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Desarrollo de un modelo de simulación para cuantificar monosacáridos e inhibidores mediante conversión de carbono elemental en hidrólisis térmica de cascarilla de arroz

Abstract:

En el presente proyecto de investigación se estudió la producción de monosacáridos (azúcares reductores) y productos inhibidores (furfural e hidroximetilfurfural) generados en el proceso de hidrólisis de cascarilla de arroz (biomasa). Se realizó un proceso de hidrólisis utilizando un reactor de acero tipo batch, mediante un diseño Box Behnken a diferentes condiciones de temperatura (100 a 150°C), tiempo de operación (1 a 11 min), concentración de ácido (0 a 1%) y concentración de biomasa (0,5 a 1,5%). La determinación de monosacáridos obtenidos se analizó a partir de lecturas de carbono orgánico disuelto (DOC por sus siglas en inglés), y para determinar furfural e hidróximetilfurfural se examinaron a partir de análisis espectrofométricos. Mediante los resultados obtenidos se realizó un modelo simulación del proceso con diferentes condiciones de los factores a partir el uso de las ecuaciones matemáticas de cada una de las variables de interés obtenidas en los diferentes análisis de varianza. Las ecuaciones matemáticas para el modelo de simulación fueron significativas, con coeficientes de determinación ajustados (R2 ajustado) de 85,1%, 82,43% y 91,52% para carbono orgánico disuelto, hidroximetilfurfural y furfural respectivamente. Los niveles óptimos para generación de monosacáridos disueltos fueron de 6,82minutos, 149,6°C, 0,86% de concentración de ácido y 1,48% de concentración de biomasa, obteniendo 34,46% de monosacáridos. Se determinó la cantidad de productos inhibidores, obteniendo valores máximos de 0,288% y 0,025% para hidróximetilfurfural y furfural. Todos estos efectos permiten describir el proceso de producción de monosacáridos a partir del residuo de producción de arroz pilado.