Bioproceso para obtener ácido cítrico, a partir de un material lignocelulósico

121 páginas. Doctorado en Ingeniería de Procesos.El propósito de este estudio fue desarrollar un proceso biotecnológico para producir ácido cítrico, mediante la biorreacción de residuos de Opuntia ficus indica, como materia prima, a partir del Residuo Agroindustrial generado en la Alcaldía Milpa Alta, Ciudad de México. Los hongos Pycnoporus cinnabarinus y Aspergillus niger realizaron los procesos de biorreacción en biorreactores homogéneos. La eficiencia de la deslignificación con Pycnoporus cinnabarinus se midió bajo diferentes condiciones de operación: pH de 4 y 6, temperaturas de 30° C y 50° C; y tamaño de partículas de 0.074 mm y 0.25 mm, y la eficiencia de la biotransformación con Aspergillus niger se midió bajo diferentes condiciones de operación: pH de 2 y 4, 20 g/L y 30 g/L de celulosa, y concentraciones altas y bajas de metales traza: Cobre (Cu), Manganeso (Mn) y Zinc (Zn). La deslignificación y la producción de ácido cítrico se evaluó mediante espectroscopía IR y los efectos de los factores y sus interacciones se evaluaron mediante el análisis de varianza (ANOVA). Además, durante las biorreacciones se mantuvo bajo control el pH, el oxígeno disuelto (OD) y el potencial de óxido reducción (ORP), así como las concentraciones de biomasa y de carbohidratos reductores totales, para su determinación se utilizaron los métodos de Bradford y del ácido 3,5-Dinitrosalicílico (DNS) respectivamente. Mediante el análisis de la espectroscopía IR se midieron los porcentajes de deslignificación, logrando alrededor del 67 % de deslignificación durante las biorreacciones. La cantidad máxima de ácido cítrico obtenida fue de 6.2 g/L en las condiciones de operación optimizadas, a partir de 20 g de celulosa, y los valores de las constantes asociadas a la formación de producto fueron α de 2.91, β de 4.28, μm de 0.1362 d-¹, ks de 0.603 g sustrato/l, kd de 0.0102.The purpose of this study was to develop a biotechnological process to produce citric acid, through the bioreaction of Opuntia ficus indica residues, as raw material, from Agroindustrial Residue generated in the Milpa Alta Delegation, Mexico City. The microorganisms Pycnoporus cinnabarinus and Aspergillus niger performed the bioreactions process in homogeneous bioreactors. The efficiency of the deslignification with Pycnoporus cinnabarinus was measured under different operating conditions: 4 and 6 pH levels, 30° C and 50° C temperatures; and 0.074 mm and 0.25 mm particle size, and the efficiency of the biotransformation with Aspergillus niger was measured under different operating conditions: 2 and 4 pH levels, 20 g/L and 30 g/L of cellulose, and high and low concentrations of trace elements: Copper (Cu), Manganese (Mn) and Zinc (Zn). The deslignification and citric acid production was evaluated by IR spectroscopy and the effects of the factors and their interactions were evaluated through the analysis of variance (ANOVA). Moreover the pH, dissolved oxygen (DO) and the oxide-reduction potential (ORP) were monitored during the bioreactions, as well as the concentrations of biomass and total reducing carbohydrates, using the methods of Bradford and 3,5-Dinitrosalicylic acid (DNS) respectively. Using analysis of IR spectroscopy percentages of deslignification were observed around 67% during bioreactions. The maximum citric acid amount obtained was 6.2 g/L at the optimized operation conditions, from 20 g of cellulose, and the values of the constants associated with product formation were α of 2.91, β of 4.28, μm of 0.1362 d-¹, ks of 0.603 g substrate/l, kd of 0.0102

Degradación biológica de lignina presente en residuos de nopal para la obtención de celulosa

El presente trabajo tuvo como objetivo el desarrollo de un proceso biotecnológico para la obtención de celulosa. A partir de la fermentación de espinas de Opuntia ficus-indica proveniente del Residuo Agroindustrial generado en la Delegación Milpa Alta, Ciudad de México. El microorganismo Fycnoporus cinnabarinus realizó la fermentación en un biorreactor homogéneo. En este trabajo se evalúo la eficiencia de la deslignificación, bajo diferentes condiciones de operación: pH de 4 y 6, temperatura de 30 ºC y 50 ºC, y un tamaño de partícula de 0.075 mm y 0.25 mm. La deslignificación de la materia prima se evaluó mediante espectroscopia IR. Además se determinaron durante las fermentaciones las concentraciones de biomasa y azúcares reductores totales, empleando el reactivo de Bradford y el método del ácido 3, 5- Dinitrosalicílico (DNS) respectivamente.The objective of this work was the development of a biotechnological process to obtain cellulose. From the fermentation of Opuntiajicus-indica thorns from the Agroindustrial Residue generated in the Milpa Alta Delegation, Mexico City. The microorganism Fycnoporus cinnabarinus carried out the fermentation in a homogeneous bioreactor. In this work the efficiency of the delignification was evaluated, under different operating conditions: pH of 4 and 6, temperature of 30 ºC and 50 ºC, and a particle size ofü.074 mm and 0.25 mm. The delignification ofthe waste was evaluated by IR spectroscopy. In addition, the concentrations of biomass and total reducing carbohydrates were determined during the fermentations, using the Bradford reagent and the 3, 5- Dinitrosalicylic acid (DNS) method, respectively