Obtención de un biopolímero a partir del ácido láctico utilizando como materia prima el almidón de camote

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. Q. uí m. ica. FACULTAD DE INGENIERA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA. “. Obtención de un Biopolímero a partir del Ácido Láctico utilizando como materia prima el almidón de camote. TRUJILLO-PERÚ 2007. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUIMICO. Autores : Br. BECERRA MIÑANO HUGO GERARDO Br. GAMBOA ALVA ALEXANDA SARIT Asesor : Ms. JOSE LUIS SILVA VILLANUEVA. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA A Dios y a mi madre por ser el faro. ica. que ilumina mi vida, por que definitivamente gracias a su inmenso amor. uí m. me ayuda a que siga adelante. A mi querido padre Eduardo y a mi tía Juanita que es una bendición. Q. para mí que gracias a su apoyo, amor y confianza pude culminar. ría. con éxito este trabajo.. ie. A Iván, la persona que comparte y compartirá gracias por su amor y apoyo. en. cada instante de mi vida, por estar conmigo en todo momento. In g. A mis hermanos Paola, Miluska, Miguel, Eduardito y Monserrat y a. de. mi familia por su incondicional apoyo y su constante motivación de salir adelante. ca. A mis queridos amigos del clan Varón. lio te. y a mis juergueros amigos Zully y William, con su amistad y cariño me dieron la confianza. Bi b. de nunca rendirme ante ningún problema.. A todos ellos les dedico este trabajo con mucho amor.. Alexandra Sarit Gamboa Alva. I. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA. ica. A Dios y por ser el faro que ilumina mi vida, por que definitivamente gracias. uí m. a su inmenso amor me ayuda a que siga adelante. A mis queridos padres Grimaneza y. Q. Wilson que es una bendición para mí y por ellos he culminado con. ría. éxito este trabajo. Gracias por su. ie. apoyo amor y confianza A mis hermanos Wilsito, Saúl por ser mí. en. fuerza y a mi familia en especial a mis abuelitos y abuelitas en especial mi Mamá Amalia por de salir adelante. In g. su incondicional apoyo y su constante motivación. desde el cielo siempre estarán conmigo apoyándome y a Mí tío Estuardo (Ñatito) y tía Silvia por brindarme su apoyo y su cariño en mis momentos difíciles. lio te. ca. de. A Mi Tíos Esturadito y Rodolfo que. A Melissa, la persona que comparte y compartirá cada instante de mi vida, por estar conmigo en todo. Bi b. momento gracias por su amor y apoyo A todos ellos les dedico este trabajo con mucho amor.. Hugo Gerardo Becerra Miñano II. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. AGRADECIMIENTO. Para la culminación de este trabajo se contó con el apoyo de varias. uí m. personas quienes nos brindaron su orientación en forma constante e incondicional. Q. Deseamos expresarle nuestro especial agradecimiento. ría. A nuestro querido asesor, Ing. José Silva Villanueva, por su apoyo, su orientación y sus conocimientos que nos brindo en el desarrollo del presente trabajo. Y un especial agradecimiento por su amistad y sus. en. ie. consejos.. terminar esta tesis.. In g. A aquellas que nos apoyaron con su preocupación y consejos para. Bi b. lio te. ca. trabajo. de. A nuestro jurado por sus recomendaciones con el fin de mejorar este. III. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. PRESENTACIÓN.  Ing. René Ramírez Ruiz  Msc. Jose Luis Silva Villanueva. uí m.  Msc. Guillermo Evangelista Benites. ica. Señores Miembros del Jurado:. De acuerdo con lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la. Q. Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo,. ría. ponemos a vuestra consideración de tesis intitulada:. “Obtención de un Biopolímero a partir del Ácido Láctico utilizando. en. ie. como materia prima el almidón de camote. In g. Con la finalidad de Obtener el Título Profesional de Ingeniero Químico. Esperando que el presente trabajo de investigación sea el punto de. de. partida para nuevas investigaciones en este campo.. lio te. ca. Ciudad Universitaria, Trujillo Enero del 2007. -------------------------------------. Becerra Miñano, Hugo. Gamboa Alva, Alexandra Sarit. Bi b. ------------------------------. IV. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Ing. René Ramírez Ruiz Msc. Guillermo Evangelista Benites. uí m JURADO. de. In g. en. PRESIDENTE. ---------------------------. ie. ------------------------------. ría. Q. Jurado Calificador de Tesis. ica. Msc. Jose Luis Silva Villanueva. ASESOR. Bi b. lio te. ca. ---------------------------. Trujillo, 4 de Enero del 2007. V. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. El. presente. trabajo. de. investigación. tiene. por. ica. RESUMEN. objetivo. fundamental el de obtener un biopolímero a partir de la fermentación. uí m. del sustrato: harina de camote, la que fué tratada físico-químicamente para obtener glucosa en una cantidad de 14 g/L, la cual posteriormente fué fermentada para obtener ácido láctico, cuya concentración final de concentración final del. ácido láctico. de. Q. ácido láctico en el birreactor fue de 0,216 g/L, (siendo posteriormente la 2,162 g/L). El ácido. ría. concentrado se mezcló con un plastificante, agar-agar obteniéndose un plástico biodegradable de aspecto rugoso, cuyo. fué sometido al test de. ie. obtenido fue de 0,2g. Posteriormente. peso del biopolímero. en. biodegradabilidad, en donde la turbidez y presencia de burbujas en el biorreactor (CO2, O2), comparado con las observaciones iniciales indican. In g. la presencia de fuente de microorganismo, como lodo activo, es decir crecimiento cualitativo de biomasa. Finalmente, este trabajo de investigación servirá de guía y herramienta de consulta para toda. de. persona especialista y relacionada con la investigación y elaboración de biopolímeros biodegradables. Los ejemplos de los diseños y modelos presentados sirven tanto para el uso a nivel de planta piloto como a. Bi b. lio te. ca. nivel industrial.. VI. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. ABSTRACT. The present work of investigation has for fundamental aim(lens) of. uí m. obtaining a biopolímero from the fermentation of the substratum: flour of yam, which physicist was treated chemically to obtain glucose in a. quantity of 14 g/L, which(who) later was fermented to obtain lactic acid,. Q. which final concentration of lactic acid in the birreactor was of 0,216 g/L, (being later the final concentration of the lactic acid of 2,162 g/L).. ría. The concentrated acid was mixed by a plastificante, agar-agar there being obtained a biodegradable plastic of rugose aspect, which weight of. ie. the obtained biopolímero was of 0,2g. Later it was submitted to the test. en. of biodegradabilidad, where the turbidez and presence of bubbles in the biorreactor (CO2, O2), compared with the initial observations indicate. In g. the presence of source(fountain) of microorganism, as mud I activate, that is to say qualitative growth of biomass. Finally, this work of investigation specialist will use as guide and tool of consultation for person. and. related. to. the. investigation. and. de. every. production(elaboration) of biopolímeros biodegradable. The examples of the designs and presented models serve so much for the use to level of. Bi b. lio te. ca. plant(floor) I pilot like to industrial level.. VII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. INDICE GENERAL DEDICATORIA……………………………………………………………….I. ica. AGRADECIMIENTOS……………………………………………………….III. RESUMEN……………………………………………………………………..VI. ABSTRACT…………………………………………………………………....VII. uí m. INDICE GENERAL…………………………………………………………..VIII-IX LISTAS DE FIGURAS…………………………………………………….…X. INTRODUCCIÓN …………………………………………………… …..1. Q. I.. Realidad Problemática y justificación del problema ...1. 1.2. Ácido Láctico ……………………………………………………..6. 1.3. Producción del Ácido Láctico ………………………………..7. ría. 1.1. Síntesis en laboratorio ……………………………..7. 1.3.2. Fermentación Láctica ……………………………….7. en. 1.4. ie. 1.3.1. Materias Primas ………………………………………………….8 Almidón y Celulosa…………………………………..8. 1.4.2. Almidón de Camote…………………………………..8. 1.5. In g. 1.4.1. Definiciones Técnicas ………………………………………..12. 1.5.2 1.5.3. Plásticos Convencionales …………………………12. de. 1.5.1. Plásticos Biodegradables …………………………13 Ejemplos de Plásticos Biodegradables ……….15. ca. II. MATERIALES Y MÉTODOS ……………………………………….23 2.1 Materiales de estudio………………………………………….23. lio te. 2.1.1 Muestra………………………………………………………23. 2.1.2 Equipos………………………………………………………23. Bi b. 2.2 Métodos…………………………………………………………….23. III.. 2.2.1 Método……………………………………………………….23. 2.2.2 Técnica……………………………………………………….24 2.2.3 Tratamiento de la data experim ental………………26 RESULTADOS ……………………………………………………… 27. IV. DISCUSIONES………………………………………………………… 30 V. CONCLUSIONES ……………………………………………………… 31. VIII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. VI. RECOMENDACIONES………………………………………………. 32 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………………………………33. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. ANEXOS………………………………………………………………… .36. IX. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. LISTAS DE FIGURAS 1. Fig. Nro 1.1 Esquema de trabajo con los Plásticos. ica. Biodegradables 2. Fig. Nro 1.2 Camote (Ipomoea batatas). 3. Fig. Nro 1.3 Diversificación Industrial del cultivo de Camote. uí m. 4. Fig. Nro 1.4 Producción de Ácido Láctico y recuperación por electrodiálisis 6. Fig. Nro 1.6 Síntesis Química 7. Fig. Nro 1.7 Uso del polímero natural. Q. 5. Fig. Nro 1.5 Biosíntesis. ría. 8. Fig. Nro 1.8 Esquema de la biodegradación de los biopolímeros. ie. 9. Fig. Nro 1.9 Test de biodegradabilidad por el método de lodos. en. activos. 10. Fig. Nro 2.1 Esquema de obtención del biopolímero. In g. 11. Fig. Nro 3.1 Hidrólisis enzimática del almidón 12. Fig. Nro 3.2 THE INFRA-RED SPECTRUM FOR A HYDROXY-ACID 2-HYDROXYPROPANOIC ACID (LACTIC. Bi b. lio te. ca. de. ACID). X. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. I.. INTRODUCCION:. ica. 1.1. Realidad Problemática y Justificación del Problema Cada vez resulta más evidente que el uso de plásticos de larga. duración para aplicaciones de vida corta no está en absoluto justificado,. uí m. especialmente cuando existe un peligro creciente de perturbación del medio ambiente. La eliminación de residuos plásticos es de sumo interés en cirugía, higiene, envasado, agricultura, pesca, protección. Q. medioambiental, aplicaciones técnicas y otros usos potenciales.. ría. Los plásticos tienen también un impacto muy costoso sobre la gestión de los residuos, y las autoridades municipales están empezando a ser. ie. conscientes del ahorro considerable que puede suponer la recogida de. en. los residuos orgánicos "húmedos" en los llamados "biobins" (silos biológicos) para ser convertidos en compost. Por todas estas razones, se. In g. hace necesario sustituir los polímeros no degradables por plásticos biodegradables, especialmente para aplicaciones en la industria del envase y embalaje, sobre todo para los envases no recuperables. Así, la. de. utilización de biomasa renovable (cosechas) y de los "residuos" agroindustriales emerge como alternativa clave. En la Figura 1,1 se puede observar el comportamiento del usuario común y la disposición. Bi b. lio te. ca. respectiva del plástico biodegradable.. 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Bi b. Figura 1.1. Esquema de trabajo con los plásticos biodegradables. 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Los residuos agrícolas, de la industria azucarera y alimenticia, constituyen la opción de suministro más prometedora: no sólo son baratos sino que su conversión resuelve otros problemas. ica. medioambientales, convirtiendo “desechos" en productos útiles. Esto. significa que los países sin posibilidades de ampliar sus producciones agropecuarias podrían, sin embargo, beneficiarse económica y. uí m. ecológicamente, reduciendo el impacto ambiental asociado a la eliminación de sus residuos industriales.. Q. En el Perú el camote esta siendo utilizado en su gran mayoría como alimento para animales de crianza y mascotas. La batata (Ipomoea. ría. batatas) es un cultivo que produce más alimento que cualquier otra raíz, siendo una buena fuente de energía con aportes importantes de. ie. provitamina A y ácido ascórbico; sin embargo, aquí en Perú se ha. en. mantenido como un cultivo de subsistencia, a pesar de que las condiciones de suelo y clima, propicias para su desarrollo, le. In g. permitirían ocupar un lugar de importancia en la producción agrícola. Bi b. lio te. ca. de. nacional.. Figura 1.2. Camote Ipomoea batatas. 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Este tubérculo presenta las siguientes características valiosas: Tabla N° 1.1. Composición del Camote Valor. Energía. 116 Kcal 69,9 g. Proteína. 1,2 g. Grasa. 0,2 g. Carbohidrato. 27,6 g. Fibra. 0,9 g. Calcio. 41 mg. Fósforo. Q. uí m. Agua. ica. Composición. Hierro. 0,8 mg. ría. 31 mg. Niacina. 0,63 mg 10,0 mg. en. ie. Ac. ascórbico. Referencia: Tablas Peruanas de Composición de Alimentos. C.. In g. Collazos et al.. Ministerio de Salud, Lima, Perú. 1996. de. Teniendo este tubérculo un gran valor alimenticio rico en vitaminas, minerales y nutrientes. Es uno de las mejores fuentes de beta caroteno (de la vitamina A) y además su importancia nutritiva principal ha sido. ca. su contenido de almidón convirtiéndose en uno de los cultivos comestibles mas importantes del mundo .Sin embrago hoy en día la. lio te. industria agrícola quiere darle un nuevo valor agregado, diversificando su uso y posterior aplicación técnica.. Bi b. En la Figura 1.3. se muestra el árbol de decisiones para la. diversificación del cultivo y aprovechamiento del camote, proyecto que es llevado a cabo por empresas trujillanas para un desarrollo sustentable favorable.. 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Bi b. Figura 1.3. Diversificación Industrial del Cultivo de Camote. 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2. ACIDO LÁCTICO En la producción del ácido láctico se emplea generalmente como materia prima féculas hidrolizadas (almidón de patata, maíz, arroz, col, .. ría. Q. uí m. que el microorganismos se desarrolle. ica. repollo, pepino, etc) y melaza que contienen medios de nutrientes para. ie. El ácido láctico (Del lat. lac, lactis, leche), también conocido por su nomenclatura oficial ácido 2-hidroxi-propanoico o ácido α-hidroxi-. en. propanoico, es un compuesto químico que juega importantes roles en diversos procesos bioquímicos, como la fermentación láctica. Es un. In g. ácido carboxílico, con un grupo hidroxilo (dibujado en azul) en el carbono adyacente al grupo carboxilo (dibujado en rojo), lo que lo convierte en un ácido α-hidroxílico (AHA) de fórmula H3C-CH(OH)lactato.. de. COOH. En solución puede perder el protón y convertirse en el anión. ca. El ácido láctico es un quirómero, por lo que posee dos isómeros ópticos. Uno es el dextrógiro ácido D-(-)-láctico o d-ácido láctico (en este caso,. lio te. el ácido (R)-láctico]]; el otro es el levógiro ácido L-(+)-láctico o ℓ-ácido láctico (en este caso, ácido (S)-láctico), que es el que tiene importancia. biológica. La mezcla racémica (cantidades idénticas de estos isómeros). Bi b. se llama d,ℓ-ácido láctico.. 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.3. PRODUCCIÓN DE ACIDO LÁCTICO 1.3.1. Síntesis en laboratorio Puede obtenerse una mezcla racémica a partir de etanal y cianuro. ica. de sodio:. uí m. La reacción es :. 2 CH3-CHO + 2 NaCN + 2 H2SO4 + 4 H2O  2 CH3-CH(OH)-COOH + NA2SO4 +. Q. (NH4)2SO4. In g. en. ie. ría. El cianuro hace un ataque nucleofílico al grupo carbonilo del aldehído formando el nitrilo del ácido láctico: O O Na H+ II I CH3- C + 2 Na CN  CH3 – CH – C = N I H El nitrilo es hidrolizado en presencia del aguay exceso del ácido sulfúrico para dar el ácido libre: H30+. de. OH I CH3- CH- COOH. El ácido láctico puede producirse por síntesis química, el método químico más utilizado en la actualidad se basa en la obtención del. ca. lactonitrilo. La principal desventaja que presenta este método es. lio te. la obtención de mezclas racémicas de D(-) y L(+) ácido láctico.. Otras de las vías para producir ácido láctico comprende la. Bi b. fermentación de sustratos carbonados. La fermentación de los carbohidratos. en. un. ambiente. acuoso. utilizando. los. microorganismos apropiados resulta en productos finales de elevada pureza óptica.. 7. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.3.2. Fermentación láctea A partir del azúcar de leche (lactosa) con el Bacillus lactis acidi. . A partir de almidón, azúcar de uva (glucosa) o azúcar de caña. ica. . (sacarosa) utilizando el Bacillus Delbrücki. uí m. La obtención de ácido láctico con enzimas o microorganismos vivos. pueden producir isómeros dextrógiros o levógiros, dependiendo de la. Q. enzima involucrada en el proceso.. ría. 1.4. MATERIAS PRIMAS: 1.4.1. Almidón y Celulosa. ie. El almidón es un polímero natural de alta disponibilidad en la. en. naturaleza. Puede ser obtenido con bajos costos de producción a partir de tubérculos como la papa o a partir de cereales como el. In g. trigo, el maíz, etc. Su alta solubilidad en agua limita el uso de este polímero en aplicaciones relacionadas con cubiertas y envolturas. El almidón se hincha y deforma con mucha facilidad en. de. ambientes medianamente húmedos. Sin embargo ha sido muy utilizado como aditivo en mezclas con polímeros de mayor. ca. hidrofobicidad.. La celulosa es el polímero natural más abundante en la. lio te. naturaleza. Es un polímero de difícil procesamiento pero su modificación química resulta en polímeros que muestran mayores tazas de biodegradabilidad, ejemplo: acetato de celulosa y. Bi b. celulosa oxidada, este último ha sido muy tilizado en aplicaciones médicas, principalmente en la fabricación de vendas y fajas para la contención de hemorragias.. 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.4.2. Almidón de Camote. Generalmente el método de hidrólisis de almidón de camote se utiliza para la obtención de jarabes de glucosa. Tradicionalmente. ica. se realizaba mediante tratamiento ácido (combinación de ácido. clorhídrico y calor) o bien mediante un proceso mixto ácido-. uí m. enzimático. Actualmente ambos han sido desplazados por el procedimiento exclusivamente enzimático con el que se consigue. un producto rentable y de mayor calidad. Para ello se utilizan las alfa-amilasa,. que. produce. maltodextrinas,. y. Q. enzimas. glucosamilasa, que las hidroliza a unidades de glucosa. Según el. ría. método utilizado y el grado de hidrólisis el jarabe tendrá una composición.. ie. La elección de la materia prima depende entre otras cosas: i) de su costo, ii) del microorganismo a utilizar y iii) de las. en. características del producto final. Así por ejemplo pueden emplearse sustratos carbonados puros como la glucosa, sacarosa. In g. y lactosa o sustratos carbonados impuros como el almidón, el lactosuero y las mieles, los cuales provienen fundamentalmente de la industria azucarera, alimenticia y la agricultura. Los. de. sustratos carbonados impuros son mucho más baratos que los sustratos puros, sin embargo encarecen notablemente el proceso purificación. del. ácido. láctico. debido. a. su. compleja. ca. de. composición.. lio te. Para la producción de ácido láctico no solo se han utilizado bacterias lácticas, la fermentación del hongo Rhizopus Oryzae es una de las formas más efectivas para producir L(+) ácido láctico. Bi b. con bajos costos. También se ha logrado clonar y expresar genes de bacterias lácticas en Escherichia coli para la producción de. ácido láctico. Escherichia coli presenta una serie de ventajas con respecto a las bacterias lácticas, en primer lugar utilizan un mayor rango de azúcares (hexosas, pentosas), además tienen requerimientos nutricionales simples, su fisiología es conocida y. 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. han. sido. estudiadas. numerosas. herramientas. para. su. modificación genética. El principal problema afrontado en la producción del ácido láctico. ica. han sido los altos costos de producción del mismo. La producción. de ácido láctico a partir de fuentes renovables de energía genera. uí m. gran cantidad de contaminantes debido a esto se dificulta y. encarece el proceso de purificación. Para que la industria del ácido láctico pueda competir con la industria de los plásticos. Q. convencionales (derivados del petróleo) los costos de los sustratos azucarados deben disminuir.. ría. Por otro lado la recuperación y la purificación del producto trae consigo siempre algunos problemas y que tiene que haber. ie. soluciones inteligentes y ahorrativas, porque los costos de. en. purificación del ácido láctico implica al menos 50% del costo final del producto. En las figuras 1.4. se muestra el proceso de. In g. producción y recuperación del ácido láctico.. Fermentación Ingresa NaOH y Recircula un caldo libre. de. ingresa NaOH. Caldo fermentado. Nanofiltración. lio te. ca. Desecación Por electrodiálisis. En estudio. Bi b. Columna Baja de cambio. Electrodiálisis del agua. Electrodiálisis del agua. Acido Láctico. 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 1.4. Producción de Acido láctico y recuperación por. Bi b. electrodialisis. 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.5. Definiciones Técnicas: 1.5.1. Plásticos convencionales. ica. La palabra plástico, procede de la voz griega plástikos, que significa "capaz de ser moldeado" y que destaca la principal característica de las sustancias plásticas: su deformabilidad ante. uí m. la aplicación de fuerzas relativamente débiles y a temperaturas no. muy alejadas de la ambiental. El plástico ha reemplazado en parte, a la madera en la fabricación de muebles y en la. Q. construcción de edificios; se utiliza con mucha frecuencia como substitutivo del cuero, en la industria del calzado, y de la lana en instalaciones. eléctricas. y. al. ría. la textil; ha reemplazado a la goma como aislante en las metal. en. muchas. piezas. de. ie. automóviles; también se utiliza para fabricar todo tipo de. en. electrodomésticos. Los plásticos pueden ser producidos mediante métodos fáciles y económicos. El sistema de conformación más. In g. utilizado es el de moldeado en caliente, que permite la fabricación en serie de piezas con gran variedad de formas, colores y consistencias.. de. Normalmente los plásticos son ligeros y resisten bien la corrosión ambiental -lo cual si bien a nivel práctico es una de sus ventajas,. ca. es uno de los grandes escollos respecto al entorno-, son buenos aislantes térmicos y eléctricos. Puesto que las materias plásticas. lio te. tienen propiedades específicas muy diferentes, presentan también una amplia gama de aplicaciones y resultan, en comparación, más baratas que otros materiales.. Bi b. Los plásticos se dividen en tres grandes grupos de acuerdo a su composición.. Existen. polímeros. sintéticos. puros,. polímeros. naturales puros y uniones de polímeros naturales y sintéticos, conocidas en inglés como Blends.. 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.5. 2. Plásticos Biodegradables. Plásticos biodegradables son plásticos los cuales se degradan como resultados de la actividad de microorganismos que existen. ica. en la naturaleza. Los plásticos biodegradables ofrecen una serie. de ventajas cuando se comparan con los plásticos convencionales.. uí m. Estos son completamente degradados en compuestos que no. dañan el medio ambiente: agua, dióxido de carbono y humus. Además estos plásticos son producidos a partir de fuentes. Q. renovables de energía, lo que contribuye con el mantenimiento de las reservas fósiles (no renovables) en el planeta.. ría. Los polímeros biodegradables se dividen en cuatro grandes grupos: i) los naturales como las proteínas, el almidón , la los. materiales. compuestos. que. combinan. partículas. en. iii). ie. celulosa; ii) los naturales modificados como el acetato de celulosa; biodegradables como el almidón con polímeros sintéticos como el. In g. poliestireno y iv) el último grupo formado por los polímeros sintéticos como las poliésteres y los poliuretanos. Ver Figuras 1.5, 1.6 y 1.7 respectivamente.. de. Es importante conocer que de manera general, los plásticos biodegradables tienen malas propiedades mecánicas. Ellos no son. ca. estables frente al agua, son fotodegradables y biodegradables. Debido a estas y otras propiedades los plásticos biodegradables. lio te. son utilizados por cortos períodos de tiempos ejemplo: para la. Bi b. confección de jabas, envolturas de utensilios domésticos, etc.. 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Bi b. lio te. ca. de. In g. Figura 1.5. Biosíntesis. Figura 1.6 Síntesis química. 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. Figura 1.7. Uso del Polímero natural. Tabla N° 1.3. Estructura Química de Plásticos Convencionales y. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. Biodegradables. 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.5.3. Ejemplos de Plásticos Biodegradables: Polixidroxialcanoato (PHA) y Polixidroxibutirato (PHB). ica. El PHA es un polímero biodegradable obtenido naturalmente en ciertos microorganismos cuando estos experimentan ciertas y. uí m. peculiares condiciones ambientales.. Por ejemplo la bacteria Alcaligenes eutrophus crea gránulos de. PHA. concentraciones. de. cuando. está. carbono. en. contacto. (azúcares). y. con. carece. grandes. de. otros. Q. internos. nutrientes esenciales como el nitrógeno.. ría. Dicho gránulo ejerce de almacén energético para la célula, que lo puede reconvertir en material carbonado cuando las condiciones. ie. ambientales varían. El PHA existe en muy diversas maneras, cada. en. una de las cuales tiene pequeñas diferencias. Su forma más simple es el polibhidroxibutirato, o PHB. El PHB fue descrito por caracterizó. In g. vez primera en 1923 por Lemoigne. Más tarde Lemoigne químicamente. el. PHB. y. observó. que. estaba. involucrado en la esporulación de algunos bacilos. Por otro lado, el. de. PHB resulta ser un termoplástico con características muy similares a las del polipropileno: es un polímero frágil, cristalino y con un alto punto de fusión, que a pesar de tener una menor. ca. resistencia a la disolución, tiene un comportamiento óptimo ante. lio te. la luz ultravioleta. La biodegradabilidad se lleva a cabo cuando el material plástico se depolimeriza. y. se. transforma. en. elementos. inocuos. y. Bi b. mineralizados, tal como se aprecia en la Figura 1.6.. 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Fig. 1.8 Esquema de la Biodegradación de los Biopolímeros. 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Biodegradabilidad. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Tabla N° 1.3. Test de. 18. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 1.9. Test de biodegradabilidad por el método de lodos activos. 19. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Hasta el momento el PHB ha tenido un mercado reducido, y su demanda ha estado dirigida por legislaciones medioambientales. La compañía MONSANTO produce una mezcla de PHB y medicina.. Recientemente,. Metabolix. ica. polihidroxivalerato (Biopol®) con muy buenos resultados en la (Cambridge,. Mass). ha. obtenido licencias de patentes del MIT sobre la inserción de genes. uí m. para la producción de las enzimas claves en el mecanismo de. Q. producción de PHB en bacterias y cereales transgénicos .. Polilactatos. ría. El ácido láctico o 2-hidroxipropiónico es un ácido orgánico débil que existe en la naturaleza en forma de L(+) o D(-) ácido láctico. El láctico,. incluso. el. de. alta. pureza,. ie. ácido. es. fuertemente. en. higroscópico y la presencia de dos grupos funcionales en su estructura (-OH, -COOH) justifica su marcada tendencia a formar,. Los. In g. espontáneamente, dímeros y polímeros de ácido láctico. polilactatos. han. mostrado. propiedades. físicomecánicas. excelentes, comparables con las que brindan los plásticos. de. convencionales. La temperatura de transición vítrea del PLA está en el rango de 50ºC a 80 ºC mientras que la temperatura de fusión. ca. está en el rango de 130ºC a 180 ºC. Además estos pueden ser procesados con la maquinaria actual con mínimos ajustes.. lio te. Diferentes propiedades de PLA como el punto de fusión, la resistencia mecánica y la cristalinidad están determinadas por la arquitectura del polímero (contenido de L, D lacturos y mesolacturo) y por el peso molecular. Los polilactatos producidos a. Bi b. partir del isómero D(-) presentan temperaturas de transición vítrea y de fusión superior a las que presenta el PLA producido a partir del isómero L(+) [10]. La proporción de L y D lacturos también determina la morfología del polímero, de acuerdo con Witzke las resinas de PLA que. 20. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. contienen más de un 93 de L(+) ácido láctico son semi-cristalinas, mientras que los PLA con contenidos entre el 50 y el 93 % de L(+) ácido láctico son estrictamente amorfos. La presencia de ambos,. uí m. cristalina, reduciendo el porciento de cristalinidad.. ica. D-lacturo y meso-lacturo produce imperfecciones en la estructura. La bacteria comúnmente usada en la producción del ácido láctico es el Lactobacillus delbrueckii. Tiene las ventajas de consumir. Q. eficientemente la glucosa y ser termofílico (temperatura optima 45-62 ºC) lo que reduce costos de enfriamiento y esterilización, como. riesgos. de. contaminación. microbiológica. en. el. ría. así. ie. fermentador .. El ácido láctico es importante ya que se utiliza en una gran. en. variedad de productos; como conservantes de alimentos sin conservar sus nutrientes ni su composición química y ello nos. In g. permite prolongar la vida útil del alimento , en bebidas debido a su agradable sabor ácido. Así mismo; en forma de lactato de calcio se utiliza en polvos para hornear, como suplemento en. de. dietas de aves y animales, como fuente de calcio en fármacos y en las industrias de plásticos y disolventes .. ca. Las desventajas que tenemos es que el ácido láctico no es producido en el Perú ni en ningún país de Latinoamérica en forma. lio te. industrial, su consumo va en aumento y solo es importado de Estados Unidos y Europa por eso para obtener ácido láctico. Bi b. tendríamos que depender de estos países. La única ventaja es que su producción es de calidad y los estudios realizados por estos países servirían de base y esfuerzo para aquellos países que cuentan con materia prima y deseen producir ácido láctico. En nuestro país será muy importante producir ácido láctico a partir del almidón de camote ya que se cuenta con dicha materia. 21. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. prima proveniente de las regiones de nuestro país, debido a su gran. disponibilidad,. bajo. costo. y. características. en. su. composición, se satisface la demanda interna, daría mas trabajo a. ica. muchas personas, y en el futuro se podría exportar ácido láctico creando un valor agregado comercial para el camote.. uí m. Cada día es mas importante la presencia de profesionales en. estas ramas de la ingeniería y la vinculación universidadindustria como elemento motriz para el desarrollo. que permita. Q. metodología de trabajo experimental y teórica. de una. sistematizar el estudio de factibilidad técnica-económica del. ría. desarrollo de procesos de base biotecnológica, vinculando la. Enunciado del Problema:. en. ie. investigación del proceso a escala laboratorio.. In g. ¿Será posible obtener un biopolímero a partir del ácido láctico utilizando como materia prima el almidón de camote?. de. Hipótesis:. A partir de la obtención del ácido láctico de la harina de camote,. ca. será posible elabora un biopolímero Objetivos. lio te.  Obtener glucosa a partir del almidón de harina de camote.  Producir ácido láctico a partir de la fermentación de la glucosa. Bi b. del almidón de camote..  Determinar las condiciones de operación para el proceso de obtención del ácido láctico (obtener un producto de alta calidad).  Obtener. biopolímero. a partir del acido láctico utilizando. como plastificante agar – agar.  Desarrollo del test de biodegradación. 22. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. II. MATERIAL Y METODOS. ica. 2.1.- Material de Estudio:. 2.1.1.- Muestra: Sustrato, en forma de harina de camote 2.1.2. Equipos. uí m.  Cocina.  Incubadota Binder.  Termómetro de 0-50 ºC  Autoclave.. Q.  Baño maria..  Brixometro.. ie.  Pipetas de 10 ml. ría.  Vaso de precipitación de 500 ml.. en.  Probeta graduada de 1 L  Biorreactor de 1L. 2.2.- Métodos:. In g.  Tanque Mezclador de 1L. de. 2.2.1.- Método : Diseño y experimentación en una casilla. ca. Cuadro 2.1 Composición proximal de la harina de batata en g 100. Materia seca. 93,10 ± 0,08. Cenizas. 3,18 ± 0,02. Grasas. 1,05 ± 0,02. Almidón. 30,73 ± 1,04. Azúcares totales. 40,00 ± 0,25. Azúcares reductores. 9,60 ± 0,20. Proteínas. 8,31 ± 0,12. lio te Bi b. g-1. 23. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.2.2. Técnicas (Elaboración de laboratorio):. ica. Preparación de la Muestra (Almidón). uí m. HCl. Q. Hidrólisis. Bacterias. en. ie. Fermentación Láctica. ría. Filtración (Azúcar). In g. Concentración. de. Cuantificación. Adición de plastificante. Bi b. lio te. ca. Elaboración del Biopolímero. Protocolo de Biodegradación. Análisis Cualitativo Figura 2.1. Esquema de Obtención del Biopolímero. 24. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. a) Se trabajó con harina de camote. Una muestra aleatoria de 0.5 kilogramos fue pasada por un tamiz. Se tomó 250 g de almidón y en un recipiente se aforó a 2 L con solución de. ica. ácido clorhídrico 0.1N. Se calentó por 45 minutos a 100ºC.. b) El producto así obtenido se filtró al vacío, obteniéndose un. uí m. volumen de 1.3 L, tomándose sólo 1 L de filtrado el cual fue pasteurizó.. c) Un día previo se preparó el inóculo de cultivo liofilizado. Q. para ácido láctico en 1L de leche previamente pasteurizada,. ría. para reactivar las bacterias.. d) Se adiciono 10ml del inóculo al filtrado, incubando por 24. ie. horas a 43ºC.. en. e) Después de la incubación se pasteurizó y filtró. 150ml del filtrado se llevó a evaporación para obtener un concentrado.. In g. f) El concentrado se mezcló con plastificante (agar 2 %) a 80ºC. El producto obtenido se dispuso en una luna de reloj.. de. Llevándose después a secar en una estufa a 30ºC. g) Cortar el biopolímero en 4 partes, se tomo una parte y se peso en la balanza analítica a 30 ºC.. ca. h) Disolver en 50 ml de solución buffer (pH=6.5 a 80 ºC) , hasta que el biopolímero se disuelva totalmente; se adiciona. lio te. Glicina 0.2 gr , luego de esterilizar se enfría a 30 ºC.. i) Adicionar 1ml de inóculo de Pseudomonas al biorreactor y. Bi b. dejarlo por 24 horas en agitación.. 25. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 5.2.3.- Tratamiento de la data experimental. Recolección de información: a. Se efectuó el fichaje bibliográfico de libros, revistas, etc.,. ica. referentes a temas de nuestro interés.. b. Se efectuó el fotocopiado de documentos de interés como libros, tesis de pre-grado y postgrado.. uí m. c. Se recolectó datos prácticos del trabajo experimental desarrollado en el laboratorio, los cuales serán llevados a cuadros a fin de procesarlos después.. Q. d. Toda la documentación recopilada fue clasificada.. ría. Recolección de datos experimentales:. Se usará un tipo de investigación experimental factorial. Los. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. factores en este caso serán la temperatura y tiempo.. 26. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. III . RESULTADOS . La concentración de glucosa al terminar la hidrólisis fue de 14. . ica. g/L.. La concentración final de ácido láctico en el biorreactor fue de. . uí m. 0.216 g/L. El rendimiento estipulado de YP/S = 0.015 g/g. La concentración del concentrado de ácido láctico fue de 2.162 g/L, con un rendimiento Y”P/S = 0.15 g/g. El peso del biopolímero obtenido fue de 0.2 g, con un rendimiento. Q. . particular, Y´´´ = 0.014 g/g, y el rendimiento bruto total, YP/S = . La turbidez y presencia de burbujas en el birreactor, comparado con las observaciones iniciales.. Pasados las 48 horas la turbidez aumentó y se observa la. ie. . ría. 0.9259. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. presencia de muchas burbujas.. Figura 3.1. Hidrólisis Enzimática del Almidón. 27. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ie. Figura 3.2. THE INFRA-RED SPECTRUM FOR A HYDROXY-ACID. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. 2-HYDROXYPROPANOIC ACID (LACTIC ACID). 28. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla 3.1. PROPIEDADES DEL ACIDO LÁCTICO. ica. Estado de agregación : Liquido Densidad : 1.206 g/cm3 General. Q. Nomenclatura IUPAC : ácido 2-hidroxi-propanoico. uí m. Punto de ebullición : d,ℓ: 122 °C (307.75 K). ría. Otros nombres: Ácido láctico. en. ie. Ácido α-hidroxi-propanoico. ca. de. In g. Fórmula desarrollada : H3C-CH(OH)-COOH. lio te. Fórmula empírica : C3H6O2. Bi b. Masa molecular : 90.08 g/mol. 29. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. IV . DISCUSIONES 4.1.. La concentración de glucosa obtenida por hidrólisis del. ica. almidón de camote es muy baja, para esto la bibliografía. recomienda concentrar la glucosa mediante algunas de las. tècnicas que a continuación se indican: Evaporación al vacío,. uí m. por la sensibilidad al calor de las moléculas de glucosa; Centrifugación y Microofiltración/Ultrafiltración; Destilación; Intercambio iónico y Adsorción, Osmosis Reversa. Algunas de. Q. estas operaciones unitarias son prohibitivas en lo referentes al costo... En la fermentación láctica, se desarrollo favorablemente, pero. ría. 4.2.. la cantidad de acido láctico obtenido, es muy pequeña debido. ie. a la baja concentración de glucosa utilizada como sustrato. EL 4.3.. La. adición. del. en. reactor empleado es el tipo tanque batch. plastificante,. agar,. permitió. obtener. el. In g. biopolímero, pero no fue posible su caracterización por la falta de instrumentaciones especializadas, para verificar sobre todo su estructura molecular. Se evaluó el aspecto cualitativo antes 4.4.. de. que el cuantitativo. Se procedió. a realizar las pruebas de biodegradación, en. donde el aumento de turbidez y la presencia de burbujas. ca. demuestra que las bacterias del género Pseudomonas han crecido tomando como fuente de carbono el biopolímero, lo. lio te. cual nos indica la degradación.. 4.5.. La biodegradabilidad ha seguido el protocolo calificado por American Standard for Testing Materials (ASTM), del mismo. Bi b. modo se ha tomado conocimiento de lo practicado por la Biodegradable Plastics Society (BPS) .. 30. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CONCLUSIONES. ica. V.. uí m. 1) Se logro obtener glucosa por hidrólisis del almidón de camote, con baja concentración que influye bastante en el segundo objetivo.. Q. 2) La concentración de Ácido láctico obtenido fue muy baja.. ie. buena cantidad de biopolímero.. ría. 3) La concentración baja de Ácido láctico, no permite obtener una. en. 4) Se comprobó cualitativamente las biodegradación, por formación de biomasa y las características físicas del producto obtenido. El. In g. tiempo requerido para la biodegradación no puede generalizarse,. Bi b. lio te. ca. de. debido a lo dispar en el uso original de los productos.. 31. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. VI.. RECOMENDACIONES. ica. 1) Se debe analizar los parámetros óptimos para obtener una mayor. cantidad de glucosa, de la hidrólisis del almidón de camote, realizando un diseño de experimentos. La concentración de. uí m. glucosa debe ser 140 g/l , para obtener una buena cantidad de ácido láctico 2) Esto se lograría si se. tuviese alguna otra forma de sustrato. Q. simple, sin pasar por la etapa previas de sacarificación, porque existen numerosas cinéticas y modelos de fermentación bacterial. ría. de ácido láctico, pero parten del hecho de usar sustrato glucosa. En laboratorio se pueden usar otros sustratos, pero que no son. ie. comercialmente escalables en la fermentación del ácido láctico.. en. 3) El ácido láctico debe de ser concentrado por otra técnica apropiada y de acuerdo a las necesidades del mercado educativo,. In g. a saber que el costo de recuperación para la fermentación del ácido láctico bordea el 50% del costo final del producto. 4) Para lograr una mejor polimerización, se debe buscar otros. de. aglutinantes, así como otros métodos de polimerización que presenten mayor rendimiento. 5) Para una buena biodegradación del biopolímero, esta ha de. ca. depender si la transformación del ácido láctico a polimerizado llevado es el más adecuado.. lio te. 6) Se necesita una investigación mas detallada y compleja , con equipos mas especializados para demostrar la formación de. Bi b. biopolímero y la biodegradación de este.. 32. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(44) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. BIBLIOGRAFIA. ica. 1. Michael Mang, “Poly(lactic acid): Performance Materials from Renewable Resources,” NPE 2000 Conference, Chicago, IL, Junio 20,. uí m. 2. Pearce F., “Dead in the water,” New Scientist, Febrero 4, 1995, p. 26-. 3. Colvin, R., “Biodegradable polymers make small-scale return,”. Q. MPI,. 4. Kopetz H., Weber T., Palz W., Chartier P., Ferrero G.L. (Eds.), energy. and. Industry,. C.A.R.M.E.N.,. “Los. plásticos,. admin@ecositio.com.ar. ”. visitado. en. Sitio,. Rimpar,. ie. Germany, p. 446–449. 5. Eco. ría. Proceedings of the 10th European Conference Biomass for. en. W€urzburg,. febrero. 2006. Biopolymers. In g. 6. Documento elaborado por Brussels Biotech, Galáctica SA, “ as. viable. alternatives. to. common. plastic. materials”, Julio,. de. 7. Mario Demicheli, “Plásticos biodegradables a partir de fuentes renovables, ” IPTS , vol 10. 8. Rafael Auras, Bruce Harte, Susan Selke, “Poly(lactide); Moisture. ca. Sorption Characteristics and storage consequences,” School of Packaging, MSU, East Lansing, MI. 48824-1223, USA. Lunt,. lio te. 9. James. “Polylactic. Acid. Polymers. for. Fibers. and. Nonwovens,” International Fiber Journal, Junio 2000, p. 48-52.. 10. Jukka Tuominen, “Chain linked acid polymers: polimerization. Bi b. degradation studies,” Tesis doctoral, Universidad Tecnológica de Helsinki, Finlandia, Febrero 28, 2003.. 11. Vishnu C., Seenayya G., Reddy G., “Direct fermentation of various pure and crude starchy substrates to L(+) lactic acid using. Lactobacillus amylophilus. GV6”, World Journal of. Microbiology & Biotechnology, 18, 2002, p.429-433.. 33. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(45) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 12. Bob Taylor, “Lactic acid Bioreactor,” Flinders Tecnology Pty Ltd, Agosto 2003. 13. Christopher D. Skory, “Isolation and Expression of Lactate. ica. Dehydrogenase Genes from Rhizopus oryzae,” Applied and. Environmental Microbiology, Vol. 66, No. 6, Junio 2000, p. 23432348.. uí m. 14. Shengde Zhou, T. B. Causey, A. Hasona, K. T. Shanmugam, and. L. O. Ingram, “Functional replacement of the Escherichia coli dehydrogenase. lactatedehydrogenase. gene. gene. (ldhA). (ldhL). with. from. the. L-(+)-. Pediococcus. Q. D-(-)-lactate. acidilactici,” Appl. Environ. Microbiol, 69, 2003, p. 2237-2244.. ría. 15. Manuel Rendueles de la Vega, “Planta de producción de ácido láctico alimentario, desarrollo de la ingeniería del proceso y de. Explotación. y. en. Departamento. ie. del proyecto industrial”, Área de Proyectos de Ingeniería, Prospección. de. Minas,. Universidad de Oviedo, España.. In g. 16. Kascak JS, Kominek J, Roehr M. In: Rehm HJ, Reed G, Puhler A, Stadler P, eds, “Lactic acid, Biotechnology,” Weinheim: VCH Press, 1996, p 293-306.. de. 17. Litchfield JH, “Microbiological production of lactic acid,” Adv Appl Microbiol, 42, 1996, p. 45-95. 18. Giorno L., Spicka P., Drioli E., “Downstream processing of acid. ca. lactic. by. membrane-based. solvent. extraction,”.. Separation Science and Technology, 31, 1996, p. 2159-2169.. lio te. 19. Catherine Fouache et al., “ Process for the separation and purification of lactic acid from a fermentation medium,” Patente estadouidense ES 6 280 985, 2001.. Bi b. 20. Madzingaidzo L., Danner H., Braun R., “Process development and. optimisation. of. lactic. acid. purification. using. electrodialysis,” Journal of Biotechnology, 96, 2002, p. 223-239.. 21. George Cliford Childs et al., “Purification and esterification of lactic acid,” Patente británica GB 907 322, 2003.. 34. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(46) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 22. Christopher P. Radano et al., “Stereoselective Polymerization of a Racemic with a racemic Catalyst: Direct Preparation of a polylactic acid stereocomplex from racemic lactide,” J. Am.. ica. Chem. Soc., 122, 2000, p.1552-1553.. 23. Collazos C. et al. 1996 Tablas Peruanas de Composición de Alimentos. Ministerio de Salud. Instituto Nacional de Salud.. uí m. Lima. Perú.. 24. Biodegradable Plastics Society 1995 The Age of New Plastics. Report by the Study Committee for the Practical Use of. Q. Biodegradable Plastics March 1995. Tokyo, Japan.. 25. Y. Tokiwa and A. Iwamato 1994 “Enzymatic Degradation of. ría. Polymer Blends” in Biodegradable Plastics and Polymers pages. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. 190-199. Elsier Science B.V. Japan.. 35. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(47) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. ANEXOS. Calculos Realizados:. uí m. Yp/s = Peso del producto obtenido Peso del sustrato = 0,216 = 0,015 g/g. p/s. = Rendimiento bruto (cc. De ac.lactico no purificado). ría. Y,,. Q. 14. CC. de glucosa. en. 14. ie. = 2,162 = 0,15 g/g. In g. Y,,,p/s = Rendimiento del polimero sustrato. = 0,2 = 0,014 g/g. de. 14. Yp/s = Peso del polimero obtenido. ca. Peso del ac.lactico cc.. lio te. = 0,2 = 0,925 g/g. Bi b. 2,162. 36. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(48) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. uí m. (1). (Muestra de almidón). ie. +. (Hidrolisis). Bi b. lio te. ca. de. In g. en. HCl. 37. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(49) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Q. uí m. ica. (2). en. ie. ría. (Glucosa antes de filtrar). lio te. ca. de. In g. (3). Bi b. (Filtración de la Glucosa). 38. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(50) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. uí m. ica. (4). ie. (Glucosa con algunas impurezas). Bi b. lio te. ca. de. In g. en. (5). (Glucosa completamente filtrado). 39. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(51) ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. lio te. ca. de. In g. en. (Balanza analítica). Bi b. (Inoculo para el acido Láctico). 40. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(52) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ie. ría. Q. uí m. ica. (6). Bi b. lio te. ca. (7). de. In g. en. (Esterilización del acido láctico). (Filtración del acido lactico). 41. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(53) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. en. ie. ría. Q. uí m. ica. (8). de. In g. (Concetración del acido Láctico). Bi b. lio te. ca. (9). (Titulación del Acido Láctico con NaOH). 42. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(54) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. uí m. ica. (10). ie. (Preparación de biopolímero y puesto en la. In g. en. luna de reloj). Bi b. lio te. ca. de. (11). (Secado del biopolimero) 43. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(55) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. en. ie. ría. Q. uí m. ica. (12). Bi b. lio te. ca. de. In g. (13). (Adición del bioplastico ,a 50 ml de solución buffer T= 82 ºC) 44. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(56) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. (14). biodegradación). Bi b. lio te. ca. (Bioreactor un dia despues de la. 45. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(57) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. ica. (15). Bi b. (Biorreactor dos dias despues de la biodegradación). 46. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(58)