http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/50512 Ingeniería Química Wed, 08 Jul 2026 02:25:40 GMT 2026-07-08T02:25:40Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69244 Modelado y análisis tecno-económico de la producción de biosurfactantes a partir de aguas residuales agroindustriales Vera Cervantes, Diego Andrés; Venegas Gallo, Jenny María, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. Los biosurfactantes representan una alternativa sostenible a los tensoactivos sintéticos, destacando por su biodegradabilidad, baja toxicidad y amplia aplicabilidad industrial y ambiental, alineándose con los principios de la economía circular. Este estudio evalúa la viabilidad técnica y económica de producir surfactina valorizando aguas residuales del lavado de quinua, mediante un proceso de fermentación utilizando la cepa Bacillus subtilis. A través de la integración de datos experimentales y la simulación en SuperPro Designer®, se modeló el proceso a escala industrial, analizando los balances de materia, el rendimiento y la programación de lotes. A nivel experimental, se demostró que el control del suministro de oxígeno es el parámetro crítico para el metabolismo de Bacillus subtilis. Se evidenció que las condiciones de limitación de oxígeno favorecen la ruta de síntesis de metabolitos secundarios, logrando una reducción de la tensión superficial hasta 41,9 mN/m y una concentración de surfactina de 270 mg/L; un valor significativamente superior a los 150 mg/L obtenidos en sistemas aireados, donde el carbono se destinó principalmente al crecimiento microbiano. Basado en estos hallazgos, la simulación industrial validó la factibilidad técnica del escalamiento para obtener un producto al 90 % de pureza. El diseño integró eficazmente las etapas de fermentación y purificación (downstream), cerrando el balance de masa con un error inferior al 1 % y reportando un rendimiento de 0,241 kg de surfactina por kg de glucosa convertida. El análisis operativo confirmó la posibilidad de mantener ciclos de producción estables de 10 a 11 días sin cuellos de botella críticos. Desde la perspectiva financiera, el proyecto se confirma como una inversión robusta y rentable. A pesar de requerir un capital inicial de 15,48 millones de dólares, justificado por la alta tecnología de separación requerida, el proceso logra un costo unitario competitivo de 59,81 $/kg que permite un margen bruto saludable. Los indicadores de rentabilidad son concluyentes: con un Valor Actual Neto (VAN) de 11,81 millones de dólares y una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 18,01 %, el proyecto garantiza la recuperación de la inversión en 4,15 años y la generación sostenida de valor económico. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69244 2026-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69243 Uso de desechos de banano para la producción biotecnológica de ácido láctico Paladines Bran, Marina Elizabeth; Viteri Vera, Estefano Javier; Mendoza Solorzano, María Lourdes, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. Banana peel is an agro-waste generated in large volumes and often underutilized. This work develops and evaluates an integrated biotechnological process to produce lactic acid (LA) from this substrate, under the hypothesis that prior enzymatic saccharification increases fermentation yield and represents a more sustainable alternative for applications in bioplastics and packaging. Solid-state fermentation was carried out using five fungal strains, enzymatic extracts were obtained, and saccharification was performed by comparing, as a physical pretreatment, dryed and milled peel (flour) versus a blended peel substrate. Subsequently, lactic fermentation was conducted with Lactiplantibacillus plantarum. Trametes sanguinea stood out for its glucoamylase (33.631 U/mL), laccase (8.096 U/mL), and cellulase activities (6.464 FPU/mL). The flour-form substrate produced 25.973 g/L of fermentable sugars, higher than the blended substrate (1.358 g/L). LA production using the flour reached 2.6 g/L (7.8 g LA/kg substrate), equivalent to a 39.3% increase compared to the enzyme-free control. It is concluded that the integrated approach is technically feasible and that the drying and milling pretreatment combined with enzymatic saccharification improves process conversion. Keywords: Agro-wastes, enzymatic saccharification, solid-state fermentation, lactic acid, bioplastics. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La cáscara de banano es un residuo agroindustrial generado en grandes volúmenes y subutilizado. El presente trabajo desarrolla y evalúa un proceso biotecnológico integrado para producir ácido láctico (AL) a partir de este sustrato, bajo la hipótesis de que la sacarificación enzimática previa incrementa el rendimiento fermentativo y representa una alternativa más sostenible para aplicaciones en bioplásticos y empaques. Se ejecutó una fermentación en estado sólido con cinco cepas fúngicas, se obtuvieron extractos enzimáticos y se realizó una sacarificación comparando, como pretratamiento físico, el secado y molienda (harina) de la cáscara frente a un licuado de la misma. Posteriormente, la fermentación láctica se realizó con Lactiplantibacillus plantarum. El hongo Trametes sanguínea destacó por su actividad de glucoamilasas (33.631 U/mL), lacasas (8.096 U/mL) y celulasas (6.464 FPU/mL). El sustrato en forma de harina generó 25.973 g/L de azúcares fermentables, superior al licuado (1.358 g/L). La producción de AL con la harina alcanzó 2.6 g/L de fermento (7.8 g AL/kg sustrato), equivalente a un aumento del 39.3% respecto al control sin enzimas. Se concluye que el enfoque integrado es técnicamente viable y que el pretratamiento de secado y molienda junto a la sacarificación enzimática mejoran la conversión del proceso. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69243 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69242 Determinación del potencial antifúngico y antioxidante del hidrolato de Thymus vulgaris pretratado con DIC frente a fitopatógenos agrícolas Berrezueta Morales, Jesús Miguel; Flores Valarezo, Geanella Melissa; Manzano Santana, Patricia Isabel, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. This project evaluates the effect of Instantaneous Controlled Decompression (ICD) pretreatment on the antioxidant capacity and antifungal activity of Thymus vulgaris hydrosol, with the aim of improving the release of bioactive compounds and analyzing its potential agrobiological application. The hypothesis is that DIC pretreatment increases the concentration of phenolic compounds and flavonoids, justifying its use as a sustainable alternative in the control of phytopathogens. Thyme samples were subjected to DIC pretreatments varying pressure and time, followed by hydrodistillation to obtain the hydrolate. Colorimetric methods (TPC, TFC, DPPH, ABTS, and FRAP), HPLC-DAD analysis for the phenolic profile, and in vitro antifungal assays by agar diffusion against Fusarium sp. and Lasiodiplodia theobromae were applied. DIC pretreatment increased antioxidant capacity to values higher than the control, with coefficients of determination R² between 0.753 and 0.845 for the statistical models. Phenolic compounds such as quercetin (3.08 mg/L), kaempferol (1.92 mg/L), and apigenin (2.71 mg/L) were detected by HPLC. In contrast, antifungal activity was limited, with minimal or no inhibition against L. theobromae and low inhibition against Fusarium sp with inhibition percentages ranging from 24.3% to 31.5%, showing a difference compared to the control without DIC (45.4%). It is concluded that DIC pretreatment improves the release of antioxidant compounds but does not significantly enhance the antifungal activity of the hydrolate under the conditions evaluated, highlighting the need to optimize the process or combine it with concentration strategies. Keywords: Metabolites, inhibition, flavonoids, colorimetric, agroindustry. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente proyecto evalúa el efecto del pretratamiento por Descompresión Instantánea Controlada (DIC) sobre la capacidad antioxidante y la actividad antifúngica del hidrolato de Thymus vulgaris, con el objetivo de mejorar la liberación de compuestos bioactivos y analizar su potencial aplicación agrobiológica. Se plantea la hipótesis de que el pretratamiento DIC incrementa la concentración de compuestos fenólicos y flavonoides, justificando su uso como alternativa sostenible en el control de fitopatógenos. Las muestras de tomillo fueron sometidas a pretratamientos DIC variando presión y tiempo, seguido de hidrodestilación para la obtención del hidrolato. Se aplicaron métodos colorimétricos (TPC, TFC, DPPH, ABTS y FRAP), análisis HPLC-DAD para el perfil fenólico y ensayos antifúngicos in vitro mediante difusión en agar frente a Fusarium sp. y Lasiodiplodia theobromae. El pretratamiento DIC incrementó la capacidad antioxidante hasta en valores superiores al control, con coeficientes de determinación R² entre 0.753 y 0.845 para los modelos estadísticos. Se detectaron compuestos fenólicos como quercetina (3.08 mg/L), kaempferol (1.92 mg/L) y apigenina (2.71 mg/L) mediante HPLC. En contraste, la actividad antifúngica fue limitada, observándose inhibición mínima o nula frente a L. theobromae y baja inhibición frente a Fusarium sp con porcentajes de inhibición desde 24.3% a 31.5%, mostrando su diferencia con respecto al control sin DIC (45.4%). Se concluye que el pretratamiento DIC mejora la liberación de compuestos antioxidantes, pero no potencia significativamente la actividad antifúngica del hidrolato bajo las condiciones evaluadas, lo que evidencia la necesidad de optimizar el proceso o combinarlo con estrategias de concentración. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69242 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69241 Evaluación de la destilación de Thymus vulgaris para el aprovechamiento del hidrolato como bioinsumo agrícola Montalvo Burgos, Angel Mauricio; Manzano Santana, Patricia Isabel, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. The increasing demand for synthetic pesticides and the need for sustainable alternatives have driven the study of thyme hydrosol, considered a by-product of the distillation process, due to its content of bioactive compounds with antioxidant, antimicrobial, and antifungal properties. This study aims to improve the quality of thyme hydrosol through the optimization of steam distillation and the evaluation of its economic feasibility at an industrial scale. For this purpose, a response surface methodology was applied, considering distillation time and the plant material-to-water ratio as independent variables, and hydrosol yield and antioxidant activity determined by the ABTS method as response variables, optimized using the desirability function. The results indicated optimal operating conditions of 0,732 h distillation time and a plant material-to-water ratio of 1:5,9 (w/v), under which an antioxidant activity of 4,95 mmol TE/L of hydrosol was achieved. Industrial-scale projection, simulated in Aspen Plus and economically evaluated using CAPCOST 2017, demonstrated the feasibility of the process, with a net present value index of 6,62, a payback period of 1,31 years, and an internal rate of return of 76,00 %. It is concluded that the studied variables are significant and that thyme hydrosol shows high potential as a sustainable agricultural bioinput at the commercial level. Keywords: Thyme, Response Surface Methodology (RSM), ABTS, economic feasibility. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La creciente demanda de pesticidas sintéticos y necesidad de alternativas sostenibles impulsan el estudio del hidrolato de tomillo, considerado un residuo del proceso de destilación, por su contenido de compuestos bioactivos con propiedades antioxidantes, antimicrobianas y antifúngicas. Este trabajo tiene como objetivo mejorar la calidad del hidrolato mediante la optimización del proceso de destilación por arrastre de vapor y la evaluación de su viabilidad económica a escala industrial. Para ello, se aplicó la metodología de superficie de respuesta, considerando como variables independientes el tiempo de destilación y la relación materia vegetal–agua, y como respuestas el rendimiento del hidrolato y la actividad antioxidante determinada por el método ABTS, optimizadas mediante la función de deseabilidad. Los resultados indicaron condiciones óptimas de operación de 0,732 h de tiempo de destilación y una relación materia vegetal–agua de 1:5,9 (p/v), bajo las cuales se obtuvo una actividad antioxidante de 4,95 mmol TE/L de hidrolato. La proyección a escala industrial, simulada en Aspen Plus y evaluada económicamente con CAPCOST 2017, evidenció la viabilidad del proceso, con un índice de valor actual de 6,62, un período de recuperación de la inversión de 1,31 años y una tasa de interna de retorno de 76,00%. Se concluye que las variables estudiadas son significativas y que el hidrolato de tomillo presenta un alto potencial a nivel comercial como bioinsumo agrícola sostenible. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69241 2025-01-01T00:00:00Z