Evaluación de dos rutas de proceso para obtención de xilitol a partir de hidrolizado hemicelulósico derivado de bagazo y paja de caña de azúcar

El residuo del procesamiento de caña de azúcar genera excedente de material bio-lignocelulósico como el bagazo y paja de caña. Estos subproductos han sido ampliamente estudiados para la producción de xilitol como sustituto principal del azúcar mediante una ruta biotecnológica como una alternativa a...

Full description

Autores:
Vásquez Muñoz, Juan David
Correal Rey, Ivan Martin
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55254
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/55254
Palabra clave:
Residuos de caña de azúcar
Valor agregado a biomasa
Xilitol
Biorrefinería
Azúcares
Ingeniería
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description El residuo del procesamiento de caña de azúcar genera excedente de material bio-lignocelulósico como el bagazo y paja de caña. Estos subproductos han sido ampliamente estudiados para la producción de xilitol como sustituto principal del azúcar mediante una ruta biotecnológica como una alternativa a la ruta química. Sin embargo, es necesario optimizar las condiciones de operación en la implementación de la ruta biotecnológica. El propósito del presente estudio es determinar el rango óptimo de las condiciones de operación del proceso de obtención del hidrolizado hemicelulósico, específicamente del factor carga de biomasa entre paja y bagazo, tiempo de hidrólisis y concentración de ácido sulfúrico adicionado. Se planteó un diseño experimental Box-Behnken con la concentración de ácido sulfúrico (0.5%-2% p/v), tiempo (10-30 min) y carga de la mezcla biomasa (5-20% p/v). Este proceso de hidrólisis requiere de pasos adicionales de concentración, neutralización y detoxificación, lo anterior permite variar en que etapa del proceso se da la concentración, y así se analizan dos rutas de hidrólisis, la primera con la concentración después de la hidrólisis y otra con la concentración al final de todo el proceso. De cada punto experimental del diseño se cuantifica el volumen obtenido después de finalizar la etapa, se miden niveles de azúcares y ácidos orgánicos en relación con los hidrolizados obtenidos mediante cromatografía de líquidos y se determina estadísticamente la influencia de los factores analizados para dichas concentraciones encontradas. Dentro de lo resultados principales se encontró que la ruta uno maximiza la producción de los azucares de interés en la mayoría de las etapas y que adicionalmente para los factores de concentración de ácido, tiempo de reacción y porcentaje de carga de biomasa se incrementa la producción de los azucares cuando se tienen 5% m/v, 30 minutos y 2% respectivamente. Finalmente, no se encontró mayor significancia en la producción de los ácido
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Estos subproductos han sido ampliamente estudiados para la producción de xilitol como sustituto principal del azúcar mediante una ruta biotecnológica como una alternativa a la ruta química. Sin embargo, es necesario optimizar las condiciones de operación en la implementación de la ruta biotecnológica. El propósito del presente estudio es determinar el rango óptimo de las condiciones de operación del proceso de obtención del hidrolizado hemicelulósico, específicamente del factor carga de biomasa entre paja y bagazo, tiempo de hidrólisis y concentración de ácido sulfúrico adicionado. Se planteó un diseño experimental Box-Behnken con la concentración de ácido sulfúrico (0.5%-2% p/v), tiempo (10-30 min) y carga de la mezcla biomasa (5-20% p/v). Este proceso de hidrólisis requiere de pasos adicionales de concentración, neutralización y detoxificación, lo anterior permite variar en que etapa del proceso se da la concentración, y así se analizan dos rutas de hidrólisis, la primera con la concentración después de la hidrólisis y otra con la concentración al final de todo el proceso. De cada punto experimental del diseño se cuantifica el volumen obtenido después de finalizar la etapa, se miden niveles de azúcares y ácidos orgánicos en relación con los hidrolizados obtenidos mediante cromatografía de líquidos y se determina estadísticamente la influencia de los factores analizados para dichas concentraciones encontradas. Dentro de lo resultados principales se encontró que la ruta uno maximiza la producción de los azucares de interés en la mayoría de las etapas y que adicionalmente para los factores de concentración de ácido, tiempo de reacción y porcentaje de carga de biomasa se incrementa la producción de los azucares cuando se tienen 5% m/v, 30 minutos y 2% respectivamente. Finalmente, no se encontró mayor significancia en la producción de los ácidoThe residue from the sugarcane processing generates surplus bio-lignocellulosic material such as bagasse and cane straw. These subproducts have been extensively studied for the production of xylitol as the main substitute for sugar through a biotechnological route as an alternative to the traditional chemical route. However, it is necessary to optimize the operating conditions in the implementation of the biotechnological route. The purpose of this study is to determine the optimal range of the operating conditions of the process for obtaining hemicellulose hydrolysate, specifically the biomass load factor between straw and bagasse, hydrolysis time and concentration of added sulfuric acid. A Box-Behnken experimental design was proposed with the concentration of sulfuric acid (0.5% -2% w / v), time (10-30 min) and loading of the biomass mixture (5-20% w / v). This hydrolysis process requires additional steps of concentration, neutralization and detoxification, the above allows to vary in which stage of the process the concentration occurs, and thus two hydrolysis routes are analyzed, the first with the concentration after hydrolysis and the other with concentration at the end of the whole process. From each experimental point of the design, the volume obtained after the end of the stage is quantified, subsequently levels of sugars and organic acids are measured in relation to the hydrolysates obtained by liquid chromatography as well as the significance of the studied factors in the concentration levels obtained. Among the main results, it was found that route one maximizes the production of the sugars of interest in most stages and that additionally for the factors of acid concentration, reaction time and percentage of biomass load, the production of sugars is increased 5% m/v, 30 minutes and 2% respectively. Finally, there was no greater significance in the production of acid inhibitors, therefore it is recommended to keep the focus and increase the yield of sugars.Ingeniero QuímicoPregrado82 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesIngeniería QuímicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Química y de AlimentosEvaluación de dos rutas de proceso para obtención de xilitol a partir de hidrolizado hemicelulósico derivado de bagazo y paja de caña de azúcarTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPResiduos de caña de azúcarValor agregado a biomasaXilitolBiorrefineríaAzúcaresIngeniería201618175Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=2vO8IrIAAAAJvirtual::4465-10000-0002-2074-7772virtual::4465-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001335625virtual::4465-163cc4434-a603-4f55-ba7c-3ed214b9fd0evirtual::4465-163cc4434-a603-4f55-ba7c-3ed214b9fd0evirtual::4465-1TEXT26054.pdf.txt26054.pdf.txtExtracted texttext/plain93919https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/49a20655-9822-4bbd-b10c-68804f4ec081/downloadb4a8275f86bfd3ee98190312f919f4b8MD52THUMBNAIL26054.pdf.jpg26054.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7437https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/4025add9-2321-4146-8ea6-b4f4a80e9971/download955f08cdcca778838767ee6bf03bb248MD53ORIGINAL26054.pdfapplication/pdf1763785https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/54635646-891b-4266-85ab-22432fcafb1b/download8c86b434f660fc086777e1c2067ac932MD511992/55254oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/552542024-03-13 12:41:47.706http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/restrictedhttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co