AE de naranja, citronela y el producto de reacción isopulegol, mostró una correlación fuerte entre los datos experimentales y los modelados. Esta relación y sus figuras de mérito validan experimentalmente la aplicación de este modelo a los AE evaluados.
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    Obtención de una base biolubricante a partir de aceites transesterificados de las grasas animales (sebos) provenientes de la industria bovina
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Camargo Vila, Carlos Alfredo ; Avellaneda Vargas, Freddy Augusto ; Orozco Monroy, Héctor Joaquín ; Albarracín Arias, Jorge Alberto ; López Giraldo, Luis Javier
    La búsqueda actual de nuevas materias primas que sean renovables en el área de los biocombustibles ha hecho que varios subproductos de la agricultura industrial tomen mayor importancia. Tal es el caso de las grasas animales como el sebo bovino, el cual fue utilizado en esta investigación como materia prima para la obtención de una base biolubricante con el fin de generar una alternativa de elaboración de biolubricantes, así como el de proveer de mayor valor agregado y utilidad a un residuo agroindustrial. Se llevó a cabo un acondicionamiento del sebo bovino crudo (previamente analizado) en el que se logró disminuir su índice de acidez desde 3,98mgKOH/g sebo crudo hasta un valor de 0,51 mgKOH/g sebo esterificado, mejorando su calidad para su posterior utilización en la obtención de biodiésel. Se obtuvo un biodiésel con un %FAME > 90% (cantidad de metil ésteres) con rendimientos mayores al 94% (gramos de biodiésel bovino/gramos de sebo bovino esterificado), lo que lo hace una materia prima apta para la obtención de biolubricantes. Finalmente, mediante el método de transesterificación inversa se hizo reaccionar el biodiésel bovino obtenido en la etapa anterior con un poliol (trimetilolpropano -TMP-) con el objetivo de obtener una base biolubricante, para esto se implementó un diseño factorial central compuesto teniendo en cuenta la relación molar TMP: Biodiésel bovino, % de catalizador p/p (CH3NaO) y tiempo de reacción. Se clasificaron las muestras obtenidas según su viscosidad e índice de viscosidad seleccionando la muestra con alto rendimiento (g biolubrocante/g biodiésel bovino), bajo porcentaje de catalizador y mayor reproducibilidad, el cual fue la base elaborada con una relación molar 4 moles de TMP:1 mol de biodiésel bovino, 0,41% p/p de catalizador y 180 minutos de tiempo de reacción con un rendimiento del 88,53%. Se debe resaltar que se obtuvo una sustancia en dos fases (líquida y grasa), en la cual la líquida fue analizada arrojando una viscosidad de 12,74 cSt a 40°C, un índice de viscosidad de 196 por lo cual puede ser clasificada como un lubricante de tipo ISO VG 15 (lubricantes hidráulicos), presentando una temperatura de oxidación de 297°C, así como un punto de inflamación de 185°C y un punto de fluidez de 19°C, por lo que se debería añadir un aditivo depresor de punto de fluidez para brindar la posibilidad de realizar pruebas de lubricación en sistemas hidráulicos del sector automotriz, industrial o agrícola. Por otra parte, bajo las mismas condiciones de operación se obtuvo una base biolubricante grasa con una viscosidad de 300,17 cSt a 40°C clasificada como ISO VG 320, temperatura de oxidación de 263°C, punto de inflamación >200°C, punto de goteo >120°C y penetración de 270 (0,1mm) que la clasifica como grasa de grado NLGI 2, con posible aplicación en cojinetes de maquinarias industriales.
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    Synthesis process of au-fe/al2o3 catalysts for methane combustion
    (Universidad Industrial de Santander, ) Hernández Maya, Mery Sheryll ; Velasco Rozo, Edwing Alexander ; Ballesteros Rueda, Luz Marina ; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel
    La combustión catalítica de metano es una reacción de interés para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Se deben tener en cuenta algunas consideraciones al sintetizar catalizadores para esta reacción específica. En este trabajo, se sintetizaron una serie de catalizadores Au-Fe/Al2O3 mediante un proceso de impregnación secuencial diseñado considerando los procesos químicos que ocurren en cada paso. Los catalizadores se sintetizaron con una concentración molar total de metales de 10 mol/m2 (soporte) y con relaciones molares Au/(Au+Fe) de 0.0, 0.02, 0.09, 0.29 y 1.00. Estos catalizadores se comportaron en la combustión de metano (57.000 mL/g* h, bajo condiciones diluidas de CH4 de 1.5% vol en 21% vol. O2, y N2 balanceado) de la siguiente manera: (1) Se observó actividad desde 500 °C para todos los catalizadores (2) Solo se detectaron CO2 y CO en la corriente de producto con una selectividad del 90% a CO2 (3) El catalizador con relaciones molares más bajas mostró la actividad más alta (4) En general, se observó una histéresis inversa en el comportamiento catalítico. Tal comportamiento implicó lo siguiente: (A) Se encontró que la actividad catalítica era fuertemente dependiente del contenido de oro, disminuyendo al aumentar la composición de oro, (B) Las diferencias observadas en la actividad durante la ignición y extinción de la temperatura se debieron al aumento de tamaño de las nanopartículas de oro (C) Se observó una alta dispersión de oro y un posible comportamiento sinérgico entre Au y Fe para el catalizador con la relación molar menor de 0.01 que presentó una temperatura de ignición de ~523 °C y 70% de conversión de metano.
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    Evaluación del efecto de la distribución del material vegetal de lippia origanoides (oregano de monte) sobre el rendimiento y la composición del aceite esencial obtenido por destilación por arrastre con vapor
    (Universidad Industrial de Santander, ) Ramírez Vargas, Karen Juliana ; Martínez Morales, Jairo René ; Chaves Guerrero, Arlex ; Stashenko, Elena E.
    En el presente trabajo de investigación, se evaluó el efecto de la distribución del material vegetal y las condiciones de operación sobre el rendimiento y la composición del aceite esencial de L. origanoides. El aceite esencial se extrajo por destilación por arrastre con vapor y su caracterización química se realizó por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas y con detector de ionización en llama. Dos modelos cinéticos propuestos en la literatura fueron evaluados para describir el proceso de obtención del aceite esencial. Las dos distribuciones de material vegetal permitieron obtener aceite esencial con rendimientos similares y solo la interacción del tamaño de partícula y el flujo de vapor tuvo un efecto significativo sobre la respuesta combinada (suma de los datos normalizados de rendimiento y relación carvacrol: timol multiplicados por un factor de 0,5). En el aceite esencial de L. origanoides fueron identificados 59 compuestos más un posible monoterpeno fenólico y su respectivo acetato. La densidad y el índice de refracción del aceite esencial obtenido en el presente estudio fueron similares a los reportados en la literatura para la misma especie. El modelo cinético de Xavier y colaboradores y Cerpa y colaboradores, bajo el enfoque de los parámetros cinéticos dependientes de las variables de operación, describieron el proceso de obtención del aceite con un buen ajuste. El modelo de Cerpa fue seleccionado para representar la destilación por arrastre con vapor de L. origanoides porque considera la composición química del aceite esencial, la convección del vapor y el equilibrio termodinámico entre las fases. Los diseños experimentales y la representación matemática de los modelos mostraron que la distribución del material vegetal en el alambique no afectó el rendimiento y composición del aceite esencial de L. origanoides.