Ingeniería Bioquímica - Tesis

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Evaluación tecno-económica de producción y almacenamiento de hidrógeno verde para suministrar energía eléctrica a una escuela rural del pacífico colombiano.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Luna Cancimance, Karen Melissa; Ceballos Bermudez, Andrés; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Las Zonas no Interconectadas de Colombia (ZNI) están caracterizadas por tener una muy baja densidad poblacional, gran distancia hacía los principales centros urbanos y diferentes accidentes geográficos, lo que hace que los costos tanto financieros como ambientales, hagan difícil la conexión al Sistema Interconectado Nacional (SIN), por lo cual, las personas que las habitan no tienen acceso a la energía eléctrica constante y de calidad. Adicionalmente, la escasa investigación y desarrollo de las tecnologías de producción y almacenamiento de energía limitan las opciones de acceso a este servicio. Este documento contiene los resultados del proyecto de grado, enfocado en el estudio tecno-económico sobre la producción y almacenamiento de hidrógeno verde como vector energético, para suplir la demanda de energía de una escuela rural del pacífico, ubicada dentro de una ZNI, la cual se seleccionó y definió como caso de estudio. Se calculó la producción de hidrógeno necesaria para garantizar el suministro del servicio de energía, teniendo en cuenta la demanda diaria (20,17 kWh) y aprovechando el exceso de energía fotovoltaica de paneles solares. Empleando el software SuperPro Designer como herramienta de análisis computacional, se realizó la simulación y análisis de cuatro escenarios, de los cuales, se realizó análisis de sensibilidad para el escenario con mayor viabilidad (Escenario 3). Este estudio no comprendió aplicaciones ni aspectos de seguridad del hidrógeno.
Identificación molecular de hongos pertenecientes al filo Ascomycota : un desafío que sigue a flote
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Blanco Cruz, Liseth Dayanna; Osorio V., Liseth S.; Ramírez Castrillón, Mauricio; Asesor Tesis
El Departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi cuenta con un cepario de microorganismos en donde, parte de los hongos que componen la colección, aún no han sido identificados a nivel de género y especie. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue realizar la identificación molecular de hongos ascomicetos pertenecientes a la micoteca. Se reactivaron 20 cepas en agar PDA previamente conservados con aceite mineral a temperatura ambiente. Posteriormente se realizó su caracterización macroscópica y microscópica de algunos ejemplares para una verificación de identificaciones previas y clasificación inicial por fenotipos. Se realizó extracción de ADN genómico de las cepas fúngicas para seguidamente, amplificar y secuenciar la región ITS1-5.8S-ITS2 del ADNr usando la técnica PCR y secuenciación Sanger, respectivamente. Se identificaron catorce cepas a nivel de género mediante la comparación de secuencias contra las cepas de referencia, usando el algoritmo BLAST, y cinco de ellas fueron clasificadas a nivel de especie mediante análisis filogenético. La cepa EBB-62 no amplificó bajo las combinaciones de cebadores empleados en este estudio. Para este caso particular, se llevó a cabo un diseño experimental variando la concentración de la Taq polimerasa y condiciones del régimen de ciclado. Estos resultados aportan a la corrección de conservación de pureza de los aislados y brinda una metodología para la identificación a nivel de genero.
De residuos a material de embalaje biodegradable : acoplando la biomasa residual agroindustrial del Valle del Cauca con el crecimiento micelial.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Rodríguez Castaño, María Camila; Enríquez Medina, Isabel Fernanda; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Los materiales de empaque y embalaje de un solo uso presentan un gran impacto ambiental dada la cantidad de residuos generados y el considerable gasto energético durante su producción industrial. Como alternativa se encuentran los materiales biobasados obtenidos al cultivar el micelio de hongos sobre residuos lignocelulósicos. El presente proyecto está dirigido a crear un prototipo de material biodegradable, mediante el crecimiento de micelio de Pleurotus ostreatus y Trametes elegans en biomasa residual de cáscaras chontaduro y bagazo de caña de azúcar del Valle del Cauca, con potencial para reemplazar empaques plásticos. Para ello, se realizaron fermentaciones en estado sólido evaluando la cantidad de sustrato: 40 g y 20 g en proporción 1:1 y la cepa utilizada, esto con el fin de determinar cuáles son los más influyentes para el aumento de biomasa micelial. Los prototipos de materiales mostraron distintas propiedades asociadas a la densidad de crecimiento micelial y el grado de unión interfacial micelio-sustrato, asimismo la cantidad de sustrato de la matriz sólida influyó en el grado de colonización de la mismo. Los materiales obtenidos a partir de P. ostreatus demostraron ser poco resistentes al aplicar presión manual y presentaron una superficie firme y rugosa; sumado a esto, su baja densidad los convierte en potenciales aislantes térmicos. Contrariamente, los materiales a base de T. elegans resisten en mayor medida a la deformación manual y presentan cierto grado de flexibilidad, lo que sugiere que tendrían potencial aplicación como materiales de embalaje para productos electrónicos o como envases para alimentos.
Estrategias de microencapsulación de levaduras empleadas en secadores de lecho fluidizado
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Haya Mejia, Valentina; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Los alimentos formulados con levaduras como ingredientes probióticos constituyen una alternativa para complementar las necesidades nutricionales de diferentes animales. No obstante, el procesamiento de alimentos a menudo significa que, durante la fabricación del pellet, estos microorganismos se someten a tensiones físicas como altas presiones y temperaturas afectando su porcentaje de supervivencia por la agresividad de dicho tratamiento. Como solución a esto, se ha propuesto la microencapsulación de levaduras con técnicas como el recubrimiento en secadores de lecho fluidizado. Sin embargo, la información sobre las estrategias de uso de esta técnica para realizar la microencapsulación de estos microorganismos se encuentra dispersa. Por esta razón, en este trabajo se realizó una evaluación sistemática de literatura y un metaanálisis a partir de 31 estudios publicados sobre esta temática; con el fin de determinar, a partir de matrices DOFA, las implicaciones técnicas de implementar los diferentes métodos de recubrimiento en lecho fluidizado y al mismo tiempo mediante un análisis estadístico en RStudio evaluar el efecto de los materiales encapsulantes, utilizados en este proceso, sobre la estabilidad térmica de la levadura. Estos análisis permitieron identificar que el método de recubrimiento por pulverización inferior, gracias a la partición cilíndrica y la ubicación de la boquilla, permite un patrón de fluidización controlado lo que ayuda a la reducción de las imperfecciones en el recubrimiento las cuales pueden afectar la estabilidad de la levadura encapsulada. Además, si la levadura es recubierta con materiales encapsulantes de tipo proteico y carbohidratos puede mantener altos porcentajes de viabilidad después del proceso de revestimiento a altas temperaturas logrando una estabilidad térmica.
Producción de levadura seca en secador de lecho fluidizado a escala piloto
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Portilla Cuarán, Ginna Portilla; Vergara Tabares, Juan Carlos; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis
La levadura seca activa (LSA), producto ampliamente utilizado en la industria, alimentación y recientemente en el área de la salud, presenta efectos adversos durante el proceso de secado. Ante esto, la implementación del secador de lecho fluidizado se presenta como una opción al permitir el uso de bajas temperaturas de secado. Aunque este equipo es utilizado en varios países, su uso en Colombia todavía no está ampliamente difundido, ya que hay pocas industrias dedicadas a la producción de levadura. Por todo lo anterior, en el presente trabajo se evaluaron los parámetros de la producción de LSA en el secador de lecho fluidizado de la Universidad Icesi. Para esto, se realizaron pruebas experimentales donde se evaluaron de manera cualitativa factores como el flujo de aire, la velocidad de alimentación, entre otras. Una vez definidos los parámetros principales, se optimizó la temperatura de salida del aire y el tiempo de secado utilizando un modelo de segundo orden para los resultados de un diseño experimental 3x4, con niveles de 30, 35 y 40 °C y 5, 20, 30 y 40 minutos respectivamente. El modelado para la humedad tuvo un coeficiente de correlación (R2) de 97,75%, mientras que el de viabilidad fue de 75,40% lo que permitió la optimización de la humedad por debajo del 9% y con una viabilidad mayor al 65%. Se definió además un protocolo para el proceso de secado de levadura fresca. Finalmente, se evaluó la estabilidad de la LSA a condiciones gástricas para su uso como probiótico.
Evaluación de la capacidad antioxidante de extractos crudos de exopolisacáridos obtenidos por fermentación de dos hongos endófitos.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Mahecha Parra, Lizeth Carolina; Maldonado Useche, Jefferson; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
Los hongos endófitos han sido descritos como potenciales productores de metabolitos bioactivos, entre los que se encuentran los exopolisacáridos (EPS), compuestos naturales con capacidad antioxidante. La generación de EPS por parte de especies de hongos endófitos depende no sólo de su potencial genético, sino también de las condiciones de cultivo, estrategias de fermentación y composición del medio. En este orden de ideas, el presente estudio se encargó de analizar la producción de EPS a partir de la fermentación de los hongos D. endophytica y F. oxysporum, pertenecientes al banco de cepas del departamento de Ingeniería Bioquímica de la Universidad Icesi. Para esto, se evaluó el efecto de la sacarosa y maltosa, como fuentes de carbono con la adición del [Mg2+] como inductor, en los rendimientos de formación de extractos crudos ricos en EPS, para, posteriormente, determinar la capacidad antioxidante de los mismos usando el método de inactivación del radical DPPH. A partir del análisis de los resultados, se determinó que la sacarosa como fuente de carbono y el inductor [Mg2+], beneficiaron la generación de EPS por F. oxysporum y su capacidad antioxidante, alcanzando valores de 137,7 mg EPS producidos y 57,9 % de inactivación del radical DPPH. Por otro lado, para la cepa D. endophytica fue necesario cambiar el medio de cultivo, utilizando sólo glucosa como sustrato y alternando la adición de [Mg2+]. Como resultado, se obtuvo que no hay un efecto significativo del inductor en la producción de EPS ni en la capacidad antioxidante de los extractos obtenidos, por parte de este hongo. Con relación a lo anterior, se sugiere la realización de un estudio más amplio a cerca del efecto de diversos cofactores en la producción de extractos crudos con actividad antioxidante a partir de la fermentación del hongo Diaporthe endophytica.
Análisis de eficiencia e integración energética del esterilizador de la planta piloto de la Universidad Icesi.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) García Tamayo, Sebastián; Díaz Gómez, Jefferson David; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Franco Solarte, Oscar Javier; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Icesi university counts with a three-stage double tube sterilization equipment designed to guarantee innocuous condition required on biochemical engineering bioprocesses. Since its operations started, the equipment has not been exposed to an efficiency and energetic analysis, which suggests the possibility to improve the equipment this way. As a solution for this problematic, alternatives are going to be suggested based on the characterization of the equipment and statistical analysis of the critical variables identified in the sterilization process to improve its energetic efficiency. Therefore, the current project is focused on propose and validate at least one energetic efficiency alternative for the Icesi university pilot plant employing a methodology consisting on the energetic efficiency model research, the choice for a work fluid and a design of experiment (DOE) to evaluate the technical-economic viability of the alternatives proposed.
Aproximación de una metodología para la cuantificación de ácido galacturónico en medios de reacción enzimáticos
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Castaño Llanos, Esteban; Rodríguez Chaparro, Diana Sofía; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Una de las estrategias más utilizadas para la cuantificación del ácido galacturónico en la hidrólisis de la pectina es el método colorimétrico utilizando como reactivo el m-hidroxifenil, que fue desarrollado por Blumenkrantz y Asboe‒Hansen en el año 1973. Sin embargo, la falta de eliminación de subproductos remanentes, es un factor que afecta significativamente la medición de la cantidad del monómero liberado durante la reacción enzimática, pues, por la poca especificidad que presenta el reactivo puede ocasionar su sobreestimación. Además, el uso de ácidos fuertes como ácido sulfúrico concentrado, y temperaturas de reacción elevadas, provocan que la pectina presente en la muestra sufra degradación térmica y química. Por este motivo, se desarrolló una investigación experimental con la finalidad de eliminar las posibles interferencias presentes en los medios enzimáticos, el cual consiste en tratar la muestra a procesar con una relación de etanol 1:2 v/v, adicción de sulfato de aluminio al 2,2% p/p, filtración de la solución con 0,2 µm, y por último evaporación total del volumen que posteriormente será restituido al volumen original con agua tipo I. Encontrando que, esta metodología posee alta eficiencia en la remoción de interferencia de pectina, y para la medición de ácidos urónicos como el ácido galacturónico, resulta específica, sensible y precisa para concentraciones entre 5-60 µg/mL.
Producción de biomasa microalgal enriquecida con selenio ligado orgánicamente a proteínas. Revisión.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Avila Arango, Isabella; Florez Gamboa, Dayana; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
El selenio es un oligoelemento que contiene múltiples beneficios antioxidantes en los seres vivos. Una de las formas en que se adquiere orgánicamente este elemento es a través de organismos como las microalgas. Estas son cultivadas con suministros de selenio para generar la biotransformación de este elemento en formas orgánicas como selenoproteínas poder ser asimilables para los seres humanos y animales. Sin embargo, los estudios sobre las estrategias integradas para cultivar las microalgas y obtener la máxima incorporación de selenio orgánico en la biomasa son reducidos, debido a que se siguen continuamente en investigaciones y no hay una estrategia claramente establecida que maximice dicha biodisponibilidad. Por tanto este proyecto aporta información técnica detallada acerca de las estrategias tecnológicas que ayuden a incorporar orgánicamente el selenio en las microalgas del género Arthrospira y Chlorella por medio de revisión sistemática de literatura y análisis bibliométrico con R Studio. Como resultado se obtiene el conjunto de estrategias tecnológicas que evidencian que la fuente de selenio más utilizada es el selenito de sodio, las microalgas del género Chlorella obtuvieron la mayor cantidad de selenoproteinas a una concentración de aproximadamente 50 mg/L sin efecto tóxico ni inhibitorio, la estrategia de operación en batch, una temperatura alrededor de los 25 °C, un pH entre 6-9 y una intensidad lumínica interrumpida. Esta revisión presenta aspectos importantes alrededor del cultivo de microalgas enriquecidas con selenio a fin de establecer las estrategias que puedan ser usadas en la producción de biomasa destinada a la nutrición humana y animal.
Análisis multicriterio de la producción de hidrógeno verde para el almacenamiento de energía fotovoltaica : una escuela rural colombiana como caso de estudio
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bolaños Barreto, Mateo; Alvarez Vasco, Carlos Andrés; Ceballos Bermudez, Andrés; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis; Asesor Tesis
En los últimos años, se han visto los sistemas de energía fotovoltaicos como los más innovadores para suplir la demanda energética en zonas OFF GRID, sus aplicaciones en zonas no interconectadas (ZNI) para suplir las necesidades energéticas han sido extraordinarias, sin embargo, su almacenamiento ha sido un punto limitante que actualmente se ha visto como una oportunidad de mejora; por este motivo actualmente, se planeta el uso de hidrógeno verde como método de almacenamiento energético para estas centrales aisladas, debido a las grandes ventajas como su alta eficiencia y su facilidad de acoplarse a sistemas fotovoltaicos. Por consiguiente, este proyecto busco comparar sistemas de producción de hidrógeno verde (electrolisis alcalina y electrolisis PEM) contrastado con las baterías solares para su aplicación en un caso de estudio particular de una escuela rural ubicada en una ZNI del pacífico colombiano. Para esta investigación se usó la metodología de análisis multicriterio del tipo jerárquico (AHP) usando criterios como el coste de inversión, la eficiencia de almacenamiento de cada tecnología, entre otros; donde adicionalmente, se realizó un análisis de sensibilidad con ayuda de las herramientas del software Hiview 3.0 con el fin de examinar diferentes niveles de significancia para la toma de decisiones. Como resultado el sistema de almacenamiento en baterías solares seria la opción viable para la aplicación en el caso de estudio, sin embargo, los sistemas de hidrógeno verde, no se encuentran alejados como remplazo de opción de almacenamiento energético.
Strategies for the development of enzymatic reactions in ionic liquids.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bastidas Ponce, María Alejandra; Mejía Villarreal, Isabel
Ionic liquids are liquid salts at room temperature that have properties as solvents that allows a wide range of applications. Their use in enzymatic reactions is increasing since 1991 because ionic liquids (ILs) serve as a highly efficient reaction medium for biocatalytic reactions that cannot be carried out with traditional solvents such as toluene, methanol or acetone, characterized by high volatility. The present project aims to analyze recent advances on enzymatic reactions in ionic liquids, and their possible applications in obtaining value-added products that may be of interest to the national industry. To achieve this, a systematic review of the literature will be carried out using the Springer link and Science Direct databases available at Universidad ICESI to establish the state of the art. Subsequently, the advantages and disadvantages of traditional ionic liquids and solvents in enzymatic reactions and how their structure and design relate to the properties of ILs are presented. Finally, applications for biofuel production using ILs were shown. Hydrophobic ionic liquids were found to have potential as reaction media with enzymes in different applications due to high conversion rates, high selectivity and enhanced enzymatic stability.
Estrategias y desafíos en el escalamiento de bioprocesos.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Caicedo Álvarez, Juan David; Acosta Zamora, Edison Andrés; Asesor Tesis
En los últimos años, el mercado de microorganismos y compuestos generados por estos ha ido creciendo de manera importante. Sin embargo, el aumento en su producción se ve limitado por las problemáticas que se generan al escalar el proceso, provocando que muy pocas veces se logre obtener rendimientos iguales o mayores en la nueva escala. En este trabajo se realizó una investigación bibliográfica para compilar las estrategias empleadas en el escalamiento de bioprocesos y analizar las posibles problemáticas que se generan en la aplicación de esta teoría. Para esto, se realizó una revisión sistemática de literatura a partir de la búsqueda de información, organización y sistematización de documentos y análisis de artículos. Al emplear la anterior metodología se obtuvo como resultado que, el criterio de escalado más usado en los bioprocesos es el coeficiente de transferencia de masa (kLa) en fermentaciones aerobias, seguido de la relación entre la potencia de gaseado por unidad de volumen. Adicionalmente, la mayor parte de los problemas alrededor del escalado encontrados en la revisión están relacionados con la mecánica y dinámica de los fluidos, donde particularmente el aumento en la tensión de cizallamiento es uno de los más comunes. Finalmente, con este trabajo se concluye que las estrategias empleadas en el escalamiento parten del principio de similitud entre dos sistemas, donde las más aplicas se basan en el uso de números adimensionales y modelos matemáticos.
Abordar el escalado utilizando el modelo computacional del bioproceso
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Cárdenas Angulo, Juan Diego; Acosta Zamora, Edison Andrés; Asesor Tesis
Los modelos semifísicos de base fenomenológica son una herramienta útil a la hora de predecir el comportamiento de un proceso e ilustrar cómo las variables del proceso afectan el resultado final. En este trabajo se parte de este tipo de modelos para evaluar que tan útiles son a la hora de escalar bioprocesos e identificar como afectan los fenómenos de transferencia en el proceso a diferentes escalas, ya sea pilo o industrial con el propósito de controlar estos fenómenos y llevar el proceso a una etapa de producción en masa. Para lograrlo, se realizó la simulación de producción de bioetanol a partir de jarabe glucosado empleando como agente de biotransformación la levadura Saccharomyces cerevisiae. El modelo seleccionado se obtuvo de literatura, así como las dimensiones de los reactores a las diferentes escalas trabajadas y sus respectivos datos experimentales para la validación. Las estrategias de escalado empleadas fueron la relación Potencia/Volumen y la velocidad en la punta del impeller. Para ambos casos, se obtuvo que las curvas de simulación de los comportamientos de las variables evaluadas son muy similares para las diferentes escalas. Por lo tanto, el uso de modelos MSBF en el proceso de escalado permite obtener resultados que se asemejen a la realidad y pueden describir el comportamiento de algunas variables de los bioprocesos como la temperatura, agitación entre otros.
Estrategia de cultivo mixotrófica para la maximización de la formación de biomasa de Chlorella vulgaris y Chlorella sorokiniana a escala de laboratorio
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Sarria Salazar, Gabriela; Arias Vélez, William Steven; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
El digestato que surge como subproducto de la digestión anaerobia de residuos porcícolas contiene una elevada proporción de nitrógeno en forma de amonio y macroelementos como fósforo y potasio, ejerciendo así, presión sobre el entorno mediante la contaminación del aire por la volatilización del amoníaco y la eutrofización de los suelos. Con el fin de solucionar esta problemática, se aprovechó el aporte de nutrientes de este efluente como suplemento en el cultivo de microalgas. Para lograr esto, se formuló como objetivo de investigación, maximizar la formación de biomasa de Chlorella vulgaris y Chlorella sorokiniana en un cultivo mixotrófico a escala de laboratorio, empleando como suplemento nutricional digestato. De este modo, para cumplir con el planteamiento propuesto, se desarrollaron cultivos de las cepas ya mencionadas para evaluar la incidencia de la concentración de digestato, empleando tres diluciones de trabajo (1:4,1:2 y 3:4). Además, se evaluó la cinética de crecimiento de la cepa C. sorokiniana al utilizar dos fuentes de carbono orgánica para su cultivo (glucosa y acetato de sodio). Los resultados obtenidos, demuestran que ambas cepas se adaptan mejor a condiciones de cultivo con el digestato en una dilución 3:4. Sin embargo, C. vulgaris provee mejores resultados con una formación de biomasa de 22.79 mg. De igual forma, empleando glucosa como fuente de carbono orgánica se logra mayor formación de biomasa que al emplear acetato de sodio, 18.82 mg. En conclusión, el digestato es un potencial suplemento de nutrientes para maximizar la formación de biomasa en cultivos de microalgas, como Chlorella vulgaris y Chlorella sorokiniana.
Aproximación de diseño de un bioproceso a escala de laboratorio para la obtención de extractos crudos con actividad antimicrobiana mediante cultivo del hongo endofítico Diaporthe sajoe
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Parra Rosero, Karin Stephany; Zúñiga Jaramillo, Cindy Lorena; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
Los hongos endófitos filamentosos son de gran interés para la generación de nuevas moléculas con acción antimicrobiana, pero las condiciones para su desarrollo en cultivos sumergidos y configuraciones de biorreactor han sido muy poco estudiadas. Especialmente, el cultivo sumergido del hongo Diaporthe sajoe que se ha identificado como productor de extractos crudos con acción antimicrobiana en el Valle del Cauca, pero no se ha estudiado su producción en sistemas fermentativos. En función de lo anterior, se plantearon fermentaciones sumergidas en tanque agitado y columna de burbujeo con medio YMG que permitieron definir la mejor configuración de biorreactor para obtener extractos crudos extracelulares e intracelulares con actividad antimicrobiana. Utilizando la cepa fúngica Diaporthe sajoe ET-28 para las fermentaciones en sumergido y ejecutando operaciones de downstream a escala de laboratorio para la separación y purificación de los extractos crudos se determinaron los rendimientos de producción y se evaluó la acción de inhibir el 50% del crecimiento (CI50) de los microrganismos evaluados por medio del método de microdilución en caldo y lectura de densidad óptica. De manera que, los mejores rendimientos de producción se alcanzaron con los extractos obtenidos intracelularmente. Asimismo, el extracto intracelular obtenido de la columna de burbujeo presento la mejor acción inhibitoria sobre Staphylococcus aureus con 0.54 ± 0.62 mg/mL y el extracto intracelular obtenido del tanque agitado con 19.68 ± 1.45 mg/mL sobre la levadura Candida albicans. Además, se determinó que la columna de burbujeo fue la mejor configuración de biorreactor a partir del CI50, pero se recomienda continuar con los ensayos evaluando el efecto de las configuraciones de biorreactor sobre estos extractos crudos de interés para propiciar una correcta validación del diseño de bioproceso presentado.
Prueba de concepto para la obtención de pigmentos de uso textil liberados por una cepa de penicillium sp durante la fermentación.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Muñoz Vélez, Valentina; Rosero Apraez, Gloria Daniela; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Asesor Tesis
La presencia de pigmentos químicos en aguas residuales, convierten a la industria textil en una de las más contaminantes a nivel mundial. Debido al impacto ambiental y la dificultad de remoción de los colorantes, el estudio de otras alternativas se ha incrementado en los últimos años. Los pigmentos naturales, provenientes de plantas y microorganismos, son de alto interés, puesto que sobresalen por su capacidad de presentar altos rendimientos en condiciones controladas, incurriendo en menores costos de producción. Con el fin de aprovechar la capacidad de los microorganismos, el presente estudio pretendió validar el diseño conceptual de un bioproceso orientado a la producción de un pigmento rojo mediante el cultivo de hongos del género Penicillium sp. Para ello, se evaluaron distintas condiciones: medio de cultivo Extracto de malta (ME) y Papa dextrosa (PD), concentración inicial de esporas (1x10^3 y 1x10^6 esporas/mL), pH (4, 5.5) y velocidad de agitación (90 y 200 rpm), durante 14 días, bajo condiciones de temperatura cercanas a los 29ºC, seguido de la obtención del pigmento y su aplicación en la tinción de un material textil. La liberación de pigmento ocurrió en el medio papa dextrosa inoculado con la suspensión correspondiente a 1x10^6 esporas/mL, con un valor de pH de 5.5 y una velocidad de agitación de 90 rpm. Además, el pigmento obtenido presentó afinidad por las fibras de algodón, en especial cuando se utilizó ácido acético como mordiente.
Análisis bibliométrico y revisión sistemática de literatura sobre la producción de biomasa microalgal del género Chlorella cultivada en digestato líquido porcícola.
(Universidad Icesi, 2021-01-01) Bedoya Arenas, Laura Alejandra; Velásquez Paloma, Jhoan Sebastian; Caicedo Ortega, Nelson Hernando; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis; Asesor Tesis
Las publicaciones sobre la producción de biomasa de microalgas cultivada en digestato liquido se encuentran dispersas en numerosas fuentes de información, representando una dificultad a acceso y visibilidad para futuras investigaciones. Puesto que, cada uno de estos artículos evalúan diferentes aspectos significativos para el cultivo, como son los diferentes tratamientos, las condiciones de cultivo y las estrategias cultivo de la microalga, por tanto, se hace necesaria una recopilación de este material para facilitar la implementación en conjunto de estos aspectos. Debido a esto, el objetivo de este trabajo fue realizar un análisis bibliométrico y una revisión de literatura de la producción de biomasa microalgal del género Chlorella cultivada en digestato liquido durante el periodo 2010-2021. El volumen de publicaciones científicas hallado fue igual 82 (67 article, 2 review y 2 conference paper). Los artículos fueron publicados en 5 revistas de principalmente China, Italia, Estados Unidos, Australia y Brasil. Este estudio bibliométrico demostró un incremento del volumen de publicaciones sobre el cultivo de microalgas en digestato del 2012 en adelante. La utilización de indicadores bibliométricos permitió determinar una muestra significativa y enfocada en el cultivo de microalgas en digestato derivado de residuos porcícolas.
Uso de residuos agroindustriales en la formulación de medios de cultivo de Arthrospira platensis y Chlorella sorokiniana a escala de laboratorio
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Tombe Lagos, Juan Diego; Delgado Montoya, Cindy Tatiana; Sichel Crespo, Claudia Marcela; Ortiz Montoya, Erika Yuliana; Asesor Tesis
Múltiples estudios han dado a conocer las bondades de las cianobacterias y microalgas en diversos ámbitos, ya sea en la industria alimenticia o en biotecnología. En este sentido la producción de biomasa de estos microorganismos se ha convertido en una necesidad, y de este modo, se vuelve indispensable el planteamiento de nuevas estrategias de cultivo. Para ello, se emplearon las fracciones líquidas de digestato y vinazas provenientes de la agroindustria colombiana en la formulación de medios de cultivo para la cianobacteria Arthrospira platensis y la microalga Chlorella sorokiniana, en la Universidad ICESI. Estas, se cultivaron con agitación a 120 y 90 rpm respectivamente, con foto iluminación constante entre 10-15 umol·m2s-1 durante 4 días. Con lo anterior, los medios más promisorios en la generación de biomasa para A. Platensis corresponden al digestato DR1 en la dilución 1/6 (0,86 g/L de aporte de carbono orgánico), y los tratamientos del stock de vinaza 1/30 en las diluciones 1/3 (1,76 g/L de aporte de carbono orgánico) y 1/6 (0,88 g/L de aporte de carbono orgánico), presentando una productividad de 0,229 g/L·día, 0,191 g/L·día y 0,177 g/L·día, respectivamente. Así mismo, sobresalió el tratamiento de vinaza en una dilución de 1/30 1/3 (1,77 g/L de aporte de carbono orgánico) en el crecimiento C. sorokiniana con una productividad de 0,126 g/L·día. Por otra parte, se demostró que ambos microorganismos pueden hacer uso de la vinaza en un aporte de 6 g/L como única fuente de carbono orgánico en el medio para crecer.
Analogía entre el modelo semifísico de base fenomenología y las redes neuronales utilizando como objeto de estudio el crecimiento de biomasa de Chlorella sorokiniana.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Longa Marroquin, Nicole Dahiana; Londoño Cruz, Manuela; Acosta Zamora, Edison Andrés; Asesor Tesis
El interés hacia el uso de modelos matemáticos como, los semifísicos de base fenomenológica (MSBF) y los de redes neuronales (RNA), con el propósito de predecir y analizar el comportamiento de microrganismos como Chlorella sorokiniana, cada vez aumenta. Esto se debe a que escalar, diseñar y controlar un cultivo de este microorganismo a gran escala representa grandes gastos en tiempo y dinero. Sin embargo, el modelado de estos sistemas en la actualidad utilizando los modelos matemáticos en cuestión es un proceso en mejora, debido a que aún se desconoce qué tan precisos son estimando el crecimiento de biomasa de Chlorella sorokiniana. Por tal motivo, en este estudio se comparó un modelo de base fenomenológica y uno de aprendizaje automatizado en la estimación de biomasa de Chlorella sorokiniana teniendo en cuenta el efecto de la irradiancia y una fuente de carbono orgánica, y tomando como punto de referencia los datos experimentales obtenidos en una investigación de la Universidad Icesi. Como resultado, el MSBF obtuvo un porcentaje de error promedio del 11,82%, mientras que el modelo de RNA logró estimar de manera más precisa el comportamiento de la concentración de biomasa microalgal con un porcentaje de error promedio del 6,01%.
Panorama general, retos y oportunidades del uso de insumos agrícolas como fuentes alternativas de nutrientes en el cultivo mixotrófico de Chlorella sp.
(Universidad Icesi, 2022-01-01) Caicedo Valbuena, Luisa Fernanda; Ocampo Quintero, Isabella; Sichel Crespo, Claudia Marcela; Asesor Tesis
Para que la producción de biomasa microalgal sea un proceso económicamente viable resulta indispensable generar una enorme cantidad de esta por unidad de volumen, por lo que se deben diseñar medios de cultivo que contengan los nutrientes necesarios para el óptimo crecimiento de las microalgas. Sin embargo, incluir únicamente reactivos de grado analítico en la formulación de dichos medios conlleva a la inviabilidad económica del proceso. Es aquí donde resulta de gran importancia la búsqueda de fuentes de nutrientes alternativas como posible estrategia para minimizar el gasto relacionado a los medios de cultivo. Esta revisión presentó el panorama general de la producción científica sobre el cultivo de microalgas, seguido de esto, se detallaron los tipos y estrategias de cultivo más utilizados actualmente y los requerimientos nutricionales de Chlorella sp. Finalmente, se discutieron los obstáculos de escalamiento relacionados con los medios de cultivo y la oportunidad que representa el uso de insumos agrícolas en la formulación de estos. Se encontró que el cultivo mixotrófico de microalgas presenta tasas de crecimiento más altas que los cultivos autótrofos y heterótrofos debido a la presencia de compuestos orgánicos en el medio. Por otra parte, se determinó que el uso de fertilizantes no representa disminución en la productividad de la biomasa microalgal; por el contrario, se reporta una producción de biomasa superior o comparable con la obtenida en medios convencionales lo que los convierte en una estrategia efectiva para la reducción de costos. Sin embargo, se recomienda llevar a cabo la evaluación experimental de estos enfocados a las necesidades específicas de cada especie, así como del objetivo productivo del proceso.

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