RESUMEN
Supercritical transesterification has emerged as a readily available alternative for biodiesel production since no catalyst is required, thereby generating fewer waste products. In this research, the supercritical transesterification of refined vegetable oil and aqueous ethanol was carried out at temperatures 400 to 480 °C and a 12:1 ethanol to oil molar ratio, to assess the effect of temperature and residence time in the formation of a homogeneous phase, effluent appearance and increased water content derived from glycerol etherification. The results showed that water was produced at temperatures higher than 400 °C, as expected from the occurrence of glycerol etherification, and that prolonged times resulted in gas and soot formation, indicating esters decomposition. Through water mass balances, it was possible to identify the set of operation conditions in which the water formed from glycerol etherification matched with the maximum expected according to the proposed reaction scheme.
La transesterificación supercrítica se ha propuesto como una alternativa para la producción de biodiesel ya que no requiere catalizador de esta manera se generan menos residuos. En esta investigación, la transesterificación supercrítica de aceite vegetal refinado y etanol acuoso se llevó a cabo a temperaturas en el rango 400 a 480 °C y relación molar etanol a aceite de 12:1, para evaluar el efecto de la temperatura y el tiempo de residencia en la formación de una fase homogénea, apariencia del efluente e incremento del contenido de agua resultado de las reacciones de eterificación del glicerol. Los resultados mostraron que se produjo agua a temperaturas mayores a 400°C, atribuida a la eterificación del glicerol, y que tiempos de residencia prolongados resultaron en formación de gas y hollín, indicativo de reacciones de descomposición de esteres. A través de balances de masa, fue posible identificar el conjunto de condiciones de operación a las cuales el agua formada por la eterificación del glicerol coincide con el valor máximo esperado de acuerdo con el esquema de reacción propuesto.
A transesterificação supercrítica foi proposta como uma alternativa para a produção de biodiesel porque não requer catalisador e, dessa forma, gera menos resíduos. Nesta pesquisa, a transesterificação supercrítica de aceite vegetal refinado e etanol acuoso foi conduzida a temperaturas entre 400 e 480 °C e uma relação molar de etanol e aceite de 12: 1, para avaliar o efeito da temperatura e do tempo de residência na formação de uma fase homogênea, apariência do efluente e aumento do conteúdo de água resultante das reações de eterificação do glicerol. Os resultados mostraram que se produziu água a temperaturas maiores que 400°C, atribuída à eterificação do glicerol, e que os tempos de residência prolongados resultaram na formação de gás e hollín, indicativo de reações de decomposição de ésteres. Por meio de balanças de massa, foi possível identificar o conjunto de condições de operação em que a água formada pela eterificação do glicerol coincide com o valor máximo esperado de acordo com o esquema de reação proposto.
RESUMEN
La presente investigación tuvo como propósito evaluar el rendimiento y las características de la pectina extraída enzimáticamente a partir de la cáscara, pericarpio del fruto de cacao (Theobroma cacao L.); para ello, se realizó un diseño de tipo unifactorial, con 4 niveles de tratamiento, variando la concentración de complejo enzimático comercial Viscozyme L., de la marca Novozyme®. La pectina obtenida fue caracterizada, de acuerdo a la metodología planteada por Owens et al. 1952. Se elaboró un producto comercial tipo conserva (mermelada), donde se comparó la pectina obtenida enzimáticamente, con pectina comercial de alto y bajo metoxilo; en ambos casos fue evaluada la viscosidad aparente del fluido obtenido. Como resultados, se obtuvo mayor rendimiento de extracción de pectina promedio (13,0±0,53%), utilizando la mayor concentración de complejo enzimático (82,9 µL/100g cáscara), presentando diferencias significativas con los demás tratamientos (p<0,05); el porcentaje de metóxilo (ME) fue de 1,58±0,01%, el peso equivalente (PE) 5091,4±77,6 mg/meq; la acidez libre (AL) 0,20±0,01meq/g; el grado de esterificación (GE) 72±0,1% y el porcentaje de ácido anhídridogalacturónico (AAG) 12,5±1,0%. Con respecto al producto comercial, se observaron características reológicas de un fluido no Newtoniano pseudoplástico, con una viscosidad aparente máxima de 6043,7 mPa.s y mínima de 1741,3 mPa.s, al aumentar la fuerza del torque, presentando una menor capacidad viscosante que la pectina comercial. De acuerdo a los resultados obtenidos, se demostró que existe la oportunidad de obtener pectinas a partir de residuos del sector cacaotero, utilizando enzimas comerciales, con posibles usos en la industria alimentaria.
This research was aimed to evaluate the yield and characteristics of pectin extracted enzymatically from cocoa (Theobroma cacao L.) pod husks pericarp. For this a unifactorial type design with 4 levels of treatment varying the concentration of commercial enzyme complex Viscozyme L. of the brand Novozyme®.. The obtained pectin was characterized according to the methodology proposed by Owens et al. 1952. A commercial preserved product (jam) was elaborated, where pectin obtained enzymatically was compared with high and low methoxyl commercial pectin, in both cases the apparent viscosity of the obtained fluid was evaluated. The highest pectin extraction yield (13.0 ± 0.53%) was obtained using the highest concentration of enzyme complex (82.9 µL / 100g shell), showing significant differences with the other treatments (p <0,05). Percentage of methoxyl (ME) was 1.58 ± 0.01%, equivalent weight (PE) 5091.4 ± 77.6mg/meq, free acidity (AL) 0.20 ± 0.01meq/g, degree of Esterification (GE) 72 ± 0.1% and the percentage of anhydridogalacturonic acid (AAG) 12.5 ± 1.0%. With respect to the commercial product, rheological characteristics of a pseudoplastic non-Newtonian fluid with a maximum apparent viscosity of 6043,7 mPa.s and a minimum of 1741,3 mPa.s were observed when increasing the torque force, presenting a lower viscosity capacity than the commercial pectin. According to the results obtained it was demonstrated that there is an opportunity to obtain pectins from residues from the cocoa sector using commercial enzymes with possible uses in the food industry.
RESUMEN
El biodiesel es un biocombustible producido a partir de grasas y aceites, y debido a las desventajas del uso de los combustibles fósiles, su producción y consumo ha aumentado en los últimos años. En este trabajo fue estudiada la esterificación por catálisis ácida y la transesterificación alcalina de aceites residuales para obtener biodiesel. Las condiciones de relación aceite-metanol (6:1 y 5:1) y concentración de catalizador fueron variadas para seleccionar las más favorables para el proceso. Los aceites usados fueron recolectados en restaurantes de la ciudad de Cartagena. Se encontró que la variable con mayor efecto en el rendimiento de la reacción fue la relación aceite-metanol, favoreciéndose para bajas concentraciones de metanol (6:1), a las cuales se obtienen rendimientos superiores al 93%. La concentración de catalizador no influyó de manera significado la eficiencia de la esterificación. El biodiesel obtenido presentó buenas características de acidez y bajo contenido de azufre. Adicionalmente, se evidenció la necesidad de un pretratamiento a los aceites y una purificación del biodiesel para lograr el cumplimiento de estándares internacionales.
Biodiesel is a biofuel produced from fats and oils and because of the disadvantages of fossil oils use, its production and consumption has increased in recent years. In this work the esterification of waste oil by acid catalysis and alkaline transesterification to obtain biodiesel was studied. The oil-methanol (6:1 and 5:1) ratio conditions and catalyst concentration were varied to select the most favorable for the process. The oils used were collected in restaurants in the city of Cartagena. It was found that the variable to greater effect on the reaction yield was the oil-methanol ratio, favoring low concentrations of methanol (6:1), from which yields higher than 93% are obtained. The catalyst concentration did not affect significantly the efficiency of esterification. The biodiesel obtained had good acidity characteristics and low sulfur content. Additionally the need for a pretreatment to oils and biodiesel purification to achieve compliance of international standards was evidenced.
Asunto(s)
Humanos , Biocombustibles , Aceites , Esterificación , Aceites LubricantesRESUMEN
In the present study, a kinetic model for the biocatalytic synthesis of esters using Rhizopus oryzae resting cells is proposed. The kinetic study has been made in a range of 30-50 °C and atmospheric pressure. The Influence of operating variables, water content, pH, amount of mycelium was studied. Different values of temperature, initial mycelium concentration and acid/alcohol molar ratio were tested. Initial rates were estimated from the slope of the concentration of palmitic acid, or their corresponding ester at conversions of less than 10%, versus time and reported as mmol l-1 min -1. The values of kinetic constants were computed using the freeware program SIMFIT (http://www.simfit.man.ac.uk).
En el presente estudio, un modelo cinético para la síntesis de esteres usando Rhizopus oryzae resting cells es propuesto. El estudio cinético fue realizado en un rango de temperatura de 30-50 ºC a presión atmosférica reducida. La influencia de las variables de operación tales como temperatura, pH y contenido de agua fueron estudiadas. Diferentes valores de concentración de micelio y relación molar de ácido/alcohol son ensayadas, Las velocidades iníciales se estimaron de la curva de concentración de acido palmítico, y su correspondiente conversión a ester en menos del 10%, frente a tiempo y reportadas en mmol I-1 min -1. Los valores de las constantes cinéticas fueron calculados usando el programa freeware SIMFIT (http://www.simfit.man.ac.uk).
RESUMEN
En este estudio se evaluaron las biotransformaciones realizadas por el hongo fitopatógeno Colletotrichum acutatum, sobre los sustratos 2-feniletanol 1 y acetofenona 2; los procesos se realizaron en el medio de cultivo líquido Czapeck-Dox a temperatura promedio de 24 oC, humedad relativa entre 45 y 60%, y agitación a 150 rpm en un agitador orbital tipo shaker. En la biotransformación a partir del sustrato 1 se obtuvieron los productos metabólicos 1-fenil-1,2-etanodiol 3, (2-metoxietil) benceno 4 y acetato de 2-feniletilo 5, y desde el sustrato 2 los compuestos 1-fenil-1,2-etanodiol 3, 1-feniletanol 6 y 2-feniletanol 1. Los productos de la transformación microbiana se identificaron mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (CG-EM), y resonancia magnética nuclear de protón y carbono (RMN 1H y 13C). Se observó una tendencia marcada del patógeno a producir hidroxilaciones sobre el sustituyente del anillo aromático; igualmente, tiene la capacidad de reducir el grupo carbonilo y esterificar los grupos hidroxilo de alcoholes primarios. Se discute una posible ruta metabólica para la transformación de los sustratos.
The microbial transformation of 2-phenilethanol 1 and acetophenone 2 was investigated using the plant pathogenic fungus Colletotrichum acutatum; the process was carried out in liquid media culture Czapeck-Dox at an average temperature of 24 oC, a relative humidity between 45% and 60% and with agitation in a shaker at 150 rpm. The biotransformation of the substrate 1 produced the metabolic products 1-phenyl-1,2-ethanediol 3, (2- methoxyethyl)benzen 4 and 2-phenylethyl acetate 5, and from substrate 2 were obtained the compounds 1-phenyl- 1,2-ethanediol 3, 1-phenylethanol 6 and 2-phenylethanol 1. The structures of metabolic products were determined by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) and nuclear magnetic resonance of proton and of carbon (1H and 13C NMR). The process has a strong tendency of the pathogen to produce hydroxylations on the substituents attached to the aromatic ring. Additionally, C. acutatum was effective to reduce the carbonyl group and produce esterification reactions in the hydroxyl groups from primary alcohols. The metabolic pathway of both substrates is discussed.
Neste estudo foi analisada as biotransformaçoes feitas pelo fungos fitopatogênico Colletotrichum acutatum, nos substratos 2-feniletanol 1 e acetofenona 2; os processos forem feitos no meio de cultura Czapeck-Dox a uma temperatura média de 24 °C, umidade relativa entre 45 e 60% e agitação 150 rpm em um agitador orbital tipo shaker. Na biotransformaçao do substrato 1 é obtido os produtos metabólicos 1-fenil-1,2-etanodiol 3, (2-metoxietil) benceno 4 e acetato de 2-feniletilo 5, e do substrato 2 os compostos 1-fenil- 1,2-etanodiol 3, 1-feniletanol 6 e 2- feniletanol 1. Os produtos da transformação microbial forem identificados por meio do cromatografia de gás acoplada ao espectrometria da massas (CG-EM) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio e de carbono (RMN 1H e 13C). Uma tendência marcada do patógeno é observada para produzir hidroxilaçoes na cadeia lateral do anel aromático; também tem a capacidade de reduzir ao grupo carbonilo e esterificar dos grupos hidroxilo da função álcool primária. Uma rota metabólica possível para a transformação das substratos é discutida.