Tecnología Química

Valorización de Residuos Agroindustriales Ricos en Pectinas por Fermentación

La búsqueda de alternativas biotecnológicas para el aprovechamiento integral de los residuales generados en el procesamiento agroindustrial del café y los frutos cítricos constituye una problemática actual. En el presente trabajo se evalúa la biotransformación de la pulpa de café y el mesocarpo de naranja, sometidos a fermentación en condiciones aerobias y anóxicas con la levadura pectinolítica Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011. Se encontró que pulpa de café aporta condiciones más favorables para el crecimiento de la levadura, reflejado en una mejor conversión de la fuente de carbono y energía. La levadura utilizó eficazmente los azúcares reductores y neutros de los sustratos en 24 h, tanto en cultivos aerobios como limitados de oxígeno. La excreción de la enzima endopoligalacturonasa por la levadura facilitó la extracción de las sustancias pécticas contenidas en la pulpa de café y el residual de naranja, produciendo incrementos del 225 % y 33 %, respectivamente, con respecto a las cantidades extraídas durante la esterilización de los sustratos. La producción de esta enzima por el microorganismo no presentó diferencias significativas con respecto al sustrato empleado, pero sí con respecto a la concentración de glucosa en el medio. Estos resultados apuntan al empleo promisorio de K. marxianus CCEBI 2011 en la valorización de residuales agrícolas ricos en pectinas a través de su conversión en fuentes potenciales de estimuladores vegetales y prebióticos basados en oligogalacturonidos.

The search of the biotechnological ways to the integral use of the wastes generated by the coffee and citric agroindustries, is a current problem. The biotransformation of coffee pulp and orange mesocarp during aerobic and anoxic fermentation with the pectinolític yeast Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011 was studied in this research. It was found that coffee pulp is a better substrate to yeast growth, which was evidenced throughout a better conversion of the carbon and energy source. The yeast used in 24 h the reducing and neutral sugars from substrates efficiently, either under aerobic or oxygen-limited cultures. The excretion of the polygalacturonase enzyme by the yeast lead to the increasing in the pectic substances extraction, which reached the 225 % and 33 % for coffee pulp and orange mesocarp, respectively, compared with the amounts which were extracted during substrates sterilization. The enzyme production by the microorganism presented not significantly differences in relation to the substrate used, but the contrary occurred with respect to glucose concentration in the medium. These results point to the promissory use of the K. marxianus CCEBI 2011 yeast strain in the valorization of pectin-rich agricultural wastes by means of their conversion in potential plant elicitors and prebiotics oligogalacturonides-based.

Balance de energía en un horno de secar madera

Se determinaron las ecuaciones de balance de energía en un horno de secar madera y se calculó el consumo energético para tres valores de humedad inicial: 62, 72 y 82 % base seca. Las dimensiones de la cámara de secado son: 5,81 X 1,66 X 2,23 m (largo x alto x ancho), el volumen de madera, cedro blanco, es de V=10,93 m³. El mayor consumo energético se obtuvo en la etapa 1 donde se precalienta la madera y la estructura del horno desde sus condiciones iniciales hasta la temperatura de bulbo seco fijada, esta energía disminuye en la medida que decrece la humedad inicial y se debe utilizar para calcular el sistema de calentamiento. Las mayores fuentes de consumo de calor son: (1) el calor requerido para evaporar la humedad y romper los enlaces entre las fibras de madera y el agua; (2) el calor requerido para calentar el aire alimentado al horno para sustituir el aire húmedo que fluye en la cámara hasta la temperatura de bulbo húmedo fijada. Se establecieron siete recomendaciones para disminuir el consumo energético.

The equations of energy balance were determined in a kiln of drying wood and the energy consumption was calculated for three values of initial moisture: 62, 72 and 82 % base dry. The dimensions of the drying chamber are: 5,81 X 1,66 X 2,23 m (Length X Height X Width), the wooden volume, white cedar, is of V=10,93 m³. The biggest energy consumption was obtained in the stage 1 where it is required to increase the kiln and lumber temperature from its initial values to the dry-bulb set-point temperature. This energy diminishes in the measure that the initial humidity falls and it should be used to calculate the heating device. The biggest sources of consumption of heat are: (1) the heat required to transform water into vapor and to break the bonds between wood fiber and absorbed water; (2) The heat required to warm up the fresh air fed from outside to the kiln, which is used to replace the moist air that flow inside the chamber to the wet-bulb set-point temperature. Seven suggestions to reduce the energy consumption were discussed.

Evaluación de la adición de licor con alto contenido de Amoniaco y Dióxido de Carbono en el alambique 208 de la Empresa Comandante Che Guevara

Se evaluó en una columna de destilación del licor que se obtiene como resultado del proceso de lixiviación (licor producto) de la Empresa Comandante Che Guevara (ECG), la adición de licor con alto contenido de NH3 y CO2 (licor fresco) por el 5to anillo de la columna 208, con el objetivo de disminuir el contenido de níquel disuelto en la descarga de la misma, así como lograr mejorar las características del carbonato de níquel que se envía al proceso de calcinación. Para el desarrollo del trabajo se siguió la metodología utilizada en las pruebas desarrolladas en 2001 en la ECG. Los resultados evidenciaron que con la adición de licor fresco, es posible disminuir el contenido de níquel disuelto a la salida de la columna de destilación con lo que se minimiza la necesidad de la precipitación, disminuyendo así el consumo del reactivo que se utiliza con este fin y también el gasto en su adquisición. Fue posible corroborar la relación que existe entre el contenido de NH3 en la descarga y el contenido de níquel disuelto en la misma, apreciándose que para lograr estos resultados es necesario mantener el amoniaco en la descarga entre 1,0 -1,8 g/L. El carbonato que se obtuvo en la columna donde se adicionó licor con alto contenido de NH3 y CO2 alcanzó altos valores de este último elemento en su composición y en la medida que se incrementó el mismo, disminuyó el contenido de azufre. También se pudo apreciar un incremento del tamaño de las partículas gruesas en el carbonato, lo que va influir en una disminución en el consumo de energía.

Adding fresh liquor through the 5th ring in still 208 of distilling liquor product (liquor obtained as a result of ammonium carbonate leaching of lateritic ore) in the “Comandante Che Guevara” industry, were evaluated with the objective of reducing the dissolved nickel content of the effluent there from, as well as to improve the characteristics of the nickel carbonate which is delivered to the calcinations process. For the development of the survey, the same methodology used in 2001 for the test was applied. The results showed that by adding fresh liquor, it is possible to reduce the dissolved nickel content at the exit of the distillation column, so that the need for precipitation is minimized, thereby reducing the consumption of reagents and the and the cost for their acquisition. It was possible to corroborate the relationship between the content of NH3 at the discharge and the nickel dissolved therein appreciating that to achieve these results it is necessary to maintain the ammonia in the discharge between 1,0-1,8 g/L. The carbonate obtained in the column where liquor is added with high CO2 and NH3 reached high values of this last element in its composition and to the extent that increased sulphur content decreased. It was also seen an increase in the size of the coarse carbonates particles, which will influence in a decrease of energy consumption.

Incremento del recobrado de Ni y Co en la lixiviación carbonato-amoniacal

En el presente trabajo se exponen aspectos teórico-experimentales del proceso de lixiviación carbonato-amoniacal, se describen nuevos procedimientos que incrementan la recuperación de níquel y cobalto, caracterizados por el tratamiento asistido con ultrasonido, por el proceso de aditivación con productos químicos de producción nacional, sustitución de CO2 por el aire en los turbos a una concentración ≥ 60 g/L, preferiblemente presurizado, sin gastos excesivos en equipamientos para su implementación. Se da un matiz negativo de la influencia que ejerce el hierro en el proceso hidrometalúrgico, su correcta y oportuna separación de las pulpas amoniacales por el mecanismo de carbonatación en los primeros instantes de las reacciones (líquido/sólido), con este accionar se perfecciona dicha tecnología, ya que deja a este proceso sin interferencias químico-físicas de compuestos de hierro, haciendo al mismo adecuado para el procesamiento de los minerales lateríticos después de un proceso de calcinación reductora, es decir, durante el proceso de lixiviación y lavado.

Presently work theoretical-experimental aspects of the leaching process are exposed ammonia-carbonate, new procedures are described that increase the nickel and cobalt recovery, characterized by the treatment attended with ultrasonic, for the aditivation process with chemical products of national production, substitution of CO2 in the turbos for the air, to a ≥ 60 g/L concentration, without excessive expenses in equipment for their implementation. A negative shade of the influence is given that exercises the iron in the process hydrometallurgical, its correct and opportune separation of the slurry ammoniacal for the mechanism of carbonatation in the first instants of the reactions, with this to be worked it perfects this technology, since leaves to this process without chemical-physical interferences, making to the same one appropriate for the prosecution of the laterities ores after a process of reductor calcination and during the leaching process and washing.

Análisis del proceso de beneficio del cieno carbonatado

En la presente investigación se realiza una evaluación tecnológica del proceso de beneficio del cieno carbonatado, para lo cual primeramente se efectuó una caracterización química y granulométrica del material mediante el análisis de tamizado por vía seca, utilizando el siguiente juego de tamices: 1,98; 1,4; 1; 0,83; 0,30; 0,15; 0,074 y 0,045 mm, también fue utilizada la técnica de difracción láser HORIBA para determinar la frecuencia y el área superficial de las partículas que componen la pulpa del cieno carbonatado. El análisis químico del material se realizó mediante el método volumétrico por neutralización para precisar el contenido del carbonato de calcio en el mismo. Los resultados obtenidos muestran que el cieno carbonato está conformado principalmente por partículas menores de 0,3 mm cuyo porcentaje en peso de la muestra es del 78,39 %, en las cuales el contenido de carbonato es mayor del 80 % excepto para las clases -0,83+0,3 mm y -0,3+0,15 mm. También el 78,40 % del material es de cribado fácil, sin embargo, para las actuales capacidades de producción la planta está subdiseñada requiriéndose áreas de cribado de 22,57 m2 para los máximos regímenes de operación.

In the present investigation is carried out a technological evaluation of the calcium carbonated benefit process, firstly was made a chemical and granulometric characterization of the material using dry screening analysis using the following combination sieve: 1,98; 1,4; 1; 0,83; 0,30; 0,15; 0,074 y 0,045mm, the technique of diffraction laser HORIBA was also used to determine the frequency and the superficial area of the particles that compose the surrly of calcium carbonated. The chemical analysis of the material was carried out using volumetric analysis by neutralization for determinate the content of calcium carbonate. The results obtained show that the calcium carbonated is conformed mainly by particles smaller than 0,3 mm whose percentage in weight is 78,39 %, in which the carbonate content is bigger than 80% except for the classes -0,83+0,3 mm and -0,3+0,15 mm. The 78,40 % of material is easy screening, but, for the current production capacities the plant is subdesigned being required screening areas of 22,57 m2 for the maximum production capacities.

Reducción carbotérmica del concentrado de hierro de las colas de Nicaro para la obtención de lupias de arrabio

Se exponen los resultados de la aplicación del proceso de reducción carbotérmica a los residuos sólidos de la empresa niquelífera “René Ramos Latour”, perteneciente a la localidad de Nicaro en Cuba, para la obtención de lupias de arrabio, siendo los procesos que emplean hornos de hogares rotatorios los más factibles desde el punto de vista técnico económico y ambiental. Se planifica el diseño experimental factorial completo, introduciéndose como variables independientes la temperatura, la basicidad, el contenido de carbón y el diámetro del pelet, para analizar sus influencias en el grado de reducción del hierro. Se demuestra que es posible obtener por primera vez en Cuba lupias de arrabio a partir del residual estudiado, con la presencia de elementos aleantes tales como: cromo, silicio, níquel, manganeso, cobalto, vanadio, entre otros, las cuales pueden ser empleadas como materia prima para la fabricación de aceros inoxidables así como aceros de baja aleación al cromo y níquel.

The results of the application of the process of reduction by coal to the solid residuals of the company “Rene Ramos Latour”, belonging to the town of Nicaro in Cuba, for the obtaining of pig-iron nuggets, being the processes that use rotary heart furnace the most feasible from the economic and environmental technical point of view. The complete factorial experimental design is planned, introducing as independent variables the temperature, the basicity, the content of coal and the diameter of the pellet, to analyze its influences in the grade of reduction of the iron. It is demonstrated that it is possible to obtain for the first time in Cuba pig-iron nuggets starting from the residual one studied, with the presence of alloy elements such as: chrome, silicon, nickel, manganese, cobalt, vanadium, among other, which can be employees as matter prevail for the production of stainless steels as well as steels of low alloy to the chromium and nickel.

Evaluación de la producción de lacasa de Pleurotus spp

El género Pleurotus spp. presenta un complejo multienzimático ligninolítico, dentro del cual se encuentran las lacasas (EC 1.10.3.2, p-difenol: dioxígeno:óxido-reductasa). Estas forman parte del grupo enzimático llamadas oxidasas azules, que a diferencia de la mayoría, reducen el oxígeno y producen agua en lugar de peróxido. En este trabajo, se evalúa la actividad lacasa de tres cepas: Pleurotus ostreatus CCEBI 3021, Pleurotus ostreatus, var. Florida CCEBI 3024 y Pleurotus sajor-caju CCEBI 3027, cultivadas sobre pulpa de café. La determinación de la actividad lacasa se realizó en las fases de inóculo y colonización. El proceso se llevó a cabo realizando la extracción acuosa del crudo enzimático, empleando como sustrato guayacol. Los resultados muestran que la cepa con mayor actividad lacasa en fase de inóculo fue la CCEBI 3024 con 5,214 ± 0,059 Ug-1; en la fase de colonización la cepa CCEBI 3021 con 4,512 ± 0,479 Ug-1.

The genus Pleurotus spp. presents a ligninolytic multi-enzyme complex, within which are laccases (EC 1.10.3.2, p-diphenol:dioxygen:oxidoreductase). These are part of the enzyme group called oxidases blue unlike most produce reduce oxygen and water instead of peroxide. In this work, is evaluated the laccase activity of three strains: Pleurotus ostreatus CCEBI 3021, Pleurotus ostreatus, var FloridaCCEBI 3024 and Pleurotus sajor-caju CCEBI 3027, cultivated on coffee pulp. Determination of laccase activity was carried out in inoculum and colonization stages. The process was carried out by conducting the aqueous extraction of crude enzyme, using guaiacol as substrate. The results show that the strain with the highest laccase activity in stage of inoculum was CCEBI 3024 with 5.214 ± 0.059 Ug-1; at the stage of colonization CCEBI 3021 with 4.512 ± 0.479 Ug-1.

Activación de cultivos probióticos tratados con campo magnético de frecuencia extremadamente baja

Se evaluó el efecto del campo magnético oscilante de frecuencia extremadamente baja (CMO-FEB) sobre la viabilidad de tres cultivos probióticos para yogurt: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei y Bioyogurt. Los cultivos inoculados en 50 mL de leche descremada al 9 % se trataron CMO-FEB de 60 Hz y densidad de 1 a 20 Gauss (G) durante 10 a 60 min, según diseño de experimento D-óptimo. Las variables de respuesta fueron la viabilidad (Log ufc/mL) y la morfología de cada microorganismo. El tratamiento aplicado tuvo mayor efecto estimulante sobre L. acidophilus y L. casei (incremento de 1,8 y 1,4 Log ufc/mL, respectivamente) mientras que la viabilidad del cultivo de Bioyogurt después de tratado (1,3 a 8,2 Log ufc/mL) nunca superó al valor control (9,5 log ufc/mL). La viabilidad del L. acidophilus (10,71 Log ufc/mL) fue mayor que la de L. casei (8,97 Log ufc/mL) y observándose disminución de esta variable (ventana) entre 9 y 11 G para ambos cultivos. En este rango se observó un engrosamiento de la pared celular de los lactobacilos que no afectó su forma bacilar y se deformaron con 20 G mientras los cocos del cultivo de Bioyogurt conservaron su morfología típica en todo momento. La optimización numérica del diseño indicó 35 min y 10 G como el régimen adecuado para alcanzar la máxima viabilidad. Se concluye que el CMO-FEB aplicado tiene mayor efecto sobre la morfología bacilar y estimula más la viabilidad de los lactobacilos como cultivos puros que sobre los cocos cuando forman un cultivo mixto.

The effect of the extremely low frequency oscillate magnetic field (LEF-OMF) was evaluated on the viability of three probiotics cultures for yogurt: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei and Bioyogurt. The cultures inoculated in 50 mL of 9% not fatty milk were treated CMO-FEB of 60 Hz and density from 1 to 20 Gauss (G) during 10 to 60 min, according to of D-optimum experiment design. Response variables were the viability (Log ufc/mL) and the morphology of each microorganism. The applied treatment had bigger stimulated effect on L. acidophilus and L. casei (increasing 1,8 and 1,4 Log ufc/mL, respectively) while the viability of the cultivation of Bioyogurt after treated (1,3 to 8,2 Log ufc/mL) never overcame to the value control (9,5 Log ufc/mL). The viability of the L. acidophilus (10.71 Log ufc/mL) was bigger than L. casei (8,97 Log ufc/mL) and decreasing of this variable (window) between 9 and 11 G for both cultures was observed. In this range a thickness of the lactobacillus cellular wall was observed that didn't affect its bacillary form and with 20 G bacilli were deformed while the cocci of Bioyogurt culture conserved typical morphology in all time. The numeric optimization of design indicated 35 min and 10 G like the appropriate regime to reach the maximum viability. Was conclude the applied CMO-FEB has bigger effect on the bacillary morphology and stimulates more the viability of the lactobacillus like pure culture that cocci when they form a mixed culture.

Aplicación de carbón activado de cascarón de coco en adsorción de especies metálicas contenidas en el licor de desecho (WL) de la lixiviación ácida de mineral laterítico

El presente trabajo estudia la capacidad del carbón activado de cascarón de coco para adsorber iones metálicos presentes en el residual de desecho de lixiviación ácida de mineral laterítico. Los experimentos se realizaron a escala de laboratorio en reactores batch con agitación magnética, a las condiciones siguientes: velocidad de agitación de 200 rpm, temperatura 21ºC, tiempo de contacto 20, 40 y 60 min. Como resultado se alcanzaron porcentajes de adsorción de níquel de hasta 39,5 % y capacidad de adsorción de Ni (II) de 1,125 mg/g de carbón activado granular (CAG). La adsorción de Co (II) fue de hasta 48,9 % y la capacidad de adsorción del carbón de 0,24 mg/g de CAG. En los experimentos desarrollados variando la dosis de adsorbente entre 20 y 200 g de CAG/L de licor, para analizar la influencia de la masa de adsorbente en la capacidad, porcentaje de adsorción y modificación del pH del licor, se obtuvo como aspecto más significativo la reducción de la alta acidez del licor desde 1,23 hasta valores que oscilaron entre 7,22 y 7,35.

The present work studies the ability of coconut shell activated to adsorb metal ions present in the residual waste acid leaching of lateritic coal. Experiments were performed in laboratory scale batch reactor with magnetic stirring, to the following conditions: agitation speed of 200 rpm, temperature 21 °C, contact time 20, 40 and 60 min. As a result adsorption percentages up to 39.5% nickel and adsorption capacity of Ni (II) 1,125 mg/g of granular activated carbon (GAC) they are reached. The adsorption of Co (II) was up to 48, 9 % and the carbon adsorption capacity of 0.24 mg/g of GAC. In the experiments carried varying the dose of adsorbent between 20 and 200 g of GAC/L liquor, to analyze the influence of the mass of adsorbent capacity, adsorption rate and change in pH of the liquor was obtained as most significant aspect the reduction of the high acidity of the liquor from 1,23 to values ranging between 7,22 and 7,35.

Aplicación del control estadístico de procesos (CEP) en el control de su calidad

El objetivo general del presente trabajo es utilizar el CEP para evaluar la posibilidad de mejora del proceso de obtención de un producto sanitario. Como objetivos específicos nos propusimos identificar las variables a ser analizadas para introducir el control estadístico de proceso CEP, analizar los posibles errores y variaciones indicados por los gráficos de control además de evaluar y comparar los resultados logrados con el estudio de CEP antes y después del monitoreo directo en la línea de producción fueron empleados métodos de muestreo con reposición y de laboratorio para determinar la calidad del producto terminado, luego se aplicaron métodos estadísticos buscando destacar la importancia y contribución provenientes de su aplicación para monitorear procesos y apoyar acciones correctivas en la producción. Se demostró que el proceso está bajo control por encontrarse los resultados dentro de los límites de control establecidos, existe una tendencia a encontrarse desplazados hacia uno de los extremos del límite, la distribución sobrepasa los límites creando la posibilidad de que bajo determinadas condiciones el proceso este fuera de control, los resultados mostraron además que el proceso estando dentro de los límites de control de calidad está operando lejos de las condiciones óptimas. En ninguna de las situaciones de estudio realizadas se obtuvieron productos fuera de los límites de peso y con alteración de color pero sí se obtuvieron productos defectuosos.

The overall objective of this paper is to use the SPC to assess the possibility of improving the process of obtaining a sanitary device. As specific objectives we set out to identify the variables to be analyzed to enter the statistical control of process (SPC), analyze possible errors and variations indicated by the control charts in addition to evaluate and compare the results achieved with the study of SPC before and after monitoring direct in the production line were used sampling methods and laboratory replacement to determine the quality of the finished product, then statistical methods were applied seeking to emphasize the importance and contribution from its application to monitor corrective actions and support processes in production. It was shown that the process is under control because the results were found within established control limits. There is a tendency to be displaced toward one end of the boundary, the distribution exceeds the limits, creating the possibility that under certain conditions the process is out of control, the results also showed that the process being within the limits of quality control is operating far from the optimal conditions. In any of the study situations were obtained products outside the limits of weight and discoloration but defective products were obtained.

Nuestro respeto y agradecimiento al Dr. René Viera Beltrán (1937-2015), maestro de la Ingeniería Química cubana