Procesamiento hidrotérmico como alternativa para la valorización de la cáscara de cacao (Theobroma cacao) en Santander según el concepto de biorefinería

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dc.contributor.advisorSánchez Torres, Viviana
dc.contributor.advisorPlazas Tovar, Laura
dc.contributor.advisorCastellanos Suárez, Laura Johana
dc.contributor.authorHerrera Rincón, Marialejandra
dc.contributor.authorRojas Patiño, Yessica Paola
dc.contributor.evaluatorLópez Giraldo, Luis Javier
dc.contributor.evaluatorNabarlatz, Débora Alcida
dc.date.accessioned2022-04-07T16:38:18Z
dc.date.available2022-04-07T16:38:18Z
dc.date.created2022-03-30
dc.date.issued2022-03-30
dc.description.abstractEn Colombia se producen más de 70 mil toneladas de cacao anualmente, donde el grano aprovechable constituye tan sólo el 11% del fruto. La cáscara, que actualmente es un residuo agrícola, representa del 70 al 75% en peso total. Su alto contenido de azúcares reductores lo constituyen en un residuo de interés como potencial fuente de azúcares C6 y C5. Sin embargo, debido a su alto contenido de lignina es necesario aplicar pretratamientos para su aprovechamiento. Este proyecto de investigación tiene como fin determinar las condiciones que favorecen el fraccionamiento de la cáscara de cacao en sus compuestos fundamentales (celulosa, hemicelulosa y lignina) acoplando procesos de conversión química y física (alcalino e hidrotérmico). Para esto, se caracterizó la cáscara de cacao CCN51 proveniente de Santander siguiendo el protocolo NREL/TP-510-42618, siendo su composición porcentual de 39.35% de extractivos, 22.31% de lignina, 14.14% de celulosa, y 10.66% de ceniza. Se realizaron las tres diferentes alternativas de pretratamiento (hidrotérmico, hidrotérmico-alcalino y alcalino-hidrotérmico) a 180°C y 8min para el pretratamiento hidrotérmico y las condiciones optimizadas del pretratamiento alcalino (concentración de NaOH de 0.65% p/v, concentración de sólidos de 11.27% p/v, a 117 °C durante 1 h), resultando que la mejor alternativa es el pretratamiento alcalino-hidrotérmico. Posteriormente, se realizó un diseño experimental del tipo central compuesto, donde las variables independientes a evaluar fueron el tiempo (5 – 10 min) y la temperatura (165 – 185 °C) sobre la variable de respuesta (azúcares reductores), y se optimizaron los resultados a partir de la función deseabilidad. Para las condiciones de 189.14 °C y 3.96 min se obtuvo la mayor concentración de azúcares reductores liberados en el hidrolizado (27.96 g/L). Siendo el rendimiento del pretratamiento de 0.61 g azúcares reductores/g cáscara seca.
dc.description.abstractenglishMore than 70 thousand tons of cocoa are produced in Colombia, where the usable bean constitutes only 11% of the fruit. The husk, which is currently an agricultural residue, represents 70 - 75% of the total weight and, its high content of reducing sugars makes it an interesting residue as a potential source of C6 and C5 sugars. However, due to its high lignin content, it is necessary to apply pretreatments for its utilization. This research project aims to determine the conditions that favor the fractionation of the cocoa shell into its fundamental compounds (cellulose, hemicellulose and lignin) by coupling chemical and physical conversion processes (alkaline and hydrothermal). For this purpose, CCN51 cocoa pod husk from Santander were characterized following the NREL/TP-510-42618 protocol, obtaining percentage composition of 39.35% extractives, 22.31% lignin, 14.14% cellulose, and 10.66% ash. The three different pretreatment alternatives (hydrothermal, hydrothermal-alkali and alkaline-hydrothermal) were performed at 180°C and 8min for the hydrothermal pretreatment. Therefore, the optimized alkaline pretreatment conditions (a NaOH concentration of 0.65% w/v, solids concentration of 11.27% w/v, at 117 °C for 1 h), resulting that the best alternative is the alkaline-hydrothermal pretreatment. Subsequently, a central composite experimental design was performed, where the independent variables to be evaluated were time (5 - 10 min) and temperature (165 - 185 °C) on the response variable (reducing sugars). Finally, the results were optimized from the desirability function, where for the conditions of 189. 14 °C and 3.96 min, the highest concentration of reducing sugars were obtained in the liquid, resulting as the best pretreatment alternative (alkaline-hydrothermal) corresponding to a 27.96 g/L concentration. Being the pretreatment yield 0.61 g reducing sugars/ g dry shell.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9784
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectresiduo agrícola
dc.subjectcáscara de cacao
dc.subjectazúcares
dc.subjectpretratamiento hidrotérmico
dc.subjectpretratamiento alcalino
dc.subject.keywordagricultural residue
dc.subject.keywordcocoa shell
dc.subject.keywordsugars
dc.subject.keywordhydrothermal pretreatment
dc.subject.keywordalkaline pretreatment
dc.titleProcesamiento hidrotérmico como alternativa para la valorización de la cáscara de cacao (Theobroma cacao) en Santander según el concepto de biorefinería
dc.title.englishHydrothermal Processing as an Alternative for the Valorization of Cocoa Husks (Theobroma cacao) in Santander According to the Biorefinery Concept
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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