Trabajo Fin de Grado
Valorización del extrusionado de fresa residual mediante digestión anaerobia. Optimización del proceso con elementos trazas
Autor/es | Jiménez Páez, Elena |
Director | González Fermoso, Fernando
Rodríguez Galán, Mónica |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental |
Fecha de publicación | 2020 |
Fecha de depósito | 2020-12-16 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería Química |
Resumen | España es uno de los principales países productores de fresa en el mundo, es debido a su elevada
producción que la mayor parte de la fresa se vende como fruta fresca, pero existe una alternativa para aquella
fruta que ... España es uno de los principales países productores de fresa en el mundo, es debido a su elevada producción que la mayor parte de la fresa se vende como fruta fresca, pero existe una alternativa para aquella fruta que no se pueda comercializar en el mercado fresco. El 21% de la producción de fresa se destina para la transformación de productos derivados, como sería la producción de mermelada, yogur y saborizantes. Para la generación de estos productos derivados se produce un residuo denominado extrusionado de fresa residual que normalmente se destina a vertederos. En este trabajo se ha considerado la reutilización del residuo de la fresa generado por la empresa HUDISA (Huelva), el cual se ha sometido a dos pretratamientos y al caracterizado correspondiente. El extrusionado de fresa residual contiene gran cantidad de compuestos bioactivos como fenoles y azúcares, es por eso por lo que se le realizan los pretratamientos hidrotérmicos, ya que permite la solubilización de estos, y así se facilita su extracción posterior. Se han realizado dos pretratamientos hidrotérmicos, uno a 170 ºC durante 60 minutos y el otro denominado steam explotion a 220 ºC durante 5 minutos. Tras el pretratamiento hidrotérmico y la extracción de los compuestos bioactivos se procede a realizar un proceso de digestión anaerobia en reactores semi-continuos y así poder obtener energía con la producción de biogás. Este proyecto de digestión anaerobia ha tenido una duración de 312 días hábiles, de los cuales este trabajo se refiere a los últimos 75 dias (209-312), donde se han realizado por triplicado la adición de los pretratamientos hidrotérmicos obtenidos variando la velocidad de carga orgánica para así observar el comportamiento que tenían los reactores y sus variaciones en la caracterización de estos. La velocidad de carga orgánica (VCO) que mejor se adecuó a la producción del reactor en el caso del pretratamiento hidrotérmico de 170 ºC fue 1,25 VCO produciendo una cantidad de biogás de 242 ± 31 mL/g SV·d. El día 251 del proyecto se decidió añadir 5 mg/L de níquel para comprobar si se producía un aumento en la producción de biogás, ya que en trabajos anteriores se había llevado a cabo la adición de metales traza en BMP de 250 mL y provocó un aumento en la producción, es por eso que se decidió probar en reactores de mayor capacidad y poder comprobar si el níquel mejoraba la producción en una escala mayor. En el caso del pretratamiento hidrotérmico de 170 ºC, los valores de producción de metano antes de la inyección de níquel eran de 221 ± 32 mL/g SV·d a 1,25 VCO y tras la inyección de níquel bajó a 47 ± 56 mL/g SV·d. El día 308 del proyecto se concluyó en funcionamiento de los reactores de 220 ºC y debido al Covid-19 el día 312 de esta experiencia finalizó el funcionamiento de los reactores de 170 ºC. Spain is one of the main strawberries producing countries in the world. Due to its high production, most of strawberries are depleted as fresh fruit. Moreover, an alternative is possible for the fruit that is not suitable ... Spain is one of the main strawberries producing countries in the world. Due to its high production, most of strawberries are depleted as fresh fruit. Moreover, an alternative is possible for the fruit that is not suitable for selling in the fresh-fruit market. 21% of the strawberry production ends up as derivate products, such as jam, yogurt, and flavorings. In addition, as a result of the production of the derivate products, a byproduct named residual strawberry extrusion is generated and used for landfills. The residual strawberry extrusion produced by the HUDISA industry, located in Huelva, has been reutilized in this work to perform pretreatments and characterization research. First, two hydrothermal pretreatments have been performed at different temperatures and residence times (170 ºC, 60 min, and 220 ºC, 5 min). The Residual strawberry extrusion is composed of bioactive compounds (phenols and sugars). Bioactive compounds become soluble due to the hydrothermal pretreatment, in order to facilitate their subsequent extraction. Secondly, the resultant product of the previous treatments are submitted to an anaerobic digestion process, carried out in semi-continuous reactors, and the energy necessary is produced by biogas. The total duration of the project has been 312 active days. In this work, the results obtained in the last 75 active days (209-312) has been developed. In this period the addition of hydrothermal pretreatment has been triplicated by varying the organic loading speed to observe the behavior of the reactors and their variations of the characterization. Midway through the period, we decided to add 5 mg/L of nickel to perform improvement in the reaction speed and consequently increase the biogas production. In previous works, the addition of trace metals in 250 mL BMP had been carried out and caused an increase in production, it is the reason that we decided to test in higher capacity reactors and to be able to check if nickel improved production on a scale higher. In the case of the first hydrothermal pretreatment at 170 ºC, the methane production values were around 221 ± 32 mL/g SV·d to 1,25 ORL, prior to nickel injection. After the nickel injection, the production values dropped to 47 ± 56 mL/g SV·d, taking into consideration the variation of the organic load rate. Finally, in the case of hydrothermal pretreatment at 220 ºC, the methane production was 97 ± 32 mL/g SV·d to 0,75 ORL, prior to nickel injection. After the nickel injection, these values increased to 130 ± 45 mL/g SV·d. In the reactors where the hydrothermal pretreatment had undergone a temperature of 220ºC, the productivity and characterization were not appropriate. The microorganisms were dying, which concluded in us switching off the operation in the reactors by the 308 th day. As a result of Covid-19, this experience ended the operation of the reactors that were operating at 170 ºC, by the 312th day. |
Cita | Jiménez Páez, E. (2020). Valorización del extrusionado de fresa residual mediante digestión anaerobia. Optimización del proceso con elementos trazas. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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