Diseño de un proceso para obtener aceite esencial y bioetanol a partir de cáscara de naranja [recurso electrónico] / José Ramón Ayala Bautista ; directora Gisela Montero Alpírez, codirector Héctor Enrique Campbell Ramírez.

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería.

Tesis (Doctorado) - Universidad Autónoma de Baja California Instituto de Ingeniería, Mexicali, 2017;

Incluye referencias bibliográficas.

Con la finalidad de producir alimento para la creciente población mundial, anualmente se generan millones de toneladas de distintos alimentos: carnes, productos lácteos, frutas y verduras por mencionar algunos. Cada una de estas industrias genera diversos residuos. En el caso de la producción de frutas, se toma en cuenta específicamente la naranja, que en 2014 fue de 70.85 Mt.
Actualmente, el aprovechamiento del residuo de cítricos gira en la elaboración de alimento para ganado y en la extracción de aceites esenciales. Sin embargo, otra aplicación del residuo consiste en su utilización para la producción de bioetanol. Las etapas para un proceso que aproveche la cáscara de naranja y produzca bioetanol se encuentran: pretratamiento, hidrólisis, fermentación y purificación. Este trabajo presenta los resultados experimentales del pretratamiento de la cáscara de naranja y su hidrólisis para la conversión de la hemicelulosa en glucosa y fructosa. Posteriormente, con los datos experimentales obtenidos se desarrolló un modelo para estimar la capacidad de producción anual de bioetanol en Mexicali, a partir de cáscara de naranja. Para el pretratamiento se realizó una hidrodestilación, a razón de 1:7 material vegetal con agua. En el caso de la hidrólisis, se optó por la vía con H2SO4 diluído, además se creó un diseño de experimentos del tipo factorial de 3 vías, con la concentración de H2SO4, la temperatura y tiempo de hidrolizado. Como variable de respuesta se midió la concentración de glucosa y fructosa en espectroscopía de UV-visible. Durante estos procedimientos, se analizaron la morfología y la composición del residuo de cáscaras de naranja en SEM-EDS para validar la información del diseño de experimentos, antes y después de la hidrólisis. Las etapas de fermentación y de purificación se modelaron usando el software comercial Aspen Plus®, en ellas se usó la levadura Saccharomyces cerivisiae como medio fermentativo y el compuesto etilenglicol como agente separador en el azeótropo formado por el etanol agua. La composición elemental de la cáscara de naranja se identificó como 58-72% C y 27-40% de O, el resto se atribuye a componentes como Al o Ca antes de ser sometida a la hidrólisis con ácido diluído. Después, la composición cambia hasta 65% de C, 25% de O y el resto se atribuye a componentes como Na, S o Al. Los niveles donde se produjo la mayor conversión de glucosa fueron con una concentración de H2SO4 0.5% v/v, 125°C y 120 2 minutos de operación. Con base en los resultados obtenidos, se estimó que en Mexicali existe el potencial para generar 170,557.2 kg de aceite esencial en un año de operación, 1,367,684 kg de sucrosa y 574,264.4 kg de glucosa, así como 64,866 kg de etanol como producto final.