Tecnología Química

Modelación cinética del cultivo de Chlorella vulgaris en residuales porcinos: efecto de la irradiación solar

RESUMEN Existe un aumento exponencial de granjas porcinas en todo el mundo para satisfacer la creciente demanda de proteínas, lo que resulta en una cantidad significativa de aguas residuales porcinas. Dentro de los tratamientos biológicos, para dar situación a esta problemática, el cultivo de microalgas ha cobrado importancia en los últimos años, dado que su crecimiento requiere sustratos de bajo costo y puede ser efectivo para la obtención de compuestos de alto valor agregado. El objetivo de este trabajo es obtener un modelo cinético de un cultivo mixotrófico de Chlorella vulgaris en residuales porcinos a cielo abierto que considere el efecto de la irradiación solar. Como resultado de la investigación se obtiene un modelo cinético para describir el crecimiento simbiótico de la microalga y la bacteria Chlorella vulgaris en un sistema de cultivo a cielo abierto que utiliza residuos porcinos como única fuente de carbono y nutrientes. El modelo obtenido permite predecir las concentraciones máximas de la biomasa mixta considerando el efecto de la radiación solar acumulada en el día. El valor óptimo de irradiación solar es de 5209 W/m2h, al que se obtienen 11 gL-1 de biomasa. La validación del modelo mostró una correlación del 99,2 % entre las observaciones y las predicciones para condiciones variables de irradiación solar, indicando un buen desempeño en la práctica.

ABSTRACT There is an exponential increase in hog farms around the world to meet the increasing demand for protein, resulting in a significant amount of hog wastewater. Within the biological treatments, to address this problem, the cultivation of microalgae has gained importance in recent years, since its growth requires low-cost substrates and can be effective for obtaining compounds with high added value. The objective of this work is to obtain a kinetic model of a mixotrophic culture of Chlorella vulgaris in open-air pig waste that considers the effect of solar irradiation. As a result of the investigation, a kinetic model is obtained to describe the symbiotic growth of the microalgae and the Chlorella vulgaris bacterium in an open-air culture system that uses pig waste as the only source of carbon and nutrients. The model obtained makes it possible to predict the maximum concentrations of the mixed biomass considering the effect of accumulated solar radiation during the day. The optimum value of solar irradiation is 5209 W/m2h, at which 11 gl-1 of biomass are obtained. The validation of the model showed a 99,2% correlation between the observations and the predictions for variable solar irradiation conditions, indicating a good performance in practice.

Modelación y simulación de la clarificación en la Empresa Agroindustrial Azucarera Cristino Naranjo utilizando el programa Sugar

RESUMEN • Los simuladores son una herramienta eficaz para la búsqueda de las condiciones • óptimas de operación y su control. El objetivo del presente estudio fue utilizar el simulador de procesos Sugar para modelar y estudiar la etapa de clarificación en la Empresa Agroindustrial Azucarera Cristino Naranjo de la provincia de Holguín en Cuba. El estudio realizado partió de un análisis de las restricciones presentes en el flujo tecnológico y los principales parámetros a tener en cuenta, para lograr obtener un ciclo productivo con la eficiencia y la productividad demandada. Se realizaron los balances de masa y energía con los datos históricos de las zafras 2015- 2016 hasta 2019-2020 empleando el Sugar International y se detectaron y analizaron los puntos críticos del proceso. Los puntos críticos detectados son: el flujo de vapor suministrado a los calentadores primario y secundario, la lechada de cal, el bagacillo, y el flujo de agua de lavado. Los valores de las variables de operación que permiten que se opere de forma eficiente son: para el caso de los calentadores primarios y secundarios de 17 232,6 kg/h y 13 866,0 kg/h respectivamente, para la lechada de cal fue de 4 849,4 kg/h, el bagacillo 2 159,6 kg/h y de agua de lavado 5 960 kg/h.

ABSTRACT • Simulators are an effective tool for finding optimal operating conditions and their control. The objective of this study was to use the Sugar process simulator to model and study the clarification stage at the Cristino Naranjo Sugar Agroindustrial Company in the province of Holguín in Cuba. The study carried out started from an analysis of the restrictions present in the technological flow and the main parameters to be taken into account, in order to obtain a productive cycle with the efficiency and productivity demanded. The material and energy balances were made with the historical data of the 2015-2016 to 2019-2020 harvests using Sugar International and the critical points of the process were detected and analyzed. The critical points detected are: the flow of steam supplied to the primary and secondary heaters, the milk of lime, the bagasse, and the flow of washing water. The values of the operation variables that allow it to operate efficiently are: in the case of the primary and secondary heaters of 17 232,6 kg/h and 13 866,0 kg/h respectively, for the lime milk it was 4,849.4 kg/h, bagacillo 2 159,6 kg/h and washing water 5,960 kg/h.

Metodología para la evaluación energética de la estación de evaporación de ingenios azucareros

RESUMEN La estación de evaporación constituye el centro del balance energético de los ingenios azucareros. El objetivo fue proponer una metodología para la evaluación energética de la estación de evaporación que complemente los métodos para la gestión de la energía en los ingenios azucareros; en correspondencia con el sistema de gestión de la energía (SGEn) basado en la norma ISO 50001 y sus normas complementarias. La metodología se estructuró según el ciclo PHVA de Mejora Continua (Planificar, Hacer, Verificar y Actuar), proceso recurrente para mejorar el desempeño energético. Esta tiene en cuenta los aportes y supera limitaciones de las metodologías existentes. Incorpora métodos y criterios para desarrollar una revisión energética; pondera la incidencia del diseño, construcción y operación de la estación de evaporación sobre la eficiencia energética; y enfatiza en la sinergia entre los métodos de análisis energético, exergético, de integración de procesos (Análisis del Pellizco). Constituye una contribución metodológica que robustece la revisión energética de la estación de evaporación, permitiendo el análisis exhaustivo del problema y la pertinencia de las mejoras para incrementar la eficiencia energética; y complementa los métodos existentes para la gestión de la energía en los ingenios azucareros.

ABSTRACT The evaporation station is at the center of the energy balance of sugar mills. The objective was to propose a methodology for the energy evaluation of the evaporation station that complements the methods for energy management in sugar mills; in correspondence with the energy management system (EnMS) based on the ISO 50001 standard and its complementary standards. The methodology was structured according to the PDCA cycle of Continuous Improvement (Plan-Do-Check-Act), a recurrent process to improve energy performance. The methodology takes into account the contributions and overcomes limitations of existing methodologies. It incorporates methods and criteria for developing an energy review; considers the impact of evaporation station design, construction and operation on energy efficiency; and emphasises the synergy between the methods of energy analysis, exergy analysis, process integration (Pinch Analysis). It constitutes a methodological contribution that strengthens the energy review of the evaporation station, allowing the exhaustive analysis of the problem and the relevance of improvements to increase energy efficiency; and complements existing methods for energy management in sugar mills.

Aplicación de revestimientos comestibles a la frutilla (Fragaria Vesca L.) para conservarla post cosecha

RESUMEN La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la aplicación de un revestimiento comestible en la frutilla (Fragaria vesca L.) con el fin de prolongarle el tiempo de vida útil post cosecha, para lo cual se evaluó el efecto de seis revestimientos diferentes formulados a base de gelatina, almidón de yuca y una combinación entre los dos antes mencionados, frente a un tratamiento control (sin recubrimiento), a temperatura ambiente (298K) y de refrigeración (277-281K). Para el experimento se realizaron tres repeticiones para cada tratamiento y el efecto de la aplicación del revestimiento se determinó a través de análisis: fisicoquímicos (pérdida de peso, pH, acidez titulable, sólidos solubles), microbiológicos (recuento de coliformes totales, mohos y levaduras) y sensoriales (sabor, color, olor), basándose en la interpretación de la evaluación de 15 penalistas no profesionales (encuesta) mediante una escala hedónica de 5 puntos. Las frutillas recubiertas y conservadas a temperatura ambiente solo pudieron ser evaluadas durante 5 días, mientras que, las almacenadas en refrigeración aumentaron el tiempo de vida por 9 días. El tratamiento que contenía en la formulación de revestimiento la gelatina al 3,6 % fue mejor que la que tenía almidón de yuca o las combinaciones de ambos. Los resultados que se obtuvieron en esta investigación demostraron la eficacia de los revestimientos comestibles para la extensión de la vida útil de la frutilla, manteniendo sus características microbiológicas y fisicoquímicas.

ABSTRACT The present research aimed to propose the design and implementation of edible coatings for strawberries (Fragaria vesca L.), the effect of six different coatings formulated based on gelatin, cassava starch, and a combination between the two mentioned above was evaluated against a control treatment (without coating) to enhance the extension of the post-harvest useful life of the strawberry at room temperature (298K) and refrigeration (277-281K). For the experiment, three repetitions were carried out for each treatment and the effect of the coating application was determined through analysis: physicochemical (weight loss, pH, titratable acidity, soluble solids), microbiological (count of total coliforms, molds, and yeasts) and sensory (taste, color, smell). Once the best treatment had been determined, a sensory acceptance analysis was carried out, based on the interpretation of the evaluation of 15 non-professional panelists (survey) using a 5-point hedonic scale. Strawberries covered and stored at room temperature could only be evaluated for 5 days, while those stored in refrigeration increased their shelf life by 9 days. The treatment containing 3,6 % gelatin in the coating formulation was better than the one containing cassava starch or combinations of both. The results obtained in this research demonstrated the efficacy of edible coatings for the extension of the useful life of strawberries, maintaining their microbiological and physicochemical characteristics.

Aplicación de revestimientos comestibles a la frutilla (Fragaria Vesca L.) para conservarla post cosecha

Levadura torula: revisión de sus características, aplicaciones e influencia del campo magnético en su crecimiento

RESUMEN Candida utilis (levadura torula) es la levadura más utilizada como suplemento alimenticio animal por su gran contenido de vitamina B, minerales y aminoácidos. Con el fin de emplearla como alimento, se han realizado estudios para aumentar su velocidad de crecimiento y producción, destacándose el empleo de campos magnéticos. El presente artículo constituye una revisión de las principales características de esta levadura, su uso como alimento alternativo a nivel mundial y en Cuba, así como el efecto de la aplicación de campos magnéticos en su crecimiento. Los resultados de la revisión realizada muestran que Candida utilis se usa en la producción de proteína unicelular, debido a su capacidad de utilizar una variedad de fuentes de carbono, pudiendo sustituir a fuentes proteicas tradicionales. Aunque se reportan varias investigaciones en las que la aplicación de un campo magnético estático provoca el aumento del crecimiento de hongos y levaduras, se encontraron pocos reportes en relación con la levadura torula, aun así, se constata que los campos magnéticos estáticos de baja intensidad incrementan la biomasa celular de esta levadura.

ABSTRACT Candida utilis (torula yeast) is the most widely used yeast as an animal feed supplement due to its high content of B vitamin, minerals and amino acids, therefore, in order to use it as food, studies have been carried out to increase its growth rate and production, highlighting the use of magnetic fields. This paper constitutes a review of the main characteristics of this yeast, its use as an alternative food worldwide and in Cuba, as well as the effect of the application of magnetic fields on its growth. The results of the review carried out show that Candida utilis is used in the production of unicellular protein, due to its ability to use a variety of carbon sources, being able to replace traditional protein sources. Although several investigations are reported in which the application of a static magnetic field causes an increase in the growth of fungi and yeasts, few reports were found in relation to the torula yeast, even so, it is found that low-intensity magnetic fields increase the cell biomass of this yeast.

Factores ponderados en el tratamiento de aguas subterráneas en el estado Falcón

RESUMEN Esta investigación estuvo basada en aplicar el método de factores ponderados para caracterizar un esquema de tratamiento que permita adecuar las características de las aguas subterráneas del municipio Buchivacoa. Los análisis de laboratorio realizados arrojaron que los pozos tienen concentraciones en diferentes rangos de sólidos disueltos totales, dureza, hierro, manganeso y cloruros que están sobre el tope permitido por las normas venezolanas. Igualmente, el agua de los pozos es salobre. Las sesiones de grupo conformadas por los investigadores y personal técnico de la Alcaldía del Municipio Buchivacoa permitieron la ponderación de los factores establecidos para la selección de procesos y tecnologías de tratamiento. El esquema de tratamiento propuesto incluye procesos de potabilización convencional y no convencional: desinfección, filtración, ablandamiento, aireación y desalinización. Las tecnologías seleccionadas que tuvieron mayor puntaje al aplicar el método fueron ablandamiento con cal, aireación-filtración a presión, ósmosis inversa y cloración. Se recomienda validar el esquema de tratamiento propuesto a escala piloto para certificar los procesos de tratamiento y/o incluir otros procesos adicionales. Dentro de las implicaciones socio-económicas esta investigación constituye un aporte esencial para el beneficio de los consumidores de agua en la comunidad y en otras localidades, la cual en los actuales momentos está siendo distribuida de forma no convencional y que no se conoce su prescripción sanitaria.

ABSTRACT This research was based on applying the method of weighted factors to characterize a treatment scheme that allows adapting the characteristics of the groundwater of the Buchivacoa municipality. The laboratory analyzes showed that the wells have concentrations in different ranges of total dissolved solids, hardness, iron, manganese, and chlorides that are above the limit allowed by the Venezuelan standards. Likewise, the water from the wells is brackish. The different group sessions with the researchers and technicians of the municipal government of the Buchivacoa municipality allowed the weighting of the established factors for the selection of treatment processes and technologies, the established treatment scheme is contained in conventional and non-conventional purification processes: disinfection, filtration, softening, aeration, and desalination. The selected technologies that had the highest score when applying the method were softening with lime, pressure aeration-filtration, reverse osmosis and chlorination. It is recommended to validate the proposed treatment scheme on a pilot scale to certify the treatment processes and/or include other additional processes. Within the socio-economic implications, this research constitutes an essential contribution for the benefit of water consumers in the community and in other localities, which at the present time is being distributed in an unconventional way and whose sanitary prescription is not known.

Evaluación del ambiente sonoro en empresa de Cereales Frank País García

RESUMEN El ruido se incluye dentro de los cinco principales factores de riesgo de naturaleza física para la salud en el medio laboral. El objetivo de este trabajo es estudiar el impacto del ruido a partir de la medición de los niveles de presión sonora generado en áreas de la Unidad Empresarial de Base de Cereales Frank País García en el municipio Santiago de Cuba. La realización de las mediciones del Nivel Sonoro en el área de trabajo se realizó según la metodología que establece la Norma Cubana NC 19-01-14/83. El ruido fue medido en 31 puestos de trabajo distribuidos en tres áreas de producción. Se realizaron las mediciones de los niveles de ruido y el 32,26 % de los puestos de trabajo que se evaluaron superan los valores máximos admisibles que establece la norma cubana NC 871:2011, encontrándose los mayores niveles de exposición sonora en cinco puntos de Trigo I, dos puntos de Trigo II y tres puntos de la planta de soya. Comprobándose que el ruido constituye un factor de riesgo laboral en la Empresa de Cereales Frank País García, de marcada importancia en la organización, por lo que se debe aplicar un conjunto de acciones de control para reducir de forma eficaz el riesgo.

ABSTRACT Noise is included within the five main risk factors of a physical nature for health in the workplace. The objective of this work is to study the impact of noise from the measurement of sound pressure levels generated in areas of the Grain Base Business Unit Frank País García in the Santiago de Cuba municipality. The sound level measurements in the work area were carried out according to the methodology established by the Cuban Standard NC 19-01-14/83. The noise was measured in 31 work stations distributed in three production areas. Noise level measurements were carried out and 32.26% of the Jobs stations that were evaluated exceed the maximum admissible values established by the Cuban standard NC 871:2011, with the highest noise exposure levels being found in five points in Wheat I, two points for Wheat II and three points for the soybean plant. Verifying that noise constitutes an occupational risk factor in the CerealsCompany Frank País García, of marked importance in the organization, for which a set of control actions must be applied to effectively reduce the risk.

Desarrollo y caracterización de un consorcio de cianobacterias aislado de suelo rizosférico de Carica papaya

RESUMEN En la actualidad los avances biotecnológicos demuestran el potencial de las cianobacterias en diversas áreas, convirtiéndose así en un grupo de alto valor económico. El presente estudio tuvo como objetivo la obtención y desarrollo por vía biotecnológica de un consorcio de cianobacterias aislado a partir de suelo rizosférico de Carica papaya. El cultivo se realizó en medio de cultivo BG110, con aireación de 0,32 Lmin-1, a una intensidad luminosa de 48,83 μEm-2s-1, con una temperatura de 22 oC ± 2. Se aísla y desarrolla un consorcio conformado por las especies Nostoc commune, Calothrix sp. y Aphanothece mitussima. Se constata el desarrollo efectivo de este consorcio a nivel de laboratorio, con valores de clorofilas, carotenos, proteínas y lípidos al finalizar el ensayo de 0,18 ±0,02 µgmL-1, 0,12 ±0,004 µgmL-1, 31,25±8,49% y 13,92±2,95% respectivamente, y una disminución de las concentraciones de nitrato 4,03±0,12 mgL-1 en el medio. Los valores más elevados de ficocianina se obtuvieron a los 21 días de iniciados los experimentos (4,38±0,001 µgmL-1), lo que permite ampliar el espectro de microorganismos obtenidos de la rizosfera con potencialidades como bioestimuladores del crecimiento.

ABSTRACT Currently, biotechnological advances demonstrate the potential of cyanobacteria in various areas, thus becoming a group of high economic value. The objective of this study was to obtain and develop, by biotechnological means, a consortium of cyanobacteria isolated from the rhizospheric soil of Carica papaya. The culture was carried out in BG110 culture medium, with aeration of 0,32 Lmin-1, at a light intensity of 48,83 μEm-2s-1, with a temperature of 22 oC ± 2. A consortium formed was isolated and developed. by the species Nostoc commune, Calothrix sp. and Aphanothece mitussima. The effective development of this consortium at the laboratory level is verified, with values of chlorophylls, carotenes, proteins and lipids at the end of the test of 0,18 ±0,02 µgmL-1, 0,12 ±0,004 µgmL-1, 31, 25±8,49% and 13,92±2,95 % respectively, and a decrease in nitrate concentrations of 4,03±0,12 mgL-1 in the medium. The highest values of phycocyanin were obtained 21 days after the start of the experiments (4,38±0,001 µgmL-1), which allows expanding the spectrum of microorganisms obtained from the rhizosphere with potential stimulators.

Elementos de las tierras raras y del grupo del platino en el proceso CARON de extracción de níquel y cobalto en Cuba

RESUMEN Con el objetivo de identificar la presencia de elementos que conforman el grupo de las tierras raras y del grupo del platino en el flujo productivo de extracción de níquel y cobalto de la empresa cubana Comandante Ernesto Che Guevara, fueron tomadas muestras en diferentes secciones del esquema tecnológico. Para la selección de las muestras a estudiar se tuvo en cuenta los puntos del proceso donde el material sufre transformaciones físicas y/o químicas. Para la caracterización química se utilizaron como métodos analíticos: la fusión con borato de litio, seguido de la medición por ICP-OES para los óxidos mayoritarios y por ICP-MS los elementos trazas, en el caso de las tierras raras; y la concentración por ensayo al fuego con sulfuro de níquel, con la posterior medición por activación neutrónica, para los del grupo del platino. Se concluyó que el elemento mayoritario es el escandio y que la tecnología no extrae los elementos raros y los platinoides, pasando estos en mayor cuantía al residuo sólido del proceso.

ABSTRACT In order to identify presence of the elements that belonging to the rare earth and the platinum group in the extraction process of nickel and cobalt from Commander Ernesto Che Guevara Cuban enterprise, samples were taken in different sections of the technological scheme. For the sample selection that was studied, were taken into account those process points where the material has undergone physical and / or chemical transformations. For the chemical characterization the following analytical methods were used: in the case of rare earths, lithium borate fusión, followed by measurement by optical ICP for major oxides, and trace elements by mass ICP; using the concentration by fire test with nickel sulphide for those of the platinum group, with the subsequent measurement by neutron activation. It was obtained that the scandium is majority element and that the technology does not extract rare elements and platinoids, passing these in greater quantity to the solid residue of the process.

Diseño de una planta química para la obtención de ácido fosfórico basado en el estudio de la necesidad de productos fosfatados en Cuba

RESUMEN La producción de ácido fosfórico como fuente de numerosos productos fosfatados representa uno de los temas de mayor interés económico en la actualidad para Cuba. La industria de este producto deriva una serie de fosfatos que pueden ser utilizados en la producción de fertilizantes, la cual, en nuestro país, es muy escasa y presenta una alta demanda. Además, existen reservas naturales de la roca fosforita que se pueden emplear para producir el ácido fosfórico, desarrollar la industria de fertilizantes y a su vez potenciar la agricultura y economía nacionales. El presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño preliminar de una planta química para la obtención de ácido fosfórico, a partir de la fosforita cubana. Para ello se realizó una búsqueda bibliográfica que aportó datos de gran utilidad para el proceso y a partir de la misma se estableció el esquema de producción con etapas fundamentales de reacción química, filtración y evaporación. Se efectuaron los balances de materiales correspondientes y se determinó el equipamiento necesario que incluye reactores, filtros prensa y un evaporador .Finalmente se realizó la evaluación económica a través de la determinación de indicadores de rentabilidad, que reveló un valor actual neto de $10 205 137,34, una tasa interna de retorno de 65% y un período de recuperación de la inversión de aproximadamente 1,8 años, lo que demuestra que el proceso de obtención de ácido fosfórico a partir de la fosforita resulta económicamente viable.

ABSTRACT The production of phosphoric acid as a source of numerous phosphate products represents one pf the issues of greatest economic interest for Cuba today. The industry of this product derives a series of phosphates that can be used in the production of fertilizers, which, in our country, is very scarce and has a high demand. In addition, there are natural reserves of phosphorite rock that can be used to produce phosphoric acid, develop the fertilizer industry and in turn boost agriculture and the national economy. The objective of this work is to propose the preliminary design of a chemical plant to obtain phosphoric acid from Cuban phosphorite. For this, a bibliographic search was carried out that provided very useful data for the process and from it the production scheme was established with fundamental stages of chemical reaction, filtration and evaporation. The corresponding material balances were made and the necessary equipment was determined, which includes reactors, press filters and an evaporator. Finally, the economic evaluation was carried out through the determination of profitability indicators, which revealed a net present value of $10 205 137,34, an internal rate of return of 65% and an investment recovery period of approximately 1,8 years, which demonstrates that the process of obtaining phosphoric acid from phosphorite is economically viable.

Evaluación del desempeño energético en central azucarero Heriberto Duquesne

RESUMEN Uno de los problemas identificados en la industria azucarera esla deficiente gestión de la ciencia e innovación. El objetivo de la investigación es determinar los ahorros potenciales de bagazo, fuel oil, vapor y agua en el proceso de producción de azúcar crudo, mediante la gestión de la energía, para incrementar los indicadores de eficiencia energética. Se aplica un procedimiento que incluye las metodologías de análisis de análisis del uso de la energía basado en la revisión energética según norma ISO 500001. La determinación de 12 indicadores de desempeño energético, actualmente no reportados para esta industria, contribuyen a la definición de una línea base energética y a la medición sistemática de la eficiencia en la industria.La eficiencia térmica general, con un valor de 77 % está afectada por las pérdidas de calor en el proceso, asociadas recuperación del calor de corrientes calientes, fugas y aislamiento, las cuales se pueden reducir con integración energética para la identificación del potencial de recuperación del calor. Las modificaciones realizadas en el sistema energético son de inmediata recuperación económica, dados los significativos ahorros potenciales de bagazo en el central y combustible en la destilería.

ABSTRACT One of the problems identified in the sugar industry is the deficient management of science and innovation. The objective of the research is to determine the potential savings of bagasse, fuel oil, steam and water in the raw sugar production process, through energy management, to increase energy efficiency indicators. A procedure is applied that includes the analysis methodologies of energy use analysis based on the energy review according to ISO 500001. The determination of 12 energy performance indicators, currently not reported for this industry, contribute to the definition of a line energy base and the systematic measurement of efficiency in industry. The general thermal efficiency, with a value of 77%, is affected by heat losses in the process, associated with heat recovery from hot streams, leaks and insulation, which can be reduced with energy integration to identify heat recovery potential. The modifications made to the energy system are of immediate economic recovery, given the significant potential savings of bagasse at the sugar mill and fuel at the distillery.