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Remoción de metales pesados en solución acuosa mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.)
Get PDFLa contaminación de los recursos hídricos por metales pesados es un desafío ambiental que implica el uso de materiales amigables con el medio ambiente. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el porcentaje de remoción de metales pesados en solución acuosa mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.), los nanocristales de celulosa (NCC) se obtuvieron por digestión básica/ácida y esterificación con ácido cítrico a partir de cáscara de maíz. Se realizó la caracterizaron de NCC mediante el punto de carga cero, tamaño de partícula, potencial zeta, microscopia electrónica de barrido (SEM), identificación de grupos funcionales mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Asimismo, se evaluó la influencia de los parámetros para optimizar el proceso de adsorción como de pH y dosis de adsorbente mediante la metodología de superficie de respuesta y se realizaron experimentos de cinética de adsorción. Se observó que los nanocristales de celulosa reportaron el punto de carga cero en 4.9 y 7.08, un tamaño promedio que oscila entre 104.2 y 383.7 nm, potencial zeta en -28.70 mV que permitió una buena dispersión de los nanocristales de celulosa, las microfotografías estructurales presentaron una forma laminar afilada en los contornos, estructura sólida, aglomerado y alta porosidad; los espectros FTIR mostraron la presencia de los grupos hidroxilo, carbonilo y carboxilo. Se observó el efecto significativo de la interacción del pH y la dosis de adsorbente en la remoción de metales pesados (valor de p< 0,05), los valores óptimos de pH y dosis de adsorbente fueron (8 y 20 ppm), mediante la ecuación lineal con interacción, se logró remover arsénico en 25.22% y plomo en 99%. El modelo cinético que se ajustó mejor a los datos de adsorción fue el modelo de Pseudo primer orden con R2 (0.9612 y 0.9999) para arsénico y plomo, respectivamente. El adsorbente presentó una buena capacidad para eliminar metales pesados de solución acuosa
Efecto de la variación de humedad, presión y cantidad de carga en la obtención del maíz amarillo duro (zea mays l.) i expandido.
Get PDFEl objetivo de ésta investigación fue determinar el efecto de la variación de 2
niveles de humedad, carga y presión de operación de un expansor en las
características físicas del maíz amarillo duro expandido.
Para el desarrollo de la investigación se utilizó el expansor con la finalidad de
trabajar a las condiciones del maíz amarillo duro en estudio. Los valores de
humedad en el expansor fueron 25 % - 30 %; y1300 g – 1500 g de carga de maíz;
y 160 psig – 180 psig de presión al equipo, aplicándose el diseño factorial 2
con 02 niveles y 3 factores de humedad, carga y presión de operación obteniéndose
08 tratamientos con 3 repeticiones para cada tratamiento, dando como resultado
un total de 24 unidades experimentales.
Se utilizó el análisis de varianza con un nivel de significancia del 5 %, y se llevó a
cabo las diferencias estadísticas entre tratamientos y sus interacciones, por el
método de TUKEY.
Luego de haber efectuado la corrida experimental se eligió el tratamiento
correspondiente a 30 % de humedad, 1500 g de carga y 160 psig de presión, bajo
este criterio el rendimiento óptimo (máximo) es de 80.0 %, densidad 0.079 g/cm, índice de expansión 7.02 %, índice de absorción de agua 14.9 g de gel/g s.s.e
índice de solubilidad en agua 0.375 %, presentando en mayor grado a las
características físicas del maíz expandido.Tesi
Efecto de la temperatura expandido sobre la concentración de aminoácidos esenciales en granos de amaranthus caudatus (kiwicha), variedad oscar blanco
Get PDFEn el presente trabajo de tesis se determinó el efecto de las temperaturas de
expandido (180 °C, 200 °C y 215 °C) sobre la concentración de aminoácidos
esenciales en granos de Amaranthus caudatus (kiwicha), variedad Oscar
Blanco. Las muestras obtenidas fueron previamente tratadas a diferentes
temperaturas, obteniéndose el expandido de kiwicha. Posteriormente a este, los
granos expandidos se pulverizaron para realizar la hidrólisis de las muestras,
permitiendo la lectura de aminoácidos a través de la metodología de
Cromatografía Líquida de Alta Performance (HPLC). A través de esta, se
determinó las concentraciones de aminoácidos esenciales (AAE) en microgramos
(µg), encontrándose una disminución significativa a temperaturas de 180 °C,
200 °C y 215 °C respecto al grupo control (sin tratamiento). Tales aminoácidos
esenciales son Treonina, Valina, Metionina, Fenilalanina, Isoleucina, Leucina y
Lisina. Consecuentemente los aminoácidos esenciales, sufren una disminución al
ser sometidos a elevadas temperaturas, excepto la metionina manteniendo una
disminución en la concentración no significativa.Tesi
“Efecto del PH y temperatura en las isotermas y parámetros termodinámicos de adsorción de PB y as mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (zea mays l.)”
No full textLos metales pesados en el agua representan un peligro para la salud humana y en el equilibrio
del ecosistema por su baja biodegradabilidad y por su propiedad de biomagnificación, la
bioadsorción es un método eficaz para eliminar los metales pesados. La presente
investigación tiene como objetivo evaluar el efecto del pH y temperatura en las isotermas y
parámetros termodinámicos de adsorción de Pb2+ y As5+ en solución acuosa mediante
nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.). Se realizó la caracterización de
la muestra mediante el punto de carga cero (PCC), tamaño de partícula, potencial zeta (ζ),
microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), el análisis de sus
grupos funcionales mediante la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)
y análisis termogravimétrico (TGA). Se realizó pruebas del efecto de pH a 4, 5 y 20, 26 y 32
°C en los sistemas de adsorción, a diferentes concentraciones de metales, para ello se
empleó el diseño factorial de 2x3, con 20 mg de adsorbente por tratamiento con tiempo de
agitación de 90 min a 60 rpm, y se analizaron los efectos a través de la superficie de respuesta
y diagrama de Pareto al 5 % de significancia, y se calculó el ajuste con el coeficiente de ajuste
(R2), análisis chi-cuadrado (ꭕ2) y error relativo medio (ARE). Los resultados reportaron que
los nanocristales de celulosa (NCC) tienen pHpcc 7.07, estabilidad de -15 mV, tamaño de
partícula de 677.6 nm, grupos funcionales hidroxilo, carboxilo, carbonilo y aminas aromáticas,
cristalinidad del 62.86 % y temperatura de degradación de 250 °C. Los datos experimentales
presentaron buen ajuste a los modelos de Langmuir y Freundlich (R2 > 0.967). Se obtuvo
capacidad máxima de adsorción (qmax) de 0.510 mmol/g para Pb²⁺ y 0.497 mmol/g para As⁵⁺,
evidenciando interacción significativa entre pH y temperatura en las isotermas de adsorción.
En los parámetros termodinámicos, la energía libre de Gibbs (∆G°) reportó la adsorción
espontanea, los valores de la Entalpia (∆H°) indicaron la naturaleza endotérmica y
exotérmica, del mismo modo la Entropía (∆S°) reportó el incremento y la reducción en la
aleatoriedad de la adsorción. Los NCC presentan alta capacidad de adsorción de metales en
sistemas acuosos, con adsorción espontánea y termodinámicamente favorable
Obtención de nanocristales de celulosa de residuos de papa y su aplicación en la remoción de metales pesados en aguas residuales
No full textLos materiales lignocelulósicos, como fuentes renovables, ofrecen diversas aplicaciones, incluyendo el desarrollo de nanomateriales para el tratamiento del agua. Este estudio investiga la obtención de los NCC a partir de la cáscara de papa (Solanum tuberosum) y su eficiencia en la eliminación de iones de metales pesados en solución acuosa. La celulosa se extrajo mediante tratamiento alcalino por digestión y blanqueamiento, con un rendimiento del 20.5 %. Posteriormente, se obtuvieron los NCC a través de hidrólisis ácida (ácido cítrico al 3 y 5 %) seguida de ultrasonicación (40 y 60 min), logrando rendimientos entre 92.40 y 93.74 %.
El análisis TGA demostró buena estabilidad térmica de los NCC y PCC entre pH 7 y 8. Las imágenes de microscópicas de SEM revelaron gránulos porosos de ~200 μm, que en solución acuosa se dispersan a tamaños nanométricos entre 210.40-378.03 y 30.05-69.20 nm. El potencial ζ osciló entre –30.33 y –42.72 mV a pH 5 y entre –25.25 y –39.75 mV a pH 6, indicando buena estabilidad coloidal. Los espectros FTIR mostraron picos alrededor de 1380 cm⁻¹, sugiriendo que la eliminación de metales pesados se debe principalmente a la interacción con grupos –CH₃ (metilo) y –CH₂ (metileno), mientras que picos de baja intensidad en 2438, 1790 y 837 cm⁻¹ indican la participación de grupos –OH (hidroxilo) y C=O (carbonilo) en el proceso de adsorción.
La capacidad máxima de adsorción y remoción fue mayor a pH 6 alrededor de 20.48 ± 0.09 (mg/g) y 99.97 ± 0.31 %; 19.87 ± 0.06 (mg/g) y 97.13 ± 0.25 %; 15.91 ± 0.23 (mg/g) y 76.99 ± 0.17 %, para Cr +3, Pb+2 y Cd+2, respectivamente. Estos resultados demuestran que los NCC derivados de cáscara de papa son altamente competitivos en comparación con otros materiales celulósicos para la eliminación de metales pesados en agua
Propiedades fisicoquímicas y fisiológicas de la palta (Persea americana) de las variedades hass y fuerte con recubrimiento biodegradable a base de almidón de papa nativa (Solanum tuberosum ssp. Andigena) y mucílago de nopal (Opuntia ficus-indica)
Get PDFLa presente tesis tuvo como objetivo evaluar las propiedades fisicoquímicas y fisiológicas de la palta en las variedades Hass y Fuerte con recubrimiento biodegradable a base de almidón de papa nativa y mucilago de nopal. Se utilizaron muestras de palta Hass y Fuerte en su estado de cosecha, procedente de los campos de cultivo de la Asociación de Productores de Palta “Ocobamba”, Chincheros, Apurímac. Se analizaron propiedades fisicoquímicas: acidez, pH, sólidos solubles; propiedades fisiológicas: índice de madurez, pérdida de peso, firmeza y color. Se empleó un diseño completo al azar para comparar cada tratamiento, se recolectaron datos por triplicado, y fueron analizados mediante un ANOVA bifactorial y comparación múltiple de Tukey. Los recubrimientos, mostraron alta transparencia y bajos valores de aw, lo que permite ser usado como recubrimiento en frutos de palta. Asimismo, se observó que la acidez y los sólidos solubles totales disminuyen considerablemente para las muestras recubiertas, aunque con mayor tendencia la variedad Fuerte (p-value < 0.05), mientras que el pH no varió considerablemente. Del mismo modo se evidencio que, el índice de madurez, se incrementa significativamente en ambas variedades para las muestras control y recubiertas F1 y F2 (p-value < 0.05), con similar tendencia; respecto a la firmeza y pérdida de peso, se verifico que las muestras recubiertas disminuyen en menor magnitud para ambas variedades. El uso de recubrimientos de mayor contenido de almidón de papa, permite conservar mejor los frutos de palta, convirtiéndolo en material prometedor, amigable con el medio ambiente y con aporte a la economía circular
Propiedades tecnofuncionales, térmicas y estructurales de una mezcla alimenticia extruida y fortificada con pulpa de nopal (Opuntia ficus indica) y harina de quinua germinada (Chenopodium quinoa Willd)
Get PDFLa investigación tuvo como objetivo evaluar las propiedades tecnofuncionales, térmicas y estructurales de la mezcla alimenticia extruida y fortificada con pulpa de nopal (Opuntia ficus indica) y harina de quinua germinada (Chenopodium quinoaWilld). Se elaboraron extruidos con una formulación comercial y se añadió harina de quinua germinada entre 10 a 20% y mucilago de nopal entre 5 a 10%. Se evaluó las propiedades tecnofuncionales, propiedades térmicas (DSC y TGA) y propiedades estructurales (pruebas SEM y análisis IR). Se determinó que el mucilago de nopal tiene efecto en las propiedades tecnofuncionales como el índice de solubilidad de agua, actividad de agua y color. Las propiedades térmicas con la técnica de DSC mostraron termogramas similares las cuales se encuentran inferior a la temperatura de extrusión y con la técnica TGA se muestra la descomposición térmica entre 240 - 347 °C donde se observa mayor pérdida de masa. En el análisis FTIR mostraron un pico intenso con una banda de 1150 cm-1 de estiramiento C - O del grupo éster en la estructura C – O - C y en C - OH del anillo glicosídico de gránulos de almidón y también una banda de 1024 cm-1 (maltosa). Respecto a la caracterización superficial se muestran diferentes para cada tratamiento, se encontró estructura con alveolos abiertos y otra estructura más cerrada y compacta. La adición de HQG y MN mejoran considerablemente las propiedades tecnofuncionales y estructurales del expandido convirtiendo en un potencial de uso en la industria alimentaria
Obtención y caracterización de biopelículas comestibles para recubrir alimentos a partir de mucílago de nopal (Opuntia ficus indica) y almidón de oca (Oxalis tuberosa)
Get PDFEn la actualidad la formulación y preparación de materiales biodegradables en la industria alimentaria es un reto, debido a que permite minimizar los impactos ambientales y reducir el uso de materiales plásticos en la cadena de valor. La investigación tuvo como objetivo obtener y caracterizar biopelículas comestibles para recubrir alimentos a partir de mucílago de nopal (Opuntia ficus indica) y almidón de oca (Oxalis tuberosa). Se prepararon 9 biopelículas comestibles por termoformado que fueron secadas a 40, 50 y 60 °C. Se evaluaron propiedades fisicoquímicas, las características mecánicas fueron evaluadas a través de un esfuerzo de tensión, además las características térmicas se evaluaron mediante un análisis termogravimétrico y la identificación estructural por medio de un análisis infrarrojo (IR). Las biopelículas comestibles presentaron una solubilidad en agua superior a 91 %. En cuanto a la actividad de agua, este osciló entre 0.402 y 0.573, que tiene relación directa con el porcentaje de humedad (<25.3 %), el contenido de almidón y pectina afectan estas propiedades, así como sucede con la trasparencia (T<2.08). La densidad reportó valores entre 1.803 y 2.238 g.mL-1 que se ve influenciada por la porosidad de la película. El estudio mecánico mostró que la elongación se ve favorecida por la glicerina, pero afecta su resistencia a la tensión. Mientras que, las biopelículas alcanzaron la mayor pérdida de masa (60.8 a 68.4 %) alrededor de los 300 °C en el análisis termogravimétrico y el análisis IR mostró relación entre los componentes y el nuevo ordenamiento molecular de las biopelículas, que se ven afectadas por las concentraciones de almidón de oca. Los resultados muestran la posibilidad de preparar biopelículas comestibles con buenas condiciones elaborados a base de almidón de oca y mucílago de nopal, así como su potencial uso como recubrimiento de alimentos
Deshidratación osmótica de la papayita nativa (vasconcellea pubescens) en tres agentes osmodeshidratantes
Get PDFEl objetivo de este trabajo fue deshidratar osmóticamente papayita nativa
(Vasconcellea pubescens) en tres agentes osmodeshidratantes (Sacarosa -
azúcar comercial, Miel de abeja y Maltodextrina), fue realizado en el laboratorio
de química de la escuela profesional de Ingeniería Agroindustrial de la Universidad
Nacional José María Arguedas ubicado a 2830 m.s.n.m. Se determinó la ganancia
de sólidos (GS) y pérdida de peso (PP) por el método de Azuara, para la humedad
inicial de la fruta se aplicó el método AOAC 930.15, además se realizó el cálculo
del coeficiente de Difusividad efectiva para láminas infinitas mediante el modelo
de Crank. Se comparó los tres tratamientos bajo un diseño completamente al azar
(DCA), determinándose que el agente de mayor capacidad osmodeshidratante fue
miel de abejas (69.26% H, 7.27% PP acumulado, 16.95% GS), a diferencia de
Maltodextrina que presentó mayor contenido de humedad (80.13% H) y menor
ganancia de solidos (9.38% GS). Por otro lado se determinó la difusividad efectiva
del agua en la deshidratación osmótica de la papayita obteniendo valores de
1.2062 x 10-13 m2/s sacarosa, 1.2062 x 10-13 m2/s miel de abeja, 7.5052 x 10-14 m2/s
maltodextrinaTesi
Propiedades físicas y mecánicas de una biopelicula formulada con almidón de papa (solanum tuberosum) y mucilago de nopal
Get PDFEl trabajo de investigación tuvo por objetivo evaluar las propiedades físicas y mecánicas
de una biopelícula formulada con almidón de papa (Solanum tuberosum) y mucilago de
nopal (Opuntia ficus). Para la elaboración de las biopelículas, se utilizó almidón de papa
nativa de la variedad Yana palta al 2% (AP), mucilago de nopal cristalizado al 0.5% (M),
pectina cítrica de alto metoxilo al 2% (P), y glicerina Q.P. (G), se formularon seis
tratamientos T1 (50% AP, 42% P, 4% G, 4% M, 50°C), T2 (60% AP, 32% P, 4% G, 4% M,
50°C), T3 (70% AP, 22% P, 4% G, 4% M, 50°C), T4 (50% AP, 42% P, 4% G, 4% M, 60°C),
T5 (60% AP, 32% P, 4% G, 4% M, 60°C), T6 (70% AP, 22% P, 4% G, 4% M, 60°C), las
cuales fueron sometidas a un secador convectivo de aire forzado durante 24 horas, y se
evaluaron las propiedades físicas y mecánicas. Se observó que la solubilidad al agua es
mayor con el incremento %P, en cuanto al color la opacidad y el índice de amarillo estos
se incrementaron con la temperatura, mientras que el índice de blancura disminuyó con la
misma, así mismo se observó que las biopelículas son más resistentes en medios apolares,
mientras que en solventes polares disminuyó la resistencia para las biopelículas
elaboradas a menor temperatura. Las propiedades mecánicas fueron evaluadas a través
de un texturómetro diseñado y calibrado por el Laboratorio de Química de la Universidad
Nacional Mayor de San Marcos, observándose que las biopelículas presentan mejor
resistencia a la ruptura a mayor temperatura de elaboración y que incrementos de almidón
de papa y pectina reportan menores valores, por otra parte, la deformación unitaria fue
mayor cuando se adicionó almidón de papa y se incrementó la temperatura. En conclusión
las biopelículas presentaron buenas propiedades físicas y mecánicas.Tesi
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