http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68162 Maestría en Ingeniería Química con mención en Biotecnología Mon, 06 Jul 2026 07:15:09 GMT 2026-07-06T07:15:09Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69271 Efecto de aditivos minerales sobre la velocidad de generación de biogás durante la digestión anaerobia de residuos agrícolas de banano Villa Álvarez, Pablo Anthony; Mendoza Solorzano, María de Lourdes, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. Circular economy and bioeconomy converge to valorize biological waste within the framework of ecological transition, promoting its transformation into biobased products and biofuels. In this study, granular-activated carbon (GAC) in two mesh sizes (4×8 and 8×20), powdered-activated carbon (PAC), and natural mordenite-type zeolite (MZ) were tested as additives during the mesophilic anaerobic digestion of banana peel and pulp agro-wastes. Automated biomethane potential assays, kinetic modeling, and 16S rRNA sequencing were performed to evaluate the impact of the additives on biogas production and microbial community structure. Results showed that MZ and GAC_4×8 enhanced the biogas yield by 25% for banana pulp, reaching 669.5 and 662.3 mL gTVS⁻¹, respectively. For banana peel, maximum yields of 541.4 and 540.2 mL gTVS⁻¹ were achieved with MZ and GAC_4×8, representing an increase of 16% over the control reactor. PAC and GAC_8×20 did not result in significant improvements. The highest biogas production rates were observed with GAC_4×8, reaching 54.4 mL gTVS⁻¹·h⁻¹ for pulp and 60.9 mL gTVS⁻¹·h⁻¹ for peel. Microbial analysis revealed a core fermentative phylum composition for all reactors, particularly Proteobacteria, Chloroflexi, and Euryarchaeota. MZ promoted the relative abundance of hydrogenotrophic methanogens (Methanothermobacter, Methanospirilum) and amino acid-degrading bacteria (Syntrophorhabdus). GAC_4×8 selectively enriched direct interspecies electron transfer (DIET) related taxa such as Methanothrix and Syntrophomonas. These results highlight the relevance of additive type in enhancing the efficiency of anaerobic digestion for agricultural waste. Keywords: Biogas, Anaerobic digestion, Biomethane Potential, 16S rRNA analysis CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. En el marco de la transición ecológica, la economía circular y la bioeconomía convergen en estrategias orientadas a la valorización de residuos biológicos, promoviendo su transformación en productos biobasados y biocombustibles. En este estudio, se evaluó el efecto de aditivos durante la digestión anaerobia mesofílica de residuos de pulpa y cáscara de banano, empleando: carbón activado granular (CAG) en dos tamaños de malla (4×8 y 8×20), carbón activado en polvo (CAP) y zeolita natural tipo mordenita (ZM). Se realizaron ensayos automatizados de potencial bioquímico de metano, modelado cinético y secuenciación del gen 16S rRNA para estudiar la producción de biogás y la estructura microbiana. Los resultados mostraron que ZM y CAG_4×8 aumentaron el rendimiento de biogás en un 25% para la pulpa de banano, alcanzando 669.5 y 662.3 mL gSVT⁻¹, respectivamente. Para la cáscara, se obtuvieron rendimientos máximos de 541.4 y 540.2 mL gSVT⁻¹ con ZM y CAG_4×8, lo que representó un incremento del 16% respecto al reactor de control. CAP y CAG_8×20 no generaron mejoras significativas. Las mayores tasas de producción de biogás se obtuvieron con CAG_4×8, alcanzando 54.4 (pulpa) y 60.9 (cáscara) mL gSVT⁻¹·h⁻¹. El análisis microbiano reveló una composición filogenética común entre los reactores, dominada por Proteobacteria, Chloroflexi y Euryarchaeota. ZM promovió metanógenos hidrogenotróficos (Methanothermobacter, Methanospirillum) y bacterias degradadoras de aminoácidos (Syntrophorhabdus). CAG_4×8 enriqueció selectivamente taxones asociados con la transferencia directa de electrones (DIET), como Methanothrix y Syntrophomonas. Estos resultados destacan la relevancia del tipo de aditivo en la mejora de la eficiencia de la digestión anaerobia de residuos agrícolas. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69271 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69270 Optimización del proceso de extrusión para la producción de un snack extruido libre de gluten fortificado con harina de cascara de plátano y derivados de quinua Terán Guerra, Jonathan Hernán; Tinoco Caicedo, Diana Lucia, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. The utilization of agro-industrial residues with high nutritional value constitutes a relevant strategy to mitigate environmental impacts while generating functional inputs with added value for the food industry. This study focused on optimizing the extrusion process for the production of a gluten-free snack formulated with corn grits, quinoa flour, quinoa puffing by-products, and green banana peel flour. Response Surface Methodology (RSM) was applied to determine the effects of barrel temperature zones (R₁–R₄) and screw speed (SS) on the product’s technological properties, including expansion index, bulk density, protein content, and hardness. The statistical model indicated that the optimal conditions were located within an intermediate temperature range (70–90 °C in R₁, 80–100 °C in R₂, 120–140 °C in R₃, and 140–160 °C in R₄), and a screw speed between 200 and 240 rpm. Model validation yielded an overall error of 18.83%, demonstrating adequate agreement between predicted and experimental values. Under these conditions, the snack exhibited suitable expansion, good texture, protein stability, and favorable sensory acceptability. These findings demonstrate the feasibility of incorporating agro-industrial by-products into gluten-free extruded formulations, contributing to sustainability, technological innovation, and the integral valorization of agricultural biomass. Agroindustrial by-products; Gluten-free extruded snack; response surface methodology; fxtrusion processing; functional ingredients; banana peel flour; optimization. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El aprovechamiento de residuos agroindustriales con alto valor nutritivo constituye una estrategia relevante para mitigar impactos ambientales y generar insumos funcionales con valor agregado para la industria alimentaria. Este estudio se centró en la optimización del proceso de extrusión para la obtención de un snack libre de gluten formulado con grits de maíz, harina de quinua, subproductos del inflado de quinua y harina de cáscara de plátano verde. Se aplicó la metodología de superficie de respuesta (RSM) a fin de determinar el efecto de la temperatura en las zonas del barril (R₁–R₄) y de la velocidad del tornillo (VT) sobre propiedades tecnológicas del producto, incluyendo índice de expansión, densidad aparente, contenido proteico y dureza. El modelo estadístico indicó que las condiciones óptimas se encuentran en un rango intermedio de temperaturas (70–90 °C en R₁, 80–100 °C en R₂, 120–140 °C en R₃ y 140–160 °C en R₄) y una VT entre 200 y 240 rpm. La validación mostró un error global del 18,83 %, evidenciando concordancia adecuada entre predicciones y resultados experimentales. Bajo estas condiciones, el snack exhibió expansión adecuada, buena textura, estabilidad proteica y aceptabilidad sensorial favorable. Los hallazgos demuestran la viabilidad de incorporar subproductos agroindustriales en formulaciones extruidas sin gluten, con beneficios en sostenibilidad, innovación y aprovechamiento integral de biomasa agrícola. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69270 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69268 Desarrollo de una bebida energética natural rica en antioxidantes a base de especies amazónicas y residuos de cacao Muzzio Villafuerte, Marcela Denisse; Manzano Santana, Patricia Isabel, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. The present study focused on developing a prototype natural energy drink rich in antioxidants, formulated from guayusa (Ilex guayusa), açaí (Euterpe oleracea), and cocoa husk (Theobroma cacao) using a 3k factorial design as a healthier alternative to commercial energy drinks. Based on the chemical characterization of the experimental treatments, performed by UV–Vis spectrophotometry and HPLC, the formulation selected was the one that met the caffeine range specified by the Ecuadorian regulatory standard NTE INEN 2411 (200–350 mg/L) and exhibited a high content of bioactive compounds. The resulting beverage contained 218.10±4.41 mg/L caffeine; 3131.87±255.80 mg GAE/L total phenolics; 760.71±170.58 mg QE/L total flavonoids; 35.62±8.40 mg C3GE/L total anthocyanins; and an antioxidant activity by DPPH radical inhibition of 1201.46±61.97 mg TE/L, among other parameters. A SuperPro Designer® simulation was employed and validated with errors below 3% relative to experimental data, supporting its use for scale-up. A production capacity of 500 L per batch was projected, yielding an NPV of $3667000, an IRR of 35.77%, a ROI of 28.81%, and a payback period of 3.47 years, confirming the project’s feasibility and profitability. This study highlights the bioactive potential of these Amazonian species and agro-industrial by-products as sources of methylxanthines, phenolic acids, and flavonoids for the development of functional foods. Keywords: Energy Drink, Antioxidants, Guayusa (Ilex guayusa), Açaí (Euterpe oleracea), Cocoa Husk, Process Simulation CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La presente investigación se centró en formular un prototipo de bebida energizante natural rica en antioxidantes a base de guayusa (Ilex guayusa), açaí (Euterpe oleracea) y cascarilla de cacao (Theobroma cacao) mediante un diseño factorial 3k como alternativa saludable frente a las bebidas energéticas comerciales. A partir de la caracterización química de los tratamientos experimentales, la cual se realizó por espectrofotometría UV-Vis y HPLC, se escogió la formulación con el rango de cafeína establecido por la normativa de regulación ecuatoriana NTE INEN 2411 (200-350 mg/L) y con un alto contenido de compuestos bioactivos. La bebida presentó un contenido de cafeína de 218.10±4.41 mg/L; 3131.87±255.80 mg EAG/L de fenoles totales, 760.71±170.58 mg EQ/L de flavonoides totales; 35.62±8.40 mg EC3G/L de antocianinas totales y una actividad antioxidante por inhibición del radical DPPH de 1201.46±61.97 mg ET/L, entre otros. Se empleó una simulación en SuperPro Designer®, validada con errores menores al 3% frente a datos experimentales, lo que respalda su uso para el escalamiento. Se proyectó una producción de 500L/lote, obteniendo un VAN de $3667000, TIR de 35.77%, ROI de 28.81% y recuperación en 3.47 años, confirmando la viabilidad y rentabilidad del proyecto. El presente estudio resalta el potencial bioactivo de estas especies amazónicas y residuos agroindustriales como fuentes de metilxantinas, ácidos fenólicos y flavonoides en el desarrollo de alimentos funcionales Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69268 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69265 Evaluación del potencial de rendimiento de biocarbon para la remediación de suelos contaminados con hidrocarburos Marín Tapia, Darwin Henrry; Vera Villalobos, Joan Ramon, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. Oil production causes severe environmental impacts. This study evaluated the potential of biochars produced from local agro-industrial residues as a sustainable alternative for the remediation of these soils. Four biomasses (palm fiber, rice husk, sugarcane bagasse, and coffee husk) were selected from La Joya de los Sachas, Ecuador. The biomasses were subjected to physical and hydrothermal pretreatments, followed by pyrolysis at 400 and 500 °C. The adsorptive capacity of the biochars was initially evaluated through methylene blue adsorption tests. The outstanding biochar (derived from hydrothermally treated rice husk, HBCA) was selected for remediation experiments in soils contaminated with total petroleum hydrocarbons (TPH), including sandy loam soils contaminated with diesel and clayey soils with recalcitrant hydrocarbons and hydrocarbons from recent spills, with applications of 5, 10, and 15% (w/w) HBCA, monitoring TPH over 26 days. Methylene blue assays revealed that HBCA had the highest adsorption capacity (43 g solute/g adsorbent and 98% removal); in contaminated soils, the application of 15% HBCA resulted in a significant reduction of TPH: from 7684 mg/kg, 52% was removed in sandy loam soils; from 797 mg/kg, 19% was removed in clayey soils with recalcitrant hydrocarbons; and from 704 mg/kg, 15% was removed after 26 days, consistently outperforming the control and lower doses. Characterization of HBCA confirmed the presence of a porous structure and functional groups favorable for adsorption. Hydrothermal pretreatment followed by pyrolysis at 500 °C produced a rice husk biochar (HBCA) with exceptional properties for hydrocarbon adsorption. The results demonstrate that HBCA is a promising and low-cost adsorbent for the remediation of soils impacted by the petroleum industry in the Ecuadorian Amazon. This strategy not only valorizes agro-industrial residues for soil remediation but also offers an effective technology to overcome the limitations of conventional biological treatments in soils with persistent contaminants. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69265 2025-01-01T00:00:00Z