Desarrollo de un modelo de simulación para cuantificar monosacáridos e inhibidores mediante conversión de carbono elemental en hidrólisis térmica de cascarilla de arroz
En el presente proyecto de investigación se estudió la producción de monosacáridos (azúcares reductores) y productos inhibidores (furfural e hidroximetilfurfural) generados en el proceso de hidrólisis de cascarilla de arroz (biomasa). Se realizó un proceso de hidrólisis utilizando un reactor de...
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| Format: | bachelorThesis |
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2017
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| author | Durán Herrera, José Francisco |
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| description | En el presente proyecto de investigación se estudió la producción de monosacáridos (azúcares reductores) y productos inhibidores (furfural e hidroximetilfurfural) generados en el proceso de hidrólisis de cascarilla de arroz (biomasa).
Se realizó un proceso de hidrólisis utilizando un reactor de acero tipo batch, mediante un diseño Box Behnken a diferentes condiciones de temperatura (100 a 150°C), tiempo de operación (1 a 11 min), concentración de ácido (0 a 1%) y concentración de biomasa (0,5 a 1,5%). La determinación de monosacáridos obtenidos se analizó a partir de lecturas de carbono orgánico disuelto (DOC por sus siglas en inglés), y para determinar furfural e hidróximetilfurfural se examinaron a partir de análisis espectrofométricos. Mediante los resultados obtenidos se realizó un modelo simulación del proceso con diferentes condiciones de los factores a partir el uso de las ecuaciones matemáticas de cada una de las variables de interés obtenidas en los diferentes análisis de varianza.
Las ecuaciones matemáticas para el modelo de simulación fueron significativas, con coeficientes de determinación ajustados (R2 ajustado) de 85,1%, 82,43% y 91,52% para carbono orgánico disuelto, hidroximetilfurfural y furfural respectivamente. Los niveles óptimos para generación de monosacáridos disueltos fueron de 6,82minutos, 149,6°C, 0,86% de concentración de ácido y 1,48% de concentración de biomasa, obteniendo 34,46% de monosacáridos. Se determinó la cantidad de productos inhibidores, obteniendo valores máximos de 0,288% y 0,025% para hidróximetilfurfural y furfural. Todos estos efectos permiten describir el proceso de producción de monosacáridos a partir del residuo de producción de arroz pilado. |
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| institution | Universidad de Cuenca |
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-286422020-08-03T15:59:21Z Desarrollo de un modelo de simulación para cuantificar monosacáridos e inhibidores mediante conversión de carbono elemental en hidrólisis térmica de cascarilla de arroz Durán Herrera, José Francisco Sigüencia Avila, Jorge Marcelo Ingenieria Quimica Biomasa Hidrolisis Furfural Monosacaridos Inhibidores En el presente proyecto de investigación se estudió la producción de monosacáridos (azúcares reductores) y productos inhibidores (furfural e hidroximetilfurfural) generados en el proceso de hidrólisis de cascarilla de arroz (biomasa). Se realizó un proceso de hidrólisis utilizando un reactor de acero tipo batch, mediante un diseño Box Behnken a diferentes condiciones de temperatura (100 a 150°C), tiempo de operación (1 a 11 min), concentración de ácido (0 a 1%) y concentración de biomasa (0,5 a 1,5%). La determinación de monosacáridos obtenidos se analizó a partir de lecturas de carbono orgánico disuelto (DOC por sus siglas en inglés), y para determinar furfural e hidróximetilfurfural se examinaron a partir de análisis espectrofométricos. Mediante los resultados obtenidos se realizó un modelo simulación del proceso con diferentes condiciones de los factores a partir el uso de las ecuaciones matemáticas de cada una de las variables de interés obtenidas en los diferentes análisis de varianza. Las ecuaciones matemáticas para el modelo de simulación fueron significativas, con coeficientes de determinación ajustados (R2 ajustado) de 85,1%, 82,43% y 91,52% para carbono orgánico disuelto, hidroximetilfurfural y furfural respectivamente. Los niveles óptimos para generación de monosacáridos disueltos fueron de 6,82minutos, 149,6°C, 0,86% de concentración de ácido y 1,48% de concentración de biomasa, obteniendo 34,46% de monosacáridos. Se determinó la cantidad de productos inhibidores, obteniendo valores máximos de 0,288% y 0,025% para hidróximetilfurfural y furfural. Todos estos efectos permiten describir el proceso de producción de monosacáridos a partir del residuo de producción de arroz pilado. In the present research project, the production of monosaccharides (reducing sugars) and inhibitory products (furfural and hydroxymethylfurfural) generated in the hydrolysis process of rice husk (biomass) was studied. A hydrolysis process was carried out using a batch-type steel reactor, through an Box Behnken design to different conditions: temperature (100 to 150°C), time (1 to 11 min), acid concentration (0 to 1%) and biomass concentration (0, 5 to 1, 5%). The determination of monosaccharides obtained was analyzed from dissolved organic carbon (DOC) readings, and to determine furfural and hydroxymethylfurfural was examined from spectrophotometric analyzes. From the results, a simulation model of the process with different conditions of the factors was made from the use of the mathematical equations of each of the variables of interest obtained in the different analysis of variance. The mathematical equations for the simulation model were significant, with adjusted coefficients of determination (adjusted R2) of 85.1%, 82.43% and 91.52% for dissolved organic carbon, hydroxymethylfurfural and furfural respectively. The optimal levels for the generation of dissolved monosaccharides are close to the high levels that were agreed in the study (6,82minutes, 149,6°C, 0,86% of acid concentration and 1.48% of biomass concentration), obtaining 34,46% of monosaccharides. The amount of inhibitor products was determined, obtaining maximum values of 0,288% and 0,025% for hydroxymethylfurfural and furfural. All these effects allow us to describe the production process of monosaccharides from the production residue of piled rice. Ingeniero Químico Cuenca 2017-12-01T17:06:49Z 2017-12-01T17:06:49Z 2017-12-01 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/28642 spa TQ;416 application/pdf application/pdf |
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