Discusión de resultados

Como objetivo general se consideró el de determinar el efecto de la temperatura, pH y dosis de celulosa en la concentración de glucosa producida por hidrólisis de residuos de maíz morado, en nuestra tesis se investigó las condiciones óptimas basándonos en los estudios previos y siguiendo el proceso de pretratamiento y de hidrólisis enzimatica donde la temperatura, pH y dosis de celulasa resultaron 55 °C, 5.5 y 0.25 mL/L, respectivamente; estas condiciones son diferentes a los determinados por investigaciones como Wang et al. (2020), Santamaria Vilca (2019) y Lancho Ruiz (2015).

La razón principal de las diferencias es que no hay una investigación que utiliza como materia prima los residuos de maíz morado, existen estudios con maíz y otros residuos que utilizan diferentes pretratamientos, enzimas y/o condiciones de temperatura, pH y dosis de la enzima en la hidrólisis. Respecto a la concentración de azucares reductores, en la investigación se obtuvo como máximo 14.459 g/L a partir de 25 g/L de residuos de maíz morado, mientras que Wang et al. (2020) y Lancho Ruiz (2015) obtuvieron mayores niveles a otras condiciones.

Los resultados obtenidos a partir de las investigaciones halladas se ha obtenido que nuestros resultados para determinar las condiciones óptimas en la obtención de

glucosa, fueron logradas a bajas temperaturas (55 °C) y utilizando un menor volúmen de H2SO4 (1%) a diferencia de la investigación “Efecto de la concentración de ácido fosfórico y tiempo de hidrólisis en la obtención de azúcares reductores de grano de maíz (Zea mays) morado cocido” de (Santamaria Vilca, 2019), donde los valores óptimos para la máxima obtención de azúcares reductores se encuentron entre 3.5-4.5% p/p de ácido fosfórico y 121 °C de temperatura. Se podría considerar que para esta diferencia de resultados sea porque en nuestra tesis se utilizaron enzimas las cuales han favorecido la hidrólisis; logrando una rápida reacción a una menor temperatura y utilizando un menor porcentaje de concentración del ácido sulfúrico, en varias investigaciones se ha utilizado enzimas en el proceso de la hidrólisis a diferentes concentraciones.

La eficiencia de la hidrólisis enzimática, como lo indicó (Binod et al., 2019, pp.

454–455), está relacionado al sustrato (biomasa que se utiliza), enzimas y reactor que se utiliza para la hidrólisis. Respecto a las enzimas utilizadas, es normal utilizar diferentes enzimas porque cada uno tiene diferentes objetivos y con ello se logra mejores rendimientos en la producción de glucosa en la hidrolisis, por ejemplo, como lo indicó Papoutsis et al. (2021) la α-amilasas hidrolizan los enlaces glucosídicos α-1,4 en el almidón y se produce la maltosa, maltotriosa, maltotetraosa, maltodextrinas y glucosa.

Las glucoamilasas, como indicaron Sauer et al. (2000), catalizan la hidrólisis de los enlaces glucosídicos α-1,4 y α-1,6 para liberar β-D-glucosa de los extremos no reductores del almidón y poli y oligosacáridos. Finalmente, las celulasas “hidrolizan los enlaces β-1,4-D-glucano en la celulosa para producir glucosa, celobiosa y oligosacáridos” (Patel et al., 2019, p. 402). Otro aspecto relacionado a las enzimas es que tienen diferentes rangos o intervalos de operación (temperatura, pH y dosis);

considerando que las condiciones afectan en la actividad de la enzima, para determinar los niveles a evaluar en la investigación se consideró la intersección de los valores dados en las fichas técnicas de las enzimas.

Es necesario garantizar la disponibilidad de este residuo como materia prima, para la producción de glucosa y sus derivados a partir de los residuos de maíz morado y que esto sea sostenible en el tiempo, lo cual es posible debido a que del maíz morado básicamente se utiliza el colorante y la parte sólida del grano es desechado en los botaderos o algunas veces lo utilizan como alimento para animales menores. Respecto a la cantidad que se siembra, MINAGRI (2012) reportó que en el Perú se siembra 5000 ha y con ello se dispondría aproximadamente entre 25 000 a 30 000 TM de este residuo.

Los lugares de siembra son especialmente en Arequipa, Ica, Lima, Huánuco, Cajamarca y Ayacucho.

CONCLUSIONES

1. La dosis de celulasa, [temperatura]², [pH]² y [dosis de celulasa]² influyen en la concentración de azucares reductores en la hidrólisis enzimática de los residuos de maíz morado pretratados. A las condiciones óptimas, la concentración de glucosa estimada por el método de superficie de respuesta fue 16.92 ±1.00 g/L.

2. La temperatura en la hidrolisis de los residuos del maíz morado para la producción de glucosa fue 55 °C. La concentración de glucosa en la hidrólisis fue 14.04, 11.09 y 13.62 g/L a 55, 60 y 65 °C, respectivamente.

3. El pH óptimo en la hidrolisis de los residuos del maíz morado para la producción de glucosa fue 5.5. La concentración de glucosa en la hidrólisis fue 13.30, 12.00 y 12.75 g/L a 3.5, 4.5 y 5.5 °C, respectivamente. El pH al aproximarse al valor de 5.5 incrementa la concentración de azucares reductores.

4. La dosis óptima de celulasa en la hidrolisis de los residuos del maíz morado para la producción de glucosa fue 0.25 mL/L. Con los niveles de concentración de celulasa estudiados 0.25, 0.50 y 0.75 mL/L se han obtenido concentraciones de glucosa de 14.33, 12.26 y 11.27 g/L respectivamente, de lo que se deduce que a mayor dosis de celulasa disminuye la concentración de los azucares reductores.

5. La mayor concentración de glucosa en la hidrólisis de residuos de maíz morado fue 14.50 g/L a la temperatura, pH y dosis de celulasa de 60 °C, 5.5 y 0.25, respectivamente.

RECOMENDACIONES

1. Investigar el efecto de la carga de sólidos en el pretratamiento e hidrólisis enzimática de los residuos de maíz morado y otras biomasas.

2. Estudiar la cinética del pretratamiento e hidrólisis de los residuos de maíz morado y otros residuos lignocelulósicas.

3. Investigar la destilación de la mezcla de los residuos de maíz morado hidrolizados.

4. Evaluar el efecto de los impulsores del reactor como mezcladores de varillas y helicoidales.

5. Utilizar otras biomasas como residuos de cocina que tienen características potenciales para ser utilizado en la producción de bioetanol de segunda generación.

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ANEXOS Anexo A: Fotografías de los experimentos Figura 27

Muestras de los residuos de maíz morado

Figura 28

Cubetas con contenido de las muestras para la curva estándar

Figura 29

Solución de H2SO4 al 0.1% v/v para el pretratamiento ácido de los residuos de maíz morado

Figura 30

Hidrólisis enzimática de los residuos de maíz morado

Figura 31

Toma de 1 mL del líquido de la hidrólisis para la determinación de los azucares reductores por el método DNS