Obtención de azúcares fermentables vía hidrólisis subcrítica a partir de la cascarilla de café en una unidad de Laboratorio Batch

  • Nataly Alejandra Manuela Valentina Castro Ferro Corporación Escuela Pedagógica Experimental

Resumen

Obtaining fermentable sugars via subcritical hydrolysis from the coffee husk in a Batch Laboratory uni


Resumen


En Colombia, una de las economías más fuertes es el cultivo de café (Banco Mundial, 2012), que a su vez genera grandes cantidades de material orgánico (solo el 7% de la fruta corresponde al café consumible (Muñoz Ortega, L.G., 2015) que no se utiliza. De acuerdo con lo anterior, la cáscara de café presenta una oportunidad para su transformación para reducir los azúcares y un potencial contra la generación de bioetanol de segunda generación. Por este motivo, en esta investigación, el estudio se realizó mediante hidrólisis subcrítica a temperaturas entre 250-280 ° C, presiones entre 1500 y 2000 psi y tiempos de retención de 15 a 30 minutos en un reactor por lotes, lo que permitió un total de 8 muestras por medio. De la notación de Montgomery y 2 muestras intermedias, para conocer el porcentaje máximo de azúcares reductores que alcanzaría la cáscara de café dependiendo de las condiciones a las que estuvo expuesta cada muestra. Usando el método DNS (Gil, D., Bocourt, E., & Maqueira, Y., 2006), se encontró que el mayor porcentaje de azúcares (9.146%) fue el resultado de la prueba BC con una temperatura de 250 ° C, una presión de 2000 psi y un tiempo de reacción de 30 minutos, mientras que el porcentaje más bajo (4.5%) fue el resultado de la carrera 1 con una temperatura de 250 ° C, una presión de 1500 psi y un tiempo de retención de 15 minutos. El análisis de varianza desarrollado a través del programa MiniTab nos permitió determinar que el tiempo y la combinación de temperatura y tiempo son los que tienen el mayor impacto en las carreras.


Palabras clave: bioetanol; café; azúcares reductores; hidrólisis subcrítica.


Abstract


In Colombia, one of the strongest economies is the cultivation of coffee (Banco Mundial, 2012), which in turn generates large amounts of organic material (only 7% of the fruit corresponds to consumable coffee (Muñoz Ortega, L.G., 2015) that is not used. According to the above, the coffee husk presents an opportunity for its transformation to reducing sugars and a potential against the generation of second generation bioethanol. For this reason in this investigation the study was carried out by subcritical hydrolysis at temperatures between 250-280 ° C, pressures between 1500 - 2000 psi and retention times 15 - 30 minutes in a batch reactor, which allowed a total of 8 samples by means of the Montgomery notation and 2 intermediate samples, to know the maximum percentage of reducing sugars that the coffee husk would reach depending on the conditions to which each sample was exposed. Using the DNS method (Gil, D., Bocourt, E., & Maqueira, Y., 2006), it was found that the highest percentage of sugars (9.146%) was the result of run BC with a temperature of 250 ° C, pressure of 2000 psi and reaction time of 30 minutes, while the lowest percentage (4.5%) was the result of run 1 with a temperature of 250 ° C, pressure of 1500 psi and retention time of 15 minutes. The analysis of variance developed through the MiniTab program allowed us to determine that the time and the temperature-time combination are the ones that have the greatest impact on the runs.


Keywords:  bioetanol; coffee; reducing sugars; subcritical hydrolysis.

##plugins.generic.usageStats.downloads##

##plugins.generic.usageStats.noStats##

##submission.authorBiography##

##submission.authorWithAffiliation##

Ingeniera Ambiental y Sanitaria. Integrante del Grupo de Investigación Consciencia, Ambiente + Educación de la Corporación Escuela Pedagógica Experimental. Bogotá. Colombia.

Citas

Banco Mundial. (2012). Estudio del Sector cafetero en Colombia. Federación Nacional de Cafeteros. Retrieved from https://www.federaciondecafeteros.org/static/files/art 18.pdf
Delgado, J. E., Salgado, J. J., & Perez, R. (2015). Perspectivas de los biocombustibles en Colombia. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 14(27), 13–28. Retrieved from http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1692-33242015000200002&lang=pt
Fan, L. T., Gharpuray, M. ., & Lee, Y. H. (2003). Cellulose hydrolysis. Biotechnology monographs. Springer-Verlag (Vol. 3).
Gil, D., Bocourt, E., & Maqueira, Y. (2006). Determinación de azúcares reductores totales en jugos mezclados de caña de azúcar utilizando el método del ácido 3,5 dinitrosalicílico.
Gómez, C., Calderón, Y. A., & Álvarez, H. (2008). Construcción de modelos semifísicos de base fenomenológica. Caso proceso de fermentación. Facultad de Ciencias Agropecuarias, 6(2), 28–39.
Gómez, O. (2012). Síntesis de carbonato de glicerol a partir de glicerol, CO2 y sus derivados., 209.
Herrera, B., Leyva, S., Ortiz, V., Cardenas, J. F., & Garzon, E. (2009). Biocombustibles en Colombia. Report, 22.
Mendoza, E., Castro, E., Evangelista, E., Cruz, C., & Gonzalez, J. (2016). Drogas en carbohidratos: monosacáridos, oligosacáridos. análisis de miel de abeja.
Montgomery, D. (2001). Desing and analysis of experiment. Wiley
Morales, O. (2015). “ Etanol Lignocelulósico , a Partir De Cascarilla De Café , Por Medio De Hidrólisis Quimica-Enzimática Y Fermentación .” Universidad Veracruzana.
Muñoz Ortega, L. G. (Federación N. de C. de C. (2015). Ensayos sobre Economía cafetera. Ensayos Sobre Economía Cafetera, (30), 1–128. Retrieved from https://www.federaciondecafeteros.org/static/files/EEC30.pdf
Okajima, I., & Sako, T. (2014). Energy conversion of biomass with supercritical and subcritical water using large-scale plants. Journal of Bioscience and Bioengineering, 117(1), 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2013.06.010
Prado, J. M., Forster-Carneiro, T., Rostagno, M. A., Follegatti-Romero, L. A., Maugeri Filho, F., & Meireles, M. A. A. (2014). Obtaining sugars from coconut husk, defatted grape seed, and pressed palm fiber by hydrolysis with subcritical water. Journal of Supercritical Fluids, 89, 89–98. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2014.02.017
Rodríguez, N., & Zambrano, D. (2010). Los subproductos del café: fuente de energía renovable. Avances Técnicos Cenicafé, (3), 8. https://doi.org/ISSN-0120-0178
Rodriguez, N., Sanz, J. R., Oliveros, C. E., & Ramírez, C. A. (2015). Beneficio del café en Colombia. Prácticas y estrategias para el ahorro, uso eficiente del agua y el control de la contaminación hídrica en el proceso de beneficio húmedo del café. Beneficio Del Café En Colombia. Retrieved from http://www.cenicafe.org/es/publications/Beneficio-del-cafe-en-Colombia.pdf
Rolz, C., & De Leon, L. (2010). Producción de etanol directamente de caña de azúcar en diferente estado de desarrollo. Universidad Valle de Guatemala, 69.
Romero Salvador, A. (2010). Aprovechamiento De La Biomasa Como Fuente De Energía Alternativa a Los Combustibles Fósiles. Rev.R.Acad. Cienc.Exact.Fís.Nat(Esp), 104, 331–345.
Salomone, E. (1999). CAPÍTULO XIX MÉTODOS , ESTRUCTURAS Y MODELOS PARA LA SIMULACIÓN DE PROCESOS. Libro, 741–766.
Sánchez, S. (2003). Energias renovables. WWT - Fundacion Natura, 153.
Suárez, J. (2012). Aprovechamiento de los residuos sólidos provenientes del beneficio de café, en el municipio de Betania Antioquia: Usos y aplicaciones. Retrieved from http://repository.lasallista.edu.co/dspace/bitstream/10567/627/1/APROVECHAMIENTO_RESIDUOS_SOLIDOS_BENEFICIO_CAFE.pdf
Vanegas, A. L., & Rodríguez, J. D. (2016). Obtención de azúcares fermentables por medio de hidrolisis subcritica en una unidad de laboratorio semicontinua, a partir de la hoja de maíz (zea mays).
Publicado
2019-06-24
Sección
Agroindustria