Waste-to-fuel technologies for the bioconversion of carrot discards into biobutanol

Producción CientíficaCarrot discard was evaluated as a raw material for acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation. Different strategies based on hydrothermal pretreatment and/or enzymatic hydrolysis were compared for biobutanol production from carrot discard pulp. In addition, the use of different types of enzymes and diverse enzyme mixtures were evaluated. In this way, total sugar recoveries of up to 76%, and butanol and ABE concentrations of 7.4 and 11.5 g/L, respectively (74 g butanol and 115 g ABE/kg carrot pulp), were achieved when the carrot discard pulp was enzymatically hydrolyzed, without pretreatment, using a mixture of enzymes of Cellic CTec2 and Viscozyme L at a dosage of 0.1 and 0.2 g/g, respectively. When a hydrothermal pretreatment was applied, a total sugar recovery of 88%, 6.9 g/L butanol and 10.1 g/L ABE (69 g butanol and 101 g ABE/kg carrot pulp) were attained using the same mixture of enzymes. In this way, no hydrothermal pretreatment would be necessary to produce ABE from carrot discard, which is very interesting for the profitability of the process. Furthermore, the carrot discard juice yielded 6.4 and 9 g/L butanol and ABE, respectively, showing that all the carrot discards could be used for ABE production.Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (project PID2020-115110RB-I00/AEI/10.13039/501100011033))Junta de Castilla y León (projects UIC 320, VAG028G19, CLU-2017-09 and CL-EI-2021-07

Valorization of discarded red beetroot through the recovery of bioactive compounds and the production of pectin by surfactant-assisted microwave extraction

Producción CientíficaDiscarded red beetroot (DRB) is an organic waste generated in the food industry. This study is focused on the valorization of DRB through the recovery of bioactive compounds. The characterization of the DRB juice confirmed a higher content of antioxidants (DPPH 504 ± 24 μmol TE/L, FRAP 10920 ± 440 μmol TE/L, ABTS 22012 ± 592 μmol TE/L), phenolic compounds (1789 ± 56 mg GAE/L), flavonoids (471 ± 17 mg CE/L) and betalains (1426 ± 24 mg/L) than commercial juices. DRB pomace contains pectin that was recovered by microwave extraction aided by a surfactant (polyethylene glycol, PEG4000). Conditions (temperature, time and surfactant concentration) for the extraction of galacturonic acid (GalA) or pectooligosaccharides (POS) were optimized by a central composite experimental design. POS were extracted at high temperatures (160 °C, 5.3 min, 8.4 g PEG4000/L, yield of 271.2 g POS/kg dry pomace). In comparison, galacturonic acid extraction was favored at moderate conditions (137 °C, 5 min, 2.5 g PEG4000/L, yield of 120.1 g GalA/kg dry pomace). The characterization of the freeze-dried hydrolysates revealed that the solid obtained under moderate temperature conditions (137 °C) showed a higher GalA content (49.5%) and lower neutral sugars (11.4%), as GalA degrades at lower temperatures than pentoses. The recovered pectin can be considered high-methoxyl pectin, as the degree of esterification was higher than 50%. FTIR spectra of the freeze-dried hydrolysates showed functional groups consistent with pectin. MALDI-TOF-MS analysis revealed the presence of oligosaccharides of hexoses and pentoses with different structures and degrees of polymerization. Thus, DRB, a low-value vegetable waste, can be converted into high-value-added bioproducts in a biorefinery framework.Ministerio de Ciencia e Innovación (proyect PID2020-115110RB-I00/AEI/10.13039/501100011033)Junta de Castilla y León (UIC 320, VAG028G19, CLU-2017-09) and grant (REF EDU/875/2021

Enhancement of industrial pectin production from sugar beet pulp by the integration of surfactants in ultrasound-assisted extraction followed by diafiltration/ultrafiltration

Producción CientíficaTo recover industrial pectin from sugar beet pulp (SBP), a combined surfactant and ultrasound-assisted extrac- tion, followed by a concentration with ultrafiltration/diafiltration membranes is proposed. First, the operation conditions of the extraction were optimized for synthetic (Tween80, PEG4000) and natural (Saponin) surfac- tants. Tween 80 and Saponin provided maximum galacturonic acid (GalA) concentrations (5.5 and 5.8 g/L, respectively) under the best extraction conditions (4 gsurfactant/L, pH = 1, amplitude = 90%, and time = 90 min). The extracted liquid was purified and concentrated through membranes. The final retentate maintained 73% of the initial GalA and eliminated a high percentage of oligosaccharides. Finally, the pectin was precipitated with ethanol, and the precipitate solid contained 57 g GalA/100 g GalA of SBP with a high degree of esterification (DE = 81%) and MW (930 kDa). The pectin yield for the global process was 24.6%. The ultrasound-assisted extraction with surfactants followed by diafiltration/ultrafiltration could become a promising process for the chemical industry, able to provide pectin-enriched products of commercial interest from sugar beet pulp.Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto PID2020–115110RB-I00/ AEI/10.13039/501100011033)Junta de Castilla y León (UIC 320, VAG028G19, CLU-2017–09, CL-EI-2021–07)Junta de Castilla y Leon (postdoctoral grant E-47–2019-0114592

Aprendizaje Basado en Problemas tutorizado en asignaturas de Grado y Máster en Ingenierías Industriales

Una nueva metodología docente que combina el aprendizaje basado en problemas (ABP) y la tutoría colectiva ha sido aplicada con éxito a nivel de grado en la asignatura de Introducción a la Ingeniería Química y a nivel de máster en la asignatura Formación Complementaria en Ingeniería Química y Termofluidos. Ambas asignaturas comparten como competencia específica los conocimientos sobre los balances de materia y energía de procesos químicos industriales. Los estudiantes resuelven de forma pautada un balance másico y energético complejo aplicado a un proceso industrial real. Durante este curso 2016/2017 se ha seleccionado el proceso de reformado de metano con vapor de agua para producir hidrógeno. El problema se plantea en base a una serie de objetivos que permiten a los estudiantes una resolución progresiva e integradora de conocimientos. Con la finalidad de dar apoyo a los estudiantes en su resolución se planifican dos tutorías colectivas, una inicial de carácter orientativo y una intermedia para ver el grado de avance conseguido por los estudiantes. El empleo de esta estrategia combinada de ABP y tutoría colectiva ha permitido que los alumnos afiancen los contenidos teóricos propios de la asignatura (proceso, balances de materia, balances de energía, equilibrio) y desarrollen simultáneamente determinadas competencias de carácter transversal como son la capacidad de análisis y síntesis, la resolución de problemas, la toma de decisiones, la utilización de herramientas informáticas aplicadas a la resolución de problemas (Excel o Matlab) y el trabajo colaborativo. Los buenos resultados académicos corroboran la efectividad de esta técnica docente.Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambient

III Congreso de Innovación Docente en Ingeniería Química. Libro de Resúmenes

En este trabajo se presentan las potencialidades que ofrece el recurso Taller o Workshop de Moodle en el proceso de enseñanza-aprendizaje y evaluación cooperativa. La experiencia realizada corresponde a la asignatura Introducción a la Ingeniería Química, obligatoria de tercer curso del Grado en Ingeniería Química de la Universidad de Valladolid. La actividad taller de Moodle ofrece múltiples opciones y posibilidades en su diseño. En este caso la secuencia seguida ha sido la siguiente: 1. El profesor selecciona y asigna a los alumnos un problema sencillo directamente relacionado con alguno de los contenidos abordados en la asignatura (p.e. Ecuación diseño de un reactor tubular) 2. El profesor configura el taller: propone un título, describe la tarea a realizar, elabora la plantilla de evaluación para los alumnos, asigna el número de trabajos que deberá corregir cada uno de ellos, prepara un solución-ejemplo para los estudiantes y establece el peso que tendrán en la calificación final, la evaluación del profesor (opcional) y la evaluación realizada por los alumnos. La calificación final que recibirá el alumno tendrá en cuenta la nota asignada por el profesor, las notas otorgadas por los alumnos que han corregido esa tarea y la calificación que reciben como evaluadores. 3. Los alumnos envían a través de la herramienta el fichero con la solución del problema propuesto. Una vez que termina la fase de envíos, comienza la fase de evaluación entre pares de modo que cada alumno recibe los trabajos que debe evaluar (el número es configurable) utilizando para ello la plantilla de evaluación del profesor y la solución ejemplo. 4. El profesor revisa todas las calificaciones y asigna una nota final a cada uno de los alumnos en base al trabajo enviado y publica las calificaciones definitivas. Los resultados iniciales de la utilización de la actividad Taller, basados en las encuestas de opinión realizadas por alumnos y profesores, han puesto de manifiesto que esta actividad permite que los alumnos jueguen un papel más activo en su propio aprendizaje, se sientan más motivados porque ellos mismos son agentes y receptores de su propia evaluación, al tiempo que se promueve el desarrollo de ciertas competencias transversales como son la capacidad de análisis y síntesis y el juicio crítico. Por otro lado el profesor valora positivamente la actividad por cumplir con las funciones propias de la evaluación y dar retroalimentación y apoyo a los estudiantes con dificultades. El taller de moodle se convierte en una excelente estrategia para el aprendizaje y la evaluación cooperativa, introduciendo al estudiante en un proceso de evaluación, co-evaluación y auto-evaluación.Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambient

Metodología de Estudio de Caso como eje integrador de la asignatura Tecnología Ambiental y de Procesos

La asignatura Tecnología Ambiental y de Procesos, obligatoria de primer curso común a todas las ingenierías de la rama industrial de la Universidad de Valladolid, tiene por objetivo introducir los conceptos básicos y aplicados de los procesos y de la tecnología ambiental y sostenible necesarios para el desarrollo profesional del ingeniero en los diferentes sectores industriales. El bloque I de la asignatura tiene por objeto el análisis de los procesos industriales y de los impactos ambientales asociados junto con la necesaria cuantificación vía balances de materia de los flujos másicos de las corrientes de entrada y salida (productos, subproductos y residuos) del proceso. El bloque II aborda las tecnologías de tratamiento específicas para aguas residuales, aire y residuos sólidos, haciendo hincapié en la necesidad de gestión ambiental y sostenible en la industria y los aspectos legislativos aplicables. La complejidad de la asignatura y la necesidad de facilitar la integración de contenidos hace necesaria la implementación de una metodología innovadora de estudio de caso en el curso 2017/2018. La finalidad de esta estrategia de aprendizaje es que los estudiantes, tomando como punto de referencia un proceso industrial real (producción de aceite de oliva), integren los conocimientos propios de la ingeniería de procesos e incorporen la componente de tecnología ambiental. El proceso seleccionado servirá como base para la impartición de los contenidos teóricos y para el desarrollo y resolución de los cinco seminarios y dos tareas programadas en la asignatura. El proceso de obtención de aceite de oliva seleccionado es suficientemente versátil para comprender qué es un proceso industrial y las operaciones unitarias que lo integran, analizar sus impactos ambientales (consumos de reactivos y energía, generación de aguas residuales, emisiones gaseosas y residuos sólidos), cuantificar los flujos másicos de materias primas, productos y subproductos, proponer alternativas de tratamiento para los efluentes generados, valorar el aprovechamiento de residuos (alperujo, orujo, orujillo, etc.) y aplicar conceptos propios de la gestión ambiental como el de Mejores Técnicas Disponibles y aspectos legislativos y de seguridad del proceso. La tarea 1 de la asignatura junto con los seminarios 1 y 2 consistirá en el estudio del proceso, la realización del diagrama de bloques, la resolución de los balances de materia del mismo e la identificación de los impactos ambientales. La tarea 2, asociada a los seminarios 3 y 4, se basará en la resolución de la línea de tratamiento de aguas residuales de la industria del aceite y de su línea de fangos. El último seminario irá orientado a la propuesta y resolución de una línea de tratamiento de los gases generados en el proceso de combustión del orujillo (residuo sólido del proceso que se valorizará energéticamente). El empleo de esta estrategia de aprendizaje, que se aplicará en el segundo cuatrimestre del curso 2017/2018, permitirá previsiblemente afianzar los contenidos teóricos propios de la asignatura y que los estudiantes desarrollen, a través de las tareas y los seminarios propuestos, determinadas competencias transversales como la capacidad de análisis y síntesis, la resolución de problemas y el trabajo colaborativo. El mayor beneficio de la metodología de estudio de caso será la integración de todos los contenidos teóricos y aplicados de la asignatura y no la tradicional visión individualizada de los mismos.Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteProyecto de Innovación Docente PID 86. Vicerrectorado de Ordenación Académica e Innovación Docent

ABP tutorizado en la asignatura Introducción a la Ingeniería Química

Innovación EducativaEn la asignatura Introducción a la Ingeniería Química del Grado en Ingeniería Química se ha aplicado una metodología innovadora que combina el aprendizaje basado en problemas (ABP) y la tutoría colectiva. La finalidad de esta estrategia de aprendizaje es que los estudiantes, partiendo del análisis de un problema de cálculo complejo, integren los conocimientos de balances de materia y energía (bloque 1 de la asignatura) y los propios de cinética de la reacción química (bloque 2), contando con el apoyo del profesor-tutor durante el proceso de resolución. La tarea propuesta tiene por objetivo plantear y resolver los balances de materia y energía aplicados a un reactor continuo de tanque agitado que opera en régimen estacionario y no estacionario. En este proceso se hace necesaria la determinación de la ecuación cinética de la reacción para poder realizar los correspondientes balances de materia y energía del sistema de reacción propuesto. El primer objetivo de resolución es determinar la expresión de la velocidad de reacción mediante el cálculo de los parámetros cinéticos. Para ello los alumnos deberán aplicar los métodos de análisis de datos cinéticos estudiados en el bloque de cinética de la reacción química. Como segundo objetivo, y tras analizar los resultados anteriores, se propone la resolución de un balance de materia al reactor, en régimen estacionario y no estacionario, que permita entender a los estudiantes el régimen de operación transitorio (arranque del reactor) y la operación en estado estacionario. El tercer objetivo es plantear y resolver el balance de energía al reactor durante el período de arranque y la operación estacionaria. Cada grupo de trabajo, formado por tres estudiantes, analizará con detalle el enunciado propuesto y dispondrá de tres semanas para su resolución. En el plazo aproximado de una semana desde la entrega del enunciado se convoca a los estudiantes a una tutoría colectiva para que planteen todas las dudas referidas a la resolución del primer objetivo. A finales de la segunda semana se les vuelve a citar a una segunda tutoría colectiva para orientarles en la resolución del segundo y tercer objetivo de la tarea. Dispondrán de una última semana para finalizar los cálculos y presentar el informe correspondiente. El empleo de esta estrategia combinada de ABP y tutoría colectiva ha permitido que los alumnos afiancen los contenidos teóricos propios de la asignatura (balances de materia, balances de energía, cinética química) y desarrollen simultáneamente determinadas competencias de carácter transversal como son la capacidad de análisis y síntesis, la resolución de problemas, la toma de decisiones, la utilización de herramientas informáticas aplicadas a la resolución de problemas (Excel o Matlab) y el trabajo colaborativo. Los buenos resultados académicos corroboran la efectividad de esta nueva técnica docente en la que se aplica un aprendizaje basado en problemas “guiado” a través de las tutorías colectivas.Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteProyecto de Innovación Docente PID 86. Vicerrectorado de Ordenación Académica e Innovación Docent

V Congreso de Innovación Docente en Ingeniería Química - CIDIQ

Innovación EducativaDeterminadas asignaturas del Grado en Ingeniería Química de la Universidad de Valladolid tienen incluida en la memoria VERIFICA del Grado el desarrollo de la competencia general de capacidad de trabajar en equipo de forma eficaz (CG9). Hasta el momento, en las asignaturas implicadas, se ha hecho un esfuerzo importante en el diseño de actividades concretas que permitan desarrollar esta competencia transversal y se han elaborado determinados instrumentos basados en la utilización de rúbricas para su correcta evaluación. Sin embargo, no se ha prestado demasiada atención en enseñar a los estudiantes a construir auténticos equipos de trabajo. En este sentido, el panel Team Canvas, es una herramienta gratuita disponible para que el profesor pueda alinear a los miembros de un equipo, resolver conflictos y construir una cultura de trabajo en equipo ágil y productiva. El panel consta de cuatro partes: 1) Funciones y objetivos (personales y comunes); 2) Propósito y valores; 3) Fortalezas, Debilidades y Necesidades; 4) Normas y Actividades. Este panel lo pueden emplear los profesores implicados en la dirección de tareas grupales cuando necesiten clarificar las metas de un equipo, averiguar sus motivaciones, ayudarles a ser más productivos y conseguir que estén alineados con los objetivos. Se puede utilizar cuando el profesor crea un nuevo equipo de trabajo, cuando se detectan problemas en el funcionamiento del equipo, cuando se incorpora un nuevo miembro o para realizar una revisión del trabajo realizado hasta la fecha. Para aplicar esta plantilla Team Canvas el profesor debe de disponer de un tiempo de 90-120 minutos y explicarles a los estudiantes el objetivo de esa sesión. Los estudiantes deben de completar los distintos campos de la plantilla mediante el uso de post-its. Cada miembro del equipo se debe expresar libremente, aunque en ciertos apartados necesitarán de un consenso entre sus miembros. De esta forma irán completando los diferentes apartados: Personas y roles (5 minutos), Objetivos comunes (10 minutos), Metas personales (5 minutos), Fortalezas y activos (15 minutos), Debilidades y áreas de desarrollo (15 minutos), Necesidades y expectativas (10 minutos), Reglas y actividades (10 minutos), Valores (10 minutos). Como cierre de la sesión se pide al equipo que escriba en un post-it una frase que defina el objetivo común del equipo y si es posible que le asigne un nombre al equipo. La propuesta de crear equipos de trabajo basada en la plantilla Team Canvas se va a aplicar en las asignaturas de Tecnología Ambiental y de Procesos (obligatoria de 1er curso de los Grados en Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid, 6 ECTS) y en Introducción en Ingeniería Química (obligatoria de 3er curso, 6ECTS del Grado en Ingeniería Química). Los resultados previsibles de aplicación de esta nueva metodología de trabajo serán una mejora en el desarrollo por parte de los estudiantes de la competencia de trabajo en equipo. Los estudiantes se sentirán parte del equipo de trabajo, compartirán objetivos comunes y responsabilidades y aprenderán a utilizar el mejor potencial de cada integrante del equipo. Desde el punto de vista del profesor esta metodología Team Canvas permitirá mejorar la capacidad de gestión de los conflictos de los equipos y lograr una mayor comunicación estudiante-profesor

Viruses and Mycoplasma pneumoniae are the main etiological agents of community-acquired pneumonia in hospitalized pediatric patients in Spain

[Objectives]: To describe the etiology of community-acquired pneumonia (CAP) in hospitalized children in Spain and analyze the predictors of the etiology.[Hypothesis]: The different etiological groups of pediatric CAP are associated with different clinical, radiographic, and analytical data.[Design]: Observational, multicenter, and prospective study.[Patient selection]: This study included children aged 1 month to 17 years with CAP, who were hospitalized between April 2012 and May 2019.[Methods]: An extensive microbiological workup was performed. The clinical, radiographic, and analytical parameters were analyzed for three etiological groups.[Results]: Among the 495 children included, at least one causative pathogen was identified in 262 (52.9%): pathogenic viruses in 155/262 (59.2%); atypical bacteria (AB), mainly Mycoplasma pneumonia, in 84/262 (32.1%); and typical bacteria (TyB) in 40/262 (15.3%). Consolidation was observed in 89/138 (64.5%) patients with viral CAP, 74/84 (88.1%) with CAP caused by AB, and 40/40 (100%) with CAP caused by TyB. Para-pneumonic pleural effusion (PPE) was observed in 112/495 (22.6%) patients, of which 61/112 (54.5%) presented a likely causative pathogen: viruses in 12/61 (19.7%); AB in 23/61 (37.7%); and TyB in 26/61 (42.6%). Viral etiology was significantly frequent in young patients and in those with low oxygen saturation, wheezing, no consolidation, and high lymphocyte counts. CAP patients with AB as the etiological agent had a significantly longer and less serious course as compared to those with other causative pathogens.[Conclusions]: Viruses and M. pneumoniae are the main causes of pediatric CAP in Spain. Wheezing, young age, and no consolidation on radiographs are indicative of viral etiology. Viruses and AB can also cause PPE. Since only a few cases can be directly attributed to TyB, the indications for antibiotics must be carefully considered in each patient.Instituto de Investigación Hospital 12 de Octubre (i+12), Grant/Award Number: AY191212‐1; Instituto de Salud Carlos III (Ministry of Economy, Industry and Competitiveness) and co‐funded by the European Regional Development Funds, Grant/Award Number: Project PI17/01458; Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria (IRYCIS), Grant/Award Number: PCAPE 2011_0025 Register 320/11; Research Project of Universidad Europea de Madrid, Grant/Award Number: 2017/UEM03Peer reviewe

Treatment with tocilizumab or corticosteroids for COVID-19 patients with hyperinflammatory state: a multicentre cohort study (SAM-COVID-19)

Objectives: The objective of this study was to estimate the association between tocilizumab or corticosteroids and the risk of intubation or death in patients with coronavirus disease 19 (COVID-19) with a hyperinflammatory state according to clinical and laboratory parameters. Methods: A cohort study was performed in 60 Spanish hospitals including 778 patients with COVID-19 and clinical and laboratory data indicative of a hyperinflammatory state. Treatment was mainly with tocilizumab, an intermediate-high dose of corticosteroids (IHDC), a pulse dose of corticosteroids (PDC), combination therapy, or no treatment. Primary outcome was intubation or death; follow-up was 21 days. Propensity score-adjusted estimations using Cox regression (logistic regression if needed) were calculated. Propensity scores were used as confounders, matching variables and for the inverse probability of treatment weights (IPTWs). Results: In all, 88, 117, 78 and 151 patients treated with tocilizumab, IHDC, PDC, and combination therapy, respectively, were compared with 344 untreated patients. The primary endpoint occurred in 10 (11.4%), 27 (23.1%), 12 (15.4%), 40 (25.6%) and 69 (21.1%), respectively. The IPTW-based hazard ratios (odds ratio for combination therapy) for the primary endpoint were 0.32 (95%CI 0.22-0.47; p < 0.001) for tocilizumab, 0.82 (0.71-1.30; p 0.82) for IHDC, 0.61 (0.43-0.86; p 0.006) for PDC, and 1.17 (0.86-1.58; p 0.30) for combination therapy. Other applications of the propensity score provided similar results, but were not significant for PDC. Tocilizumab was also associated with lower hazard of death alone in IPTW analysis (0.07; 0.02-0.17; p < 0.001). Conclusions: Tocilizumab might be useful in COVID-19 patients with a hyperinflammatory state and should be prioritized for randomized trials in this situatio