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Evaluación de producción de pectina y bioetenol como alternativas de valoración de los residuos de naranja

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dc.contributor.author Hernández Granada, Evangelina
dc.date.accessioned 2021-04-17T04:29:30Z
dc.date.available 2021-04-17T04:29:30Z
dc.date.created 2021-01-28
dc.date.issued 2021-04-12
dc.identifier.citation Hernández Granada, Evangelina. (2021). Evaluación de producción de pectina y bioetenol como alternativas de valoración de los residuos de naranja. (Maestría en Ingeniería en Producción más Limpia). Instituto Politécnico Nacional, Centro Mexicano para la Producción más Limpia. México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/28814
dc.description Tesis (Maestría en Ingeniería en Producción más Limpia), Instituto Politécnico Nacional, CMPL, 2021, 1 archivo PDF, (92 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: Los residuos de naranja poseen un alto potencial para ser utilizados como materia prima para la industria debido a su composición química, en la que sobresalen el contenido de carbohidratos, a partir de los cuales puede obtenerse bioetanol y pectina, así como por los relativos altos índices de materia residual que se generan por su procesamiento. Las aplicaciones para la pectina son diversas en industria alimentaria, se utiliza como gelificante, emulsificante y espesante entre otros, mientras que en la industria cosmética se utilizan para cremas o lociones. Por otro lado, el bioetanol se utiliza básicamente como combustible o aditivo oxigenante para gasolina y actualmente es obtenido a partir de insumos de primera generación vinculados al uso de suelo agrícola, como son los cultivos de caña y maíz. Por lo que se requieren desarrollar rutas de obtención a partir de biomasa residual. En este trabajo se evaluó la factibilidad de la obtención simultánea de proteína y azúcares reductores a partir de residuo de naranja mediante un proceso de hidrólisis ácida de un solo paso. Se utilizó un diseño experimental de superficie de respuesta con tres factores y 4 repeticiones en el punto central, para identificar los parámetros de la hidrólisis que maximizan el rendimiento de pectina y bioetanol teniendo como variables independientes al pH, temperatura y tipo de ácido. Posteriormente se eligieron condiciones óptimas para el rendimiento de los dos productos y se realizó una evaluación mediante métricas verdes. Además, se calculó de manera teórica el volumen de bioetanol que se obtendría a partir de los azúcares fermentables producto de la hidrólisis y se cuantificó el grado de metoxilación de la pectina obtenida mediante la integración de las señales características del espectro de absorción de infrarrojo. Los resultados obtenidos muestran que el rendimiento de azúcares reductores aumenta al disminuir el pH y al aumentar la temperatura, siendo más efectivo el uso de HCl para lograr la hidrólisis de los polisacáridos del residuo alcanzando un rendimiento de azúcares reductores de 16.67 g/L, mientras que, para la extracción de pectina es más efectivo el uso de ácido cítrico alcanzando un rendimiento cuantitativo de a condiciones de pH 1.5 y 90°C. Sin embargo, bajo estas condiciones no es posible detectar azúcares fermentables. La extracción de pectina con ácido clorhídrico fue menos eficiente que la efectuada con el ácido cítrico alcanzando un rendimiento máximo a un pH de 1.5, 70°C con una producción simultánea de 6.79 g/L de azúcares reductores. El análisis por espectrofotometría de infrarrojo muestra que se obtuvieron pectinas entre 10.17-46.87% de metoxilación. El volumen de bioetanol calculado teóricamente a partir de los resultados de azúcares reductores se encuentra entre 0.270-1.290 mL. Finalmente los valores de las métricas de química verde obtenidos para el proceso en cuanto a intensidad másica (>1), intensidad energética y el factor hídrico (>0), indican que es necesario mejorar las condiciones y rendimientos para que el proceso sea ambientalmente sustentable. ABSTRACT: Orange waste has a high potential to be used as raw material for industry due to its chemical composition, in which the carbohydrate content stands out, from which bioethanol and pectin can be obtained, as well as the relatively high levels of residual matter that is generated. for its processing. The applications of pectin are diverse in the food industry, it is used as a gelling agent, emulsifier and thickener among others, while in the cosmetic industry it is used for creams or lotions. On the other hand, bioethanol is basically used as fuel or oxygenating additive for gasoline and is currently obtained from first generation inputs related to the use of agricultural land, such as sugar cane and corn. Therefore, it is necessary to develop production routes from residual biomass. In this work, the feasibility of simultaneously obtaining protein and reducing sugars from orange residue by means of a one-step acid hydrolysis process was evaluated. An experimental design of response surface with three factors and 4 repetitions in the central point was used to identify the hydrolysis parameters that maximize the yield of pectin and bioethanol, having as independent variables pH, temperature and type of acid. Subsequently, the optimal conditions for the performance of the two products were chosen and an evaluation was carried out using green metrics. Furthermore, the volume of bioethanol that would be obtained from the fermentable sugars product of the hydrolysis was theoretically calculated and the degree of methoxylation of the pectin obtained was quantified by integrating the characteristic signals of the infrared absorption spectrum. The results obtained show that the yield of reducing sugars increases when the pH decreases and when the temperature increases, being more effective the use of HCl to achieve the hydrolysis of the polysaccharides of the residue, reaching a yield of reducing sugars of 16.67 g / L. For the extraction of pectin, the use of citric acid is more effective, reaching a quantitative yield of at conditions of pH 1.5 and 90 ° C. However, under these conditions it is not possible to detect fermentable sugars. The pectin extraction with hydrochloric acid was less efficient than that carried out with citric acid, reaching a maximum yield at a pH of 1.5, 70 ° C with a simultaneous production of 6.79 g/L of reducing sugars. Infrared spectrophotometry analysis shows that pectins between 10.17-46.87% methoxylation were obtained. The volume of bioethanol calculated theoretically from the results of reducing sugars is between 0.270-1.290 mL. Finally, the values of the green chemistry metrics obtained for the process in terms of mass intensity (> 1), energy intensity and the water factor (> 0), indicate that it is necessary to improve the conditions and yields so that the process is environmentally sustainable. es
dc.language.iso es es
dc.subject Prevención con residuos de naranja es
dc.title Evaluación de producción de pectina y bioetenol como alternativas de valoración de los residuos de naranja es
dc.contributor.advisor Mena Cervantes, Violeta Yasmín
dc.contributor.advisor García Solares, Selene Montserrat


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