Modelado de sistemas Biologicos usando GPUś

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química | COARA | UASLP

MEMORIA

1ER. SIMPOSIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN

INGENIERÍA QUÍMICA

PRIMERA EDICIÓN, 2014

Publicado por la Coordinación Académica Región Altiplano de la UASLP

Carretera Cedral km 5+600, Ejido San José de la Trojes, Matehuala, SLP.

México. CP 78700,

Publicado en formato digital

ISBN

Comité Editorial

Dra. María Zenaida Saavedra Leos

Dra. Rosa Eréndira Fosado Quiroz


El Comité Editor agradece a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Química

por su valiosa participación en la recopilación de la presente memoria:

Cinthya Annel Ávila Estrada

José Jovany Soto Guerrero

Raquel Reyes Ojeda

Willy Morales Ávila


MEMORIA 1ER. SIMPOSIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN


DIRECTORIO HONORARIO

Arq. Manuel Fermin Villar Rubio

Rector de la UASLP

LE. David Vega Niño

Secretario General de la UASLP

Ing. Julián Espinosa Sánchez

Director de la COARA

Dr. Isaac Compean Martínez

Secretario General de la COARA

Dr. Alejandro Martínez Ramírez

Secretario Académico de la COARA

Dr. Antonio Rodríguez Chong

Coordinador de la Carrera de Ingeniería Química

Editores

Dra. María Zenaida Saavedra Leos - Dra. Rosa Eréndira Fosado Quiroz


MEMORIA 1ER. SIMPOSIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN


COMITÉ ORGANIZADOR

Dra. María Zenaida Saavedra Leos

Presidente

Dra. Rosa Eréndira Fosado Quiroz

Tesorero

Dr. Miguel Ángel Corona Rivera

Difusión

Dra. Elsa Cervantes González

Vocal

Dr. Antonio Rodríguez Chong

Vocal


Matehuala, San Luis Potosí 1 de octubre del 2014

Mensaje del Director de la COARA

La coordinación académica región altiplano (COARA) de la UASLP da una cordial bienvenida a

todos los participantes en este 1er Simposio nacional de Investigación e Innovación en

Ingeniería Química, estamos seguros que las expectativas de intercambio de experiencias sé

cumplirán, y los resultados de esta interacción podrán manifestarse a través de la construcción de

una vinculación entre intereses comunes que formen redes del conocimiento que busquen fortalecer

a las instituciones a las que pertenecen y sobre todo a la Ingeniería Química.

Nuestro agradecimiento a los importantes investigadores que nos apoyan en las conferencias

magistrales que sin lugar a dudas le imponen una gran calidad a este evento.

Nuestro reconocimiento al esfuerzo realizado para los visitantes de los distintos lugares de nuestro

estado y del país, deseando que disfruten su visita en esta región y que tengan un feliz retorno a sus

lugares de origen. Nuestro reconocimiento también para los organizadores que no han escatimado

trabajo para que el desarrollo de este evento sea productivo y placentero.

Bienvenidos a nuestro Campus!!!

Bienvenidos a nuestra región del altiplano potosino!!!

ING. JULIAN ESPINOSA SANCHEZ

COARA-UASLP


Matehuala, San Luis Potosí 1 de octubre del 2014

Mensaje de la presidenta

ESTIMADOS CONGRESISTAS:

Me es muy grato darles la bienvenida al 1er Simposio Nacional de Investigación e Innovación en

Ingeniería Química, organizado por los maestros de la carrera de Ingeniería Química de la Coordinación

Académica Región Altiplano (COARA) de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí a este foro de

intercambio libre y crítico de ideas. Así como para el encuentro personal de todos los que trabajamos en las

diversas disciplinas de Ingeniería Química. En el que participan 300 interesados, académicos, investigadores,

técnicos y estudiantes.

El comité Organizador que me honro en presidir espera que tengan una estancia provechosa y grata en

nuestra comunidad universitaria, y que este congreso refuerce antiguos lazos y promueva nuevas y fructíferas

colaboraciones.

Atentamente

Dra. María Zenaida Saavedra Leos Presidenta del 1er Simposio Nacional de Investigación e Innovación en Ingeniería Química

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Contenido

1

CONTENIDO

1ER. SIMPOSIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN

EN INGENIERÍA QUÍMICA

Conferencia Magistral PP

Dr. José Elías Pérez López Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luís Potosí Ingeniería Química: Innovación competitiva para el futuro

7

Conferencias Plenarias

Dr. Ángel Castro Agüero Departamento de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma de Tlaxcala Control de modelado interno no lineal: aplicaciones a la Ingeniería Química

Dr. José Antonio Rodríguez de la Garza Departamento de Biotecnología, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila Bioenergía: Retos y oportunidades

8

Dr. José Gilberto Torres Torres Laboratorio de Catálisis Heterogénea-DACB, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco Desarrollo de catalizadores para el proceso de oxidación catalítica por vía húmeda (OCVH) para el tratamiento de contaminantes orgánicos

11

Dra. María Teresa del Castillo Castro Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales, Universidad de Sonora Materiales poliméricos electro conductores: aplicaciones biomédicas y electromecánicas

14

Dr. Miguel Ángel Balderas Altamirano Departamento de Química de la Universidad Autónoma Metropolitana – Iztapalapa Modelado de sistemas biológicos usando GPU´s

21

Dr. Miguel Ángel Ruiz Cabrera Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí Métodos tradicionales y novedosos de secado en alimentos: perspectivas futuras

28

Dra. Nancy Verónica Pérez Aguilar Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila Tratamiento de aguas contaminadas, usando materiales avanzados de carbono

37


2

Dr. Ricardo Manríquez González Departamento de Madera, Celulosa y Papel, Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara RMN, una herramienta analítica más allá en la caracterización química de polímeros y materiales

38

Dr. Vicente Espinosa Solís Coordinación Académica Región Huasteca Sur, Universidad Autónoma de San Luís Potosí Almidón: métodos para disminuir su digestibilidad

45

Dr. Vicente Rodríguez González División de Materiales Avanzados del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica Nano partículas de SiO2 como vehículo para la administración de fármacos

49

Sesiones orales plenarias ID PP

Alimentos

Caracterización física de las propiedades térmicas de la inulina José Jovany Soto Guerrero, Alberto Toxqui Terán, María Zenaida Saavedra Leos

01 53

Barra de amaranto con frutas Luis Abraham Bautista-Olivares, Dulce María Castilleja-Cruz, Luz Patricia Miramontes-Gutiérrez

02 56

Control sanitario de un queso maduro probiótico Anahí Jobeth Borras Enríquez, Rosa Elena Delgado Portales, Miguel Abud Archila, Mario Moscosa Santillán

03 58

Análisis y caracterización de proteínas en bebidas comerciales de origen vegetal Leví Esaú Gómez Romero, Fabiola Díaz Santos, Macrina Beatriz Silva Cazares, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

04 61

Ambiental y Biotecnología

Bioprospección de microorganismos degradadores de bifenilos policlorados Mariela Anelhayet Guevara García, Elsa Cervantes González

01 64

Ahorro de agua en sistemas de climatización utilizando condensación evaporativa en la industria biotecnológica de Cuba Ma. Héctor Yznaga Blanco, Margarita Piedra Díaz, Mario Víctor Iglesias Cruz, Rosa Idalia Narro Céspedes

02 66


3

Análisis termodinámico del proceso de adsorción de cobre utilizando pluma de pollo Claudia Angélica Solís Moreno, Elsa Cervantes González

03 68

Desempeño reológico del suero de leche en función de la velocidad de corte y la temperatura Daniel Montalvo Salinas, Francisco Ruiz Terán, Denis Cantú Lozan.

04 70

ACADJA: alternativa acuícola y pesquera sustentable Leobardo García Solorio, Víctor M. Zarate Noble, Luz María Juárez Villalobos, Liliana García Solorio.

05 73

Ingeniería de Procesos Químicos

Elaboración de un prototipo didáctico basado en un fotobiorreactor para el desarrollo de prácticas de laboratorio en las áreas de química, ingeniería, bioquímica y estadística Lucia Vera Valdez, Gabriela Medina Ramos, Oscar Manuel Portilla Rivera, Guillermo Arzate Martínez, Arturo Salinas Martínez

01 76

Cultivo de micro algas para extracción de aceite empleando un sistema de fotobiorreación a escala laboratorio Mayra Ulin Méndez, Rubí Magaña Gutiérrez, Guillermo Arzate Martínez, Arturo Salinas Martínez

02 79

Materiales

Cálculo de módulos elásticos de nanocompuestos de polietileno/ NTC mediante simulación molecular Alberto Valles, Lucero Rosales, Lorena Farías, Lilia Serrato

01 82

Determinación de ángulo de contacto en sistemas puros y composites Martha Alejandra Cerpa Gallegos, Diana Marisol Figueroa Flores, Ana María López Salgado, José Andrés García López, Sergio Isaac Campos Aguado, Manuel Del Rio Gama

02 84

Sustitución de importaciones de arena de fundición para corazones Diana Bocanegra Maltos, Edgardo Hernández Chavero, Nancy Verónica Pérez Aguilar

03 86

Propiedades físicas y mecánicas de acrílicos empleados en rehabilitación oral. Gabriela Cortez Sandoval, Juan Pablo Loyola Rodríguez, Gabriel Alejandro Martínez Castañón, Nuria Patiño Marín

04 89

Uso de dextranos para generar polímeros unidos a moléculas biológicas Gabriela Pérez Flores, Rafael Rubio García, Jesús Castillo Hernández; José David Torres Tirado

05 90


4

Sesión en cartel

Alimentos

Aprovechamiento del mucilago de nopal verdura (Opuntia ficus) para el desarrollo de películas biodegradables comestibles Erika Guzmán Castillo, Lizbeth Angélica Pérez Veloz, Karla Sarahí Loredo González, Paulina Beatriz Meneses Jiménez, Héctor Reynoso Ponce

01 92

Gelatina de betabel Francisca Angélica Hernández Torres, Victoria Elizabeth Castañeda Medrano, Fátima de León Navarro

02 95

Isotermas de sorción de galletas enriquecidas con fibra dietética Sandra Berenice Araujo Díaz, Claudia Álvarez Salas, Magdalena Alvarado Galván, Concepción López Padilla

03 97

Obtención de Morinda citrifolia (NONI) en polvo para su aplicación en la industria de alimentos (yogurth) Lucia Georgina Silos Zavala, Jessica del Carmen García Zacarías, Cinthia Karina Aguilar Redondo, Jorge Alberto Ramírez Téllez

04 100

Desarrollo de un alimento tipo botana con alto valor protéico, a base de harinas de maíz (Zea mays) y amaranto (Amaranthus hypochondriacus). Sandra Hernández Arroyo, Mariana Elizabeth Tobías Banda, José Enrique González Ramírez, Jorge Alberto Ramírez Téllez.

05 103

Utilización de la espectroscopía raman y análisis microbiológico para el estudio de la relación de caries en pacientes con enfermedades crónicas Cindy Pamela Díaz Hernández, D.M. Castilleja Cruz, Raquel Ávila Rodríguez, Isaac Compean Martínez, María del Rocío Cruz Terrones Gurrola, N.L. Vega Estrada, M. Rivera Martínez

06 105

Cabuches: deshidratación utilizando dos equipos isopésticos Cinthya Lizeth Reyes García, Carlos Saúl Moreno Torres, América Kasandra Torres Tristán, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

07 109

Evaluación de léxico para la realización de pruebas sensoriales en pasta de tomate Cinthya Annel Ávila Estrada, Willy Morales Ávila, Nereida Hernández Nava, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

08 112

Estudio sobre la hidratación y deshidratación de zanahorias María Fernanda Alanís Díaz, José Antonio García Blanco, Karla Alejandra Guzmán Alvarado, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

09 115

Aplicación tecnológica deshidratación de sistemas ricos en azúcares Citlalli Ruano Navarro, Zenaida Saavedra Leos, Cesar Leyva Porras, Claudia Álvarez Salas, Magdalena Alvarado Galván, Ana Lourdes López Pablos

10 118


5

Aplicación de técnica UHPLCMS/MS para la determinación de B-agonista en carne Martha Fernanda Medellín Martínez, Jorge Alberto Ramírez Téllez, José Trinidad Pérez Urizar, Israel Luis Luna Zavala

11 122

Implementación de un sistema de reducción de riesgos de contaminación en un invernadero Claudia Álvarez Salas, Rodolfo Cisneros Almazán, Zoe Arturo Guadiana Alvarado

12 124

Identificación de Estreptococcus piogenes y su sensibilidad a antibióticos en jóvenes del altiplano potosino Raquel Reyes Ojeda, María Lourdes Zúñiga Martínez, María Zenaida Saavedra Leos

13 127

Caracterización microbiológica e inocuidad de nuggets de pescado elaborados a partir de los residuos del proceso de obtención de filete de bagre y tilapia Refugio Pérez, Alicia de Anda, Luis Cebrián Lorena González, Sandra Cervantes

14 130

Ambiental y Biotecnología

Adsorción de fenol con nanotubos de carbono Antonio Humberto Gómez Gutiérrez, Eunice Villanueva Ruiz, Paola Díaz Flores, Nancy Verónica Pérez Aguilar

15 133

Riesgos microbiológicos asociados a contaminación de agua en niños de preescolar Hernández Cura, K.Y., Hernández Morales, F.C., Raquel Ávila Rodríguez, Isaac Compean Martínez, María del Rocía Cruz Terrones Gurrola.

16 137

Ingeniería de Procesos Químicos

Creación de un clúster computacional para realizar simulaciones de química teórica Alberto Valles, Lucero Rosales, Lorena Farías, Lilia Serrato. 17 138

Automatización de un intercambiador de calor de carcasa y tubos implementando el entorno LABVIEW Roberto Carrizales Martínez, Víctor Manuel Hernández Hernández, José Cruz Montalvo Badillo, Silva de los Santos Luis Edmundo

18 140

Evaluación computacional de la obtención de etileno Ana Lilia Mendieta Jiménez, Armando Ramírez Serrano, Rubí Romero Romero, Reyna Natividad Rangel

19 143

Reactores enzimáticos: diseño y operación Luis Eduardo Ceballos Camargo, Lorena Farías Cepeda, Lucero Rosales Marines

20 146


6

Materiales

Síntesis de nano-hidrogeles mediante copolimerización en micro emulsión de polímeros biodegradables Francisca Eréndira Silva Aguilar, Miguel Ángel Corona Rivera, Víctor Manuel Ovando Medina

21 148

AUNPS soportadas en TiO2-Ni como catalizadores en la reacción wáter-gas shift para la producción de hidrógeno Mariana Hinojosa Reyes, Rodolfo Zanella Specia, Vicente Rodríguez González

22 151

Polimerización del 3-4-etilendioxitiofeno por el método de oxidación química Francisco José González González, Román López Sandoval

23 153

Nanocomposito TiO2 /polipirrol fotoactivo con luz visible sintetizado por polimerización en heterofase y con diferente tenso activo Blanca Estela. Castillo Reyes, Víctor Manuel Ovando Medina, Pedro A. Alonso Dávila, Miguel Ángel Corona Rivera, Sonia H. Soriano Pérez, Elsa Cervantes González

24 155

Síntesis de nano-hidrogeles de poliacrilamida mediante polimerización en micro emulsión inversa Cándida Anahí Cisneros Covarrubias, Miguel Ángel Corona-Rivera, Elsa Cervantes González

25 157

Reutilización de poliuretanos residuales Martha Alejandra Cerpa Gallegos, Diana Marisol Figueroa Flores, Ana María López Salgado, José Andrés García López, Sergio Isaac Campo Aguado, Esteban Gonzales Medina, Myrna Daniela Barrientos Almaguer

26 160

Formulación de nanocomposito a base de polimetil-metracrilato y nano partículas de plata V. Campos Ibarra, Facundo Ruiz.

27 162

Composito de A-celulosa y polipirrol lineal semiconductor para remoción de colorantes azo en solución acuosa Cindy Pamela Díaz Hernández, Víctor Manuel Ovando Medina

28 163

Electropolimerización de pirrol sobre placas de acero inoxidable Cindy Pamela Díaz Hernández, Víctor Manuel Ovando Medina

29 167

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Ingeniería de Procesos Químicos

7

Ingeniería química:

“Innovación competitiva para el futuro”

Elías Pérez

Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí

[email protected]

En esta platica presentamos a la Ingeniería Química en un contexto de las

actividades de investigación actuales enfatizando la innovación tecnológica.

Comenzaremos con algunos aspectos históricos y geográficos, y los

compararemos con lo que sucede en México, muy particularmente alrededor

nuestro. Esta platica está evidentemente basada en experiencias propias: por lo

cual haremos algunos recuento de las investigaciones que hemos realizado con

empresas, en temas tales como: la aglomeración de los asfáltenos y la formación

de patrones de evaporación en la industria del petróleo; las propiedades de

estabilidad de la partículas coloidales en las pinturas base agua; las propiedades

de pasivación que tienen los óxidos metálicos en las partículas de titania; y la

creación de agentes antimicrobiales basados en nanopartículas de plata que son

depositadas en titania. Todos estos ejemplos muestran la relación estrecha que

puede haber entre la investigación básica y las aplicaciones industriales, pero

también muestra la importancia de conocer otros aspectos que van mas allá de la

formación en ingeniería química tradicional. Finalmente, mencionaremos las

tendencias hacia la innovación, basada en la sustentabilidad y la investigación

abierta, y presentaremos algunas convocatorias nacionales que van en este

sentido.

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Ambiental y Biotecnología

8

Bioenergía: retos y oportunidades

José Antonio Rodríguez-de la Garza1*, Leopoldo Javier Ríos-González1, Yolanda Garza-García1, Silvia Yudith Martínez-Amador2

1 Departamento de Biotecnología, Facultad de Cencías Químicas, Universidad

Autónoma de Coahuila, Blvd. V. Carranza S/N, Col. Republica Ote., C.P. 25280, Saltillo, Coah. Mexico. [email protected]

2 Departamento de Botánica, División de Agronomía, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Calzada Antonio Narro 1923, Col. Buenavsita, C.P. 25315,

Saltillo, Coah., Mexico

La bioenergía como alternativa a los combustibles fósiles (Petróleo, carbón y gas) La bioenergía es la energía que se obtiene de la biomasa y se presenta en una gran variedad de formas. Puede obtenerse a partir de combustibles sólidos como la leña, el carbón vegetal o los residuos agrícolas (que pueden ser quemados directamente o ser gasificados para producir calor o electricidad), los cultivos energéticos (caña de azúcar, soya, palma, higuerilla, colza, etc.), y los residuos municipales y el estiércol. La producción de hidrogeno a partir de biomasa por fermentación obscura también es considerada como bioenergía 1. La biomasa en en términos energéticos formales, es aquella que las plantas transforman a partir de la energía radiante del sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esa energía química queda almacenada en forma de materia orgánica; la energía química de la biomasa puede recuperarse quemándola directamente o transformándola en combustible. La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en biomasa natural, residual y los cultivos energéticos (ver tabla 1) 3. En general, el uso de biomasa o de sus derivados puede considerarse neutro en términos de emisiones netas si solo se emplea en cantidades a lo sumo iguales a la producción neta de biomasa del ecosistema que se explota. Tal es el caso de los usos tradicionales (uso de los restos de poda como leña, cocinas de bosta, etc.) si no se supera la capacidad de carga del territorio. En los procesos industriales, puesto que resulta inevitable el uso de otras fuentes de energía (en la construcción de la maquinaria, en el transporte de materiales y en algunos de los procesos imprescindibles, como el empleo de maquinaria agrícola durante el

mailto:[email protected]


9

cultivo de materia prima), las emisiones producidas por esas fuentes se contabilizan como emisiones netas. En procesos poco intensivos en energía pueden conseguirse combustibles con emisiones netas significativamente menores que las de combustibles fósiles comparables. Sin embargo, el uso de procesos inadecuados (como sería la destilación con alambique tradicional para la fabricación de orujos) puede conducir a combustibles con mayores emisiones2.

Tabla 1. Recursos biomásicos categorizados de acuerdo a sus origen

Categoria Materiales representativos Biomasa natural Derivados de limpieza de bosques y de

restos de plantaciones, leñas, ramas, etc.

Biomasa residual Residuo generado en las actividades agrícolas (poda, rastrojos, etc.), silvícolas y ganaderas, así como residuos de la industria agroalimentaria (alpechines, bagazos, cáscaras, vinazas, etc.) y en la industria de transformación de la madera (aserraderos, fábricas de papel, muebles, etc.), así como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites.

Cultivos energéticos

Cereales, caña de azúcar, cynara, pataca, sorgo dulce, colza, palma, higuerilla, moringa, recino, canola, etc.

Hay que analizar también si se producen otras emisiones de gases de efecto invernadero. Por ejemplo, en la producción de biogás, un escape accidental puede arruinar completamente el balance cero de emisiones, puesto que el metano tiene un potencial 21 veces superior al dióxido de carbono2. Tanto en el balance de emisiones como en el balance de energía útil no debe olvidarse la contabilidad de los inputs indirectos de energía, tal es el caso de la energía incorporada en el agua dulce empleada. La importancia de estos inputs depende de cada proceso, en el caso del biodiesel, por ejemplo, se estima un consumo de 20 kilogramos de agua por cada kilogramo de combustible:


10

dependiendo del contexto industrial la energía incorporada en el agua podría ser superior a la del combustible obtenido 1,3. Si la materia prima empleada procede de residuos, estos combustibles ayudan al reciclaje. Pero siempre hay que considerar si la producción de combustibles es el mejor uso posible para un residuo concreto. Si la materia prima empleada procede de cultivos, hay que considerar si éste es el mejor uso posible del suelo frente a otras alternativas (cultivos alimentarios, reforestación, etc). Esta consideración depende sobre manera de las circunstancias concretas de cada territorio3. Podemos concluir que para el caso de Americalatina con la excepción de Brasil, el proceso de adopción de tecnologías bioenergéticas ha sido lento. La principal razón de esta lenta incorporación o desarrollo de estas tecnologías es por los altos costos de inversión y la falta de recursos humanos calificados. Sin embargo, más esfuerzo es aún requerido en el desarrollo de una comprensión clara de las razones de bajos niveles de difusión de tecnologías mejoradas de bioenergía y al desarrollo de los marcos de política adecuados para el desarrollo de la tecnología bioenergética. Referencias 1. Konur O. The scientometric evaluation of the research on the production of bioenergy from

biomass. Biomass and Bioenergy. Vol. 47, pp 504–515, 2012 2. Shi Z.P., Hua Z.Z.,. Biomass and bioenergy handbook. Beijing:Chemical Industry Press. pp 56-

57, 2007. 3. Masera-Cerutti O. La bioenergía en México: Un catalizador de desarrollo sustentable. Red

Mexicana de Bioenergía A.C. y Mundi-Prensa Mexico. pp 1-5.

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Ingeniería de Procesos de Químicos

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Desarrollo de catalizadores para el proceso de oxidación

catalítica vía húmeda (OCVH) para el tratamiento de

contaminantes orgánicos

José Gilberto Torres Torres

Laboratorio de Catálisis Heterogénea-DACB

Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

[email protected]

Resumen

Uno de los procesos alternativos de destrucción de contaminantes es la oxidación

por vía húmeda o Wet Air Oxidation (WAO, por sus siglas en inglés) la cual

consiste en una oxidación en medio líquido a altas temperaturas utilizando

oxígeno puro o aire a alta presión como oxidante para mantener la fase líquidai.

Las presiones utilizadas y reportadas en la literatura oscilan entre 20 a 200 bares

y para la temperatura entre 150 a 350°C lo cual hace que este proceso sea

altamente costoso para su aplicación industrial. La utilización de catalizadores

permite reducir las condiciones de oxidación y aumentar la selectividad en CO2.

Cuando un catalizador es empleado, se denomina a este proceso como oxidación

catalítica vía húmeda (OCVH), capaz de reducir las condiciones de presión entre

5-20 bares y de temperatura entre 100-200 °C dependiendo del contaminante a

tratar. Es por ello que el desarrollo de catalizadores para ser aplicados en este

proceso ha tomado mucha importancia en los últimos años. Los catalizadores a

base de cobre han mostrado ser los mejores en este caso, solo que su actividad

decae rápidamente debido al lavado del cobre en el efluente, generando así la

contaminación por éste metal[ii-iv]. Sin embargo, los catalizadores soportados a

base de metales como son el Paladio, Platino, Rutenio, Iridio y Rodio (elementos

del grupo VIII) [v-xi] han demostrado ser eficientes para este tipo de tratamiento ya

que son estables en medio acuoso, es decir se quedan en el soporte o no son

lavados por el efluente como es el caso del cobre. Los soportes utilizados

comúnmente son la alúmina (Al2O3), la zirconia (ZrO2), el oxido de titanio (TiO2) el



12

óxido de cerio (CeO2) y el carbón. El óxido de cerio mejora la capacidad de

oxidación de los catalizadores debido a la formación de un puente -Ce4+-O2--Mn+-

lo que lo hace más eficiente en el caso de la oxidación vía húmeda de algunos

contaminantes orgánicos. En el laboratorio de catálisis de la UJAT se ha trabajado

con catalizadores de plata y oro soportados en alúmina-cerio para la oxidación en

fase líquida del MTBE. Estos catalizadores fueron preparados por el método de

depósito-precipitación con urea y se encontró que el soporte alúmina-cerio con un

contenido de cerio del 5 % fue el mejor para catalizadores de oro con un

porcentaje de 1.5 % en peso de oro, y que para el catalizador de plata al 2% en

peso la mejor actividad se obtuvo con el catalizador con un 3 % de CeO2 con una

buena selectividad a CO2. Se han estudiado sistemas bimetálicos de Ag-Au

soportados en ZrO2-CeO2 para la oxidación del MTBE y del fenol. Se ha

encontrado que la presencia de CeO2 reduce el oro y que existen especies de oro

Au+ y Au0 que mejoran la oxidación y que en el caso del fenol disminuye la

formación de ácido acético como intermediario de reacción el cual es un

contaminante difícil de oxidar, llamado también refractario. Se han relacionado los

efectos de la interacción metal soporte en el caso de la oxidación del MTBE que

forma vacancias electrónicas del tipoxii:

1- El oxígeno se adsorbe en un sitio vacante en el cerio.

Ce+3 –Vo + O2 Ce+4- 02- + H2O (Vo: Vacancia de Oxígeno)

2- La Ag0 se convierte en Ag+1 formando de nuevo el sitio vacante de oxígeno

en el cerio.

Ag0 + Ce+4- 02- Ce+3-Vo

+ 02- + Ag+1

3- La Ag+1 ataca al MTBE para convertirlo a CO2 + H20.

Ce+3 -Vo + 02

- + Ag+1 + MTBE Ce+3 -Vo + Ag0 + CO2 + H20


13

i F. J. Zimmermann, U.S. Patent 2665249, 1950.

[ii] H. Ohta, S. Goto, H. Teshima, Ind. Eng. Chem. Fundam. 19 (1980) 180-185.

[iii] V. Tukac, J. Hanika, Collect. Czech. Chem. Commun. 60 (1995) 482-488.

[iv] A. Fortuny, C. Ferrer, C. Bengoa, J. Font, A. Fabregat, Catal. Today 24 (1995) 79-83.

[v] Z. P. G. Masende, B. F. M. Kuster, K. J. Ptasinski, F. J. J. G. Janssen, J. H. Y. Katima, J. C.

Schouten, Applied Catalysis B: Environmental 41 (2003) 247-267. [vi] S. Hosokawa, H. Kanai, K. Utani, Y. I. Taniguchi, Y. Saito, S. Imamura, Applied Catalysis B :

Environmental 43 (2003) 181-187. [vii

] D. K. Lee, I. C. Cho, G. S. Lee, S. C. Kim, D. S. Kim, Y. K. Yang, Separation and Purification Technology 34 (2004) 43-50. [viii

] P. D. Vaidya, V. V. Mahajani, Chemical Engineering Journal 87 (2002) 403-416. [ix] H. T. Gomes, J. L. Figueiredo, J. L. Faria, Ph. Serp, Ph. Kalck, Journal of Molecular Catálisis A:

Chemical 182-183 (2002) 47-60. [x] S. K. Kim and S. K. Ihm, Ind. Eng. Chem. Res. 41 (2002) 1967-1972.

[xi] J. Barbier Jr, F. Delanoë, F. Jabouille, D. Duprez, G. Blanchard, P. Isnard, J. Catal. 177 (1998)

378-385. xii Z. Guerra-Que, G. Torres-Torres, Jorge N. Beltramini, H. Pérez-Vidal, A. Espinosa de los

Monteros, D.M. Frías Márquez, E. del Angel Meraz, Submitted to Catal Today.

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Materiales

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Materiales poliméricos electroconductores: aplicaciones

biomédicas y electromecánicas

Dra. Teresa del Castillo Castro

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Universidad de Sonora

[email protected]

Introducción Los polímeros intrínsecamente conductores (PIC) se consideran un grupo particular dentro de la gran familia de los materiales poliméricos. Estos polímeros se caracterizan por presentar una alta conjugación en sus cadenas, lo que determina sus inusuales propiedades electrónicas: transiciones ópticas de baja energía, bajos valores de potencial de ionización y alta electroafinidad. En correspondencia con estas propiedades, estos materiales pueden ser oxidados o reducidos con mayor facilidad que el resto de los polímeros no conjugados y en este proceso generar cargas eléctricas en sus cadenas que se estabilizan por la presencia de un contraión o especie dopante. La polianilina (PANI), el polipirrol (PPy), el politiofeno (PT) y el poliacetileno (PA) se encuentran entre los PIC más intensamente estudiados. La versatilidad en las propiedades de los PIC los destaca dentro del campo de los materiales “inteligentes”, como materiales capaces de reconocer un estímulo externo y de producir una respuesta proporcional a la señal recibida. Entre sus aplicaciones reportadas incluyen su uso en dispositivos optoelectrónicos1, sensores químicos2, biosensores3, baterías4, sistemas de liberación de fármacos5, actuadores mecánicos6 y sensores electromecánicos7, entre otros. En la presente ponencia se aborda el uso de los PIC en el área biomédica y electromecánica. En este contexto se describen algunas aportaciones relevantes del ámbito científico así como resultados de investigaciones realizadas en el Departamento de Investigación de Polímeros y Materiales (DIPM), de la Universidad de Sonora (UNISON). Aplicaciones biomédicas El descubrimiento de la compatibilidad de los PIC con numerosas moléculas biológicas impulsó la aplicación de éstos dentro del área biomédica durante las últimas décadas. Estos polímeros presentan ventajas sobre materiales metálicos y



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semiconductores debido a su capacidad de incorporar y/o liberar moléculas biológicas de manera controlada, su capacidad de transferir carga de reacciones bioquímicas y la posibilidad de manipular sus propiedades químicas y físicas según los requerimientos de la aplicación específica a la que se destinen. Un biosensor es un dispositivo analítico que integra un elemento sensible (biomolécula) y un material transductor. El elemento sensible interactúa específicamente con el analito (sustrato) de interés produciendo una señal química que es trasmitida al transductor. El transductor tiene la capacidad de convertir la señal bioquímica en una señal electrónica cuantificable, que posteriormente se procesa en formato analógico o digital (Figura 1).

Figura 1. Esquema genérico de un biosensor.

Los ICP han sido ampliamente incorporados en sistemas de biosensibilidad. Su utilidad radica en la posibilidad de funcionar como materiales transductores y simultáneamente, como matrices para la inmovilización de las entidades de reconocimiento biológico. Se ha implementado su uso en sistemas sensibles de glucosa3, colina8, lípidos9, urea10, triglicéridos11, ácido úrico12, entre otras moléculas de importancia biológica. Análogamente se ha reportado su incorporación activa en sensores de material genético (DNA/RNA)13, así como para la detección de interacciones antígeno-anticuerpo14. En el DIPM se trabajó en la preparación por extrusión de películas compuestas de poli(n-butil metacrilato) y PANI sintetizada por emulsión en presencia del ácido n-dodecilbenceno sulfónico y el poli(estireno-co-acrilato de potasio)15. El material compuesto se utilizó en un método de detección conductimétrico de amoníaco y urea16. Los resultados evidenciaron un error relativo de solo 3.25% en las mediciones realizadas de urea en suero sanguíneo humano usando el método

= Analito

MUESTRA

ELEMENTO SENSIBLE

TRANSDUCTOR

Señal Química

Señal Electrónica


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propuesto, con referencia a los datos obtenidos por método estándar implementado en los laboratorios clínicos, en un intervalo de concentraciones desde niveles normales hasta patológicos. Análogamente se preparó una plataforma sensible ópticamente al colesterol mediante la deposición de una película de PANI de 43 nm de espesor, usando la técnica de recubrimiento por giro, sobre un soporte de poli(metil metacrilato) y la subsecuente inmovilización de la colesterol oxidasa (ChOx) sobre la superficie de la PANI17. La actividad de la ChOx inmovilizada fue determinada en función del pH y la temperatura. En este sistema, la PANI funciona como matriz para la inmovilización de la enzima y como elemento ópticamente activo para la detección de colesterol libre. El comportamiento crómico de la PANI frente al colesterol quedó selectivamente determinado por la actividad redox de la enzima y la consecuente transferencia de carga enzima-polímero. La sensibilidad del sistema frente al colesterol en concentraciones equivalentes a las presentes en suero humano evidenció su potencialidad como un método óptico en el que no se necesita la enzima peroxidasa ni el uso de reactivos cromóforos, especies requeridas en los métodos estándares establecidos en los laboratorios clínicos. Por otro lado, el diseño y aplicación de sistemas de dosificación controlada de fármacos resulta una alternativa real en las nuevas formas de medicación que persiguen prolongar el tiempo que la dosis terapéutica está presente de forma efectiva y eliminar o minimizar las concentraciones que exceden los requerimientos terapéuticos. Los sistemas de liberación de fármacos por estímulo eléctrico constituye una forma atractiva para el control remoto del suministro de medicamento en dosis terapéuticas por medio de dispositivos implantables o sistemas transdérmicos (e.g. parches iontoforéticos). En nuestro grupo de investigación se desarrolló una síntesis química de PANI en presencia de ácido L-glutámico que permitió obtener nanofibras del polímero recubiertas con el aminoácido, con una alta relación longitud/diámetro18. Estas nanofibras adsorben eficientemente dosis terapéuticas de amoxicilina, un antibiótico de amplio espectro comúnmente utilizado en el tratamiento de infecciones bacterianas. Las nanofibras de PANI cargadas con la amoxicilina fueron incorporadas a un hidrogel de poliacrilamida y se realizaron estudios de liberación in vitro del fármaco frente a soluciones búfer de diferente pH y temperatura. Los resultados mostraron una cinética de liberación dependiente del pH y la temperatura del medio, lo que evidenció la potencialidad del material como sistema de liberación controlada. Análogamente, se estudió la liberación de amoxicilina a partir de los hidrogeles compuestos poliacrilamida-PANI usando estímulos eléctricos. La Figura 2 muestra


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los resultados de una fracción de un estudio de liberación aplicando voltajes de 5V.

Figura 2. Liberación de amoxicilina desde hidrogeles de poliacrilamida/PANI-amoxicilina usando estímulos eléctricos de 5V. Las flechas indican la aplicación del voltaje.

Se hicieron pruebas de control usando un hidrogel cargado con el fármaco sin nanofibras de PANI, así como cambiando la posición de los electrodos. Se demostró que la salida de la amoxicilina libre en el volumen del hidrogel es controlada por fenómenos difusionales, mientras que la liberación de las moléculas del fármaco adsorbidas sobre la PANI implica un proceso adicional de reducción del polímero electroconductor, lo que permite el control de la cinética de liberación mediante el voltaje aplicado. Aplicaciones electromecánicas La posibilidad de que un material manifieste una respuesta eléctrica cuantificable en función de un esfuerzo o una deformación mecánica, potencia su aplicación como transductor en un sensor electromecánico. Tecnológicamente, un dispositivo que cuantifique un estímulo mecánico resulta de vital importancia en el área médica, como componente de mecanismos usados en las cirugías robóticas, así como detectando la magnitud del movimiento de determinadas partes del cuerpo humano, lo cual constituye una técnica no invasiva para el control de la salud.

90 120 150 180 210 240 27020

30

40

50

60

Lib

era

ció

n d

e a

moxic

ilina (%

)

Tiempo (min)


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Adicionalmente, los sensores electromecánicos se utilizan en el monitoreo de la estabilidad mecánica de estructuras civiles, dispositivos sensibles al tacto, medidores de presión, para la caracterización mecánica de nuevos materiales, detectores de actividad sísmica, entre otras aplicaciones. Los dispositivos utilizados para medir la deformación generada por una carga mecánica se clasifican según su principio de transducción en piezo-eléctricos, piezo-magnéticos, piezo-ópticos, piezo-acústicos y piezo-resistivos. Los sensores de deformación de tipo piezo-resistivos se distinguen por la simplicidad en su tecnología, así como por su bajo costo, lo que justifica su uso generalizado en muchas aplicaciones. En la actualidad existe en el mercado un gran número de dispositivos patentados como galgas extensiométricas, un tipo de sensor electromecánico de tipo piezo-resistivo, la mayoría confeccionados con materiales metálicos. Su funcionalidad se basa en el aumento de resistividad que ocurre en el conductor metálico cuando se somete a esfuerzos como una consecuencia de la disminución en la movilidad de sus portadores de carga. Con fines prácticos, el comportamiento piezo-resistivo de los materiales metálicos necesita ser amplificado para lograr una sensibilidad adecuada del sensor. Los materiales compuestos elaborados a partir de PIC en una matriz polimérica aislante han sido estudiados para su aplicación como materiales transductores en sensores electromecánicos. Se han reportado investigaciones realizadas en sistemas compuestos del copolímero estireno/butadieno/estireno y PANI19 y tejidos elastoméricos recubiertos con PPy20, entre otros sistemas. De manera general se ha demostrado que en estos materiales, el transporte de carga eléctrica durante una deformación mecánica depende directamente de la naturaleza de sus constituyentes y de su microestructura, esta última definida fundamentalmente por el contenido del material electroconductor, la geometría de sus aglomerados y su compatibilidad con la matriz aislante. Nuestro grupo de investigación ha trabajado en el estudio del comportamiento piezo-resistivo bajo cargas de tensión de materiales compuestos de PANI y poli(n-butil metacrilato)21. Análogamente, se estudió la respuesta piezo-resistiva de materiales compuestos de PANI y PDMS sometidos a compresión7. En ambos casos se relacionó las características microestructurales del material con su comportamiento electromecánico. Los valores del factor de sensibilidad piezo-resistiva alcanzados en aquellos materiales con concentraciones cercanas al umbral de percolación, así como la reversibilidad del comportamiento obtenida durante ciclos de aplicación/liberación de la deformación, demostraron la potencialidad de los sistemas estudiados como elementos transductores en un sensor electromecánico.


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Conclusiones El desarrollo de la ciencia impone continuamente nuevos retos en el área de la ciencia de los materiales. El estudio de los PIC debe estar encaminado a la optimización de sus propiedades en función de estos nuevos retos. La versatilidad en sus propiedades los destaca no solo dentro de la gran familia de los polímeros, también del resto de los materiales, por lo que su potencialidad seguirá siendo evidenciada en el área biomédica, electromecánica y en muchas otras áreas donde se requiera el uso de materiales “inteligentes”. Referencias 1. Show-An Chen, Kuen-Ru Chuang, Ching-Ian Chao, Hsun-Tsing Lee (1996) Synthetic Metals,

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A, 40: 1573.


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Modelado de Sistemas Biológicos usando GPU´s

Miguel Ángel Balderas Altamirano

Universidad Autónoma Metropolitana-Unidad Iztapalapa

[email protected]

Procesadores Gráficos (GPU´s)

Introducción La simulación molecular es una herramienta que ha tomado relevancia a raíz del desarrollo de las computadoras. Muchos problemas han sido investigados a través de la simulación; refinando teorías para generar una mejor comprensión de la naturaleza, o comprobando resultados experimentales. Usualmente este tipo de simulaciones estaba restringido a unos cuantos miles de moléculas, debido a la capacidad de cálculo de cada ordenador. Por otro lado, la industria de los juegos de video en su esfuerzo por mejorar la calidad de sus imágenes (requiere de procesar datos a alta velocidad) ha hecho necesario crear dispositivos electrónicos capaces de realizar operaciones numéricas rápidamente. Este resultado tecnológico llevó al desarrollo de los procesadores gráficos o GPU, por sus siglas en inglés. Este esfuerzo se ha diseminado en todas las áreas de la ciencia y en el desarrollo de nuevos tipos de aplicaciones que las aprovechan en todas las áreas desde los celulares, hasta los computadores de escritorio y más. Otra de las áreas beneficiadas en este impulso de hace pocos años es la simulación molecular; métodos como la dinámica molecular (DM), dinámica ab initio, Monte Carlo, etc, que antes requerían de mucho tiempo para el cálculo ahora se hayan beneficiados con la implementación de códigos escritos sobre CUDA, que es el lenguaje nativo para usar los GPU´s. En el caso de la DM, ahora podemos estudiar sistemas con hasta cuarenta millones de partículas con el mejor procesador gráfico, el K40 que posee 2880 núcleos, desde la comodidad de un escritorio. Anteriormente este número era de apenas veinte mil partículas, en una computadora de escritorio normal. Las redes de computadora que son un excelente avance, ahora se hallan disminuidas en potencia comparada con la comodidad de tener un ordenador en nuestro escritorio. Pero también es necesario mencionar que la tecnología ahora



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va hacia la dirección de hacer redes de computadoras que exploten los beneficios de los GPU´s. Así que ahora se habla de múltiples GPU´s conectados en clúster de computadoras. Gracias a estos desarrollos podemos investigar problemas que dependan del número de partículas o que requieran cantidades enormes de cálculos. En el caso de los sistemas biológicos, se sabe que estos fenómenos suelen ser muy complicados y requieren muchas partículas para reproducir fenómenos de interés, como el desdoblamiento de proteínas [Dill, 2012 y Liang, 2014], el estudio de nuevas drogas para neutralizar armas químicas [Jiménez-Oses, 2014], etc. han sido aplicaciones frecuentes hoy en día. En esta contribución mostramos el uso de los GPU´s en varios problemas de interés tecnológico: a) Desdoblamiento de la proteína conocida como APOAI mediante la

concentración salina como posible mecanismo para mejorar el atrapamiento de colesterol.

b) Extensiones: Atrapamiento de colesterol mediante APOA. c) Estudio del mecanismo de acción de las proteínas intrínsecamente

desordenadas. d) Estudio del efecto de la adición de poli aminoácidos adsorbidos a proteínas de

interés. Desdoblamiento de la APOAI mediante la concentración salina como posible mecanismo para mejorar el atrapamiento de colesterol La apolipoproteína A1 (APOA1) es el principal componente de las lipoproteínas de alta densidad y tiene un papel importante en el metabolismo de los lípidos. La APOA1 se encuentra en la corriente de la sangre humana y promueve la salida de ácidos grasos, incluyendo el colesterol, a través del hígado para su excreción. Su estudio es importante debido a su efecto protector contra la aterosclerosis (Breslow, 1996) y su función como transporte del colesterol de las células blancas de la sangre dentro de las paredes arteriales (Glomset, 1968). La APOA1 contiene una sola cadena de polipéptido de 243 residuos de aminoácidos (Brewer et al., 1978) con 11 o 22 residuos que se repiten regularmente en la secuencia (McLachlan, 1977). Estas múltiples unidades que se repiten para formar hélices anfipáticas con caras hidrofílicas e hidrofóbicas distintas (Segrest et al., 1974). El transporte de grasa se espera que sea modulado por los residuos hidrófilos e hidrófobos que componen la APOA1, y también por las condiciones fisiológicas como el pH y la fuerza iónica en la sangre o fluido fisiológico. En esta plática mostraremos los resultados de los pliegues de la APOA1 a medida que aumenta el contenido de sal, utilizando simulaciones por ordenador. En particular, se estudia la contracción seguida de una expansión de algunos


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residuos de APOA1, inducidas por el aumento de la concentración de iones de sal monovalentes. Este fenómeno se ha encontrado en otros poli electrólitos en solución acuosa utilizando una variedad de métodos [Hsiao, 2006; Feng, 2009; Alarcón, 2013; Pollard, 2013; Frank, 2000]. En este contexto, la APOA1 es un sistema mucho más complejo porque hay secuencias positivas, negativas y neutras a lo largo de su estructura, así como restos hidrófilos e hidrófobos. Esperamos que la conformación espacial sea un factor crucial en la determinación de la capacidad de APOA1 para capturar el colesterol y otros ácidos grasos, que es la funcionalidad que nos gustaría optimizar de manera que un mecanismo puede ser propuesto para ayudar a diseñar fármacos y tratamientos que mejoren la calidad de vida. Dado que estamos interesados en la determinación de cómo se pliega la APOA1, hicimos simulaciones para calcular su radio de giro (Rg) en cada una de las concentraciones de sal que modelamos. Rg se calcula a partir del centro de masa de la molécula, como se hace en la ciencia de polímeros [Grosberg, 1994]. La Figura 1 muestra los valores de Rg en cada una de las concentraciones de NaCl. En la parte superior de la figura 1, incluimos fotos instantáneas de las conformaciones abiertas y en la parte inferior las conformaciones cerradas. Las flechas en la parte superior de la figura 1 indican las concentraciones de 0.5, 0.9, 1.1, 1.4 y 1.8 M donde las conformaciones abiertas tienen lugar.

Figura 1. a) Radio de giro de APOA1 como una función de la concentración de NaCl. Las barras de error representan la desviación estándar en 5 ns. Las fotos instantáneas en la parte superior e inferior corresponden a la conformación abierta y cerrada de APOA1 (Figuras 1 b), respectivamente. Las flechas identifican cada conformación con su concentración. La línea es sólo una guía para el ojo.

Las flechas en la parte inferior de la Figura 1 representan las concentraciones de 0,6, 1,0, 1,7 y 2,0 M, que corresponden a conformaciones cerradas. Comportamiento cualitativamente similar a éste, se ha obtenido por Alarcón et al. [Alarcón, 2013] en biopolímeros, por Hsiao y Luijten [Hsiao, 2006] para poli electrólitos de


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iones multivalentes, y en experimentos [Kozer, 2007; Dawson, 2007; Kas, 1996]. La formación de configuraciones cerradas es el resultado del mecanismo de inversión de carga electrostática [Nguyen, 2000], mientras que las configuraciones abiertas se atribuyen a la repulsión electrostática entre monómeros adyacentes [Wong, 2010]. El atrapado de colesterol y otros ácidos grasos es favorecido con las configuraciones cerradas debido a que estas moléculas están más cerca de la APOA1, por lo tanto se promueve la formación de enlaces de hidrógeno entre ellas. Bajo estas circunstancias esta proteína tendría una mayor funcionalidad. Extensiones: Atrapamiento de colesterol mediante APOA El efecto de abrir y cerrar el fragmento de la APOAI con solución salida es un mecanismo complejo. En esta sección platicaremos del efecto de la sal en la proteína, ya no en el fragmento. Así mismo el mecanismo puede ser de interés cuando se adicionan moléculas lipídicas como la del colesterol. En la Figura 2, vemos a la APOA, su estructura aislada y completa, la conforman 4 unidades de proteínas que forman un tetrámero. En la Figura 3, vemos el resultado de la adición de colesterol a la mezcla salina, podemos ver como poco a poco, las moléculas de colesterol hidrofóbicas forman cúmulos (colapso hidrofóbico) y se acercan a la APOA.

Figura 2. APOA completa, formando un tetrámero. Esta es la forma más común de encontrar a la proteína.

Figura 3. Cúmulos de colesterol y la APOA tetrámero, en solución acuosa.

Estudio del mecanismo de acción de las proteínas intrínsecamente desordenadas Muchas proteínas que se encuentran en la naturaleza tienen una estructura y conformaciones que las hacen estables con respecto al tiempo. Una excepción a


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la norma son las proteínas intrínsecamente desordenadas, que parecen ser proteínas sin una conformación en especial pero que poseen características importantes, por ejemplo, su alta flexibilidad, su capacidad para adaptarse a diferentes ligandos, etc. Son conocidas de manera general como hidrófilas; el agua se acumula dentro de ellas. Estas proteínas las podemos encontrar en las plantas, donde en tiempos de sequía utilizan esta propiedad para mantener hidratada a la planta. Para iniciar este estudio nos dimos a la tarea de ver cómo cambia la conformación dela proteína con el cambio de la temperatura. Analizamos un intervalo de temperaturas que va desde 263 K a 393 K. En la Figura 4, mostramos dos configuraciones estables de la proteína a dos diferentes temperaturas.

Figura 4. La proteína llamada dehidrina a dos diferentes temperaturas. En la figura derecha está a 263 K y en la figura izquierda a 393 K. En este gráfico se muestran las conformaciones estables a diferente temperatura.

Figura 5. La desviación cuadrática media (DCM), en 10 ns de simulación. Podemos ver que a 393 K, tenemos una conformación muy diferente respecto a las otras de menor temperatura.


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Para tratar de verificar la estabilidad de la proteína con la temperatura, obtuvimos la desviación cuadrática media, que resulta de comparar la primera fotografía de la proteína con las que resultan cuando se incrementa el tiempo. En la Figura 5, podemos ver el resultado. Vemos que a 393 K, hay una transición importante con respecto a todas las demás las cuales parece ser que se mantienen sin cambios importantes. Ahora procedemos a caracterizarla; y tratar de entender el comportamiento de la proteína como función de la temperatura. Estudio del efecto de la adición de poli aminoácidos adsorbidos a proteínas de interés. Otro trabajo que llevamos a cabo, es el efecto de las propiedades de algunas

proteínas cuando adicionamos un polímero, PEG o un polímero de aminoácidos.

En la Figura 6, podemos ver una fotografía de la simulación de la lisozima cuando

se encuentra amarrada con un polímero de ácido glutámico.

Figura 6. Efecto de los polímeros de aminoácidos sobre la estructura y funcionalidad de la Lisozima. Estructura formada en 50 ns.

Colaboradores Dr. Armando Gama Goicochea, Cátedra Schulman-UASLP, Polinova, México. Dr. Elías Pérez, Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México. Dr. Juan Francisco Jiménez Bremont, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT). Dr. J. Sampedro, Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México. Dr. Noé Mendoza Ambrosio, Instituto Tecnológico de Tuxtepec, Oaxaca, México. Agradecimientos Este proyecto fue financiado por CONACYT, proyecto 132056. Nos gustaría reconocer muchas conversaciones educativas sobre este tema con A. López - López Vallejo. MABA y AGG agradecen a la UASLP por su hospitalidad y al grupo de polímeros en el Instituto de Física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí.


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Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | Alimentos

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MÉTODOS TRADICIONALES Y NOVEDOSOS DE SECADO EN ALIMENTOS: PERSPECTIVAS FUTURAS

Dr. Miguel A. Ruiz Cabrera

Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí

[email protected]

Deshidratación La deshidratación ha sido desde la antigüedad, la operación unitaria más utilizada por el hombre para la conservación de sus alimentos. Consiste en la remoción del agua contenida en un material húmedo (sólido, semi-sólido, líquido) mediante la aplicación de energía térmica con la finalidad de obtener un producto de humedad reducida y estable a las condiciones ambientales (Mujumdar, 2007). La deshidratación ha sido muchas veces confundida con el proceso de concentración. Aunque ambos procesos persiguen el mismo objetivo, es decir, disminuir la cantidad de agua en un alimento fresco, difieren en la forma de hacerlo así como en el producto final alcanzado. En el deshidratado, como producto final siempre será obtenido un producto sólido con un contenido de humedad del orden de 2-10% (base húmeda), mientras que la concentración generará como producto final una solución concentrada, dispersión o semisólido con un contenido de agua significativamente más elevado (Devahastin, 2000; Mujumdar, 2007). Por lo tanto, la deshidratación genera productos más duraderos o vida comercial más prolongada como resultado de la reducción de la actividad de agua (aw) del alimento. Por otro lado, la deshidratación induce una disminución drástica de la masa y volumen del alimento, disminuyéndose costos de transporte y almacenamiento ya que se evitan el uso de sistemas de refrigeración o adición de conservadores para mantenerlos en buen estado antes de ser consumidos. En la industria alimentaria, se dispone de una gran cantidad de secadores; destacando los secadores de bandejas, secadores rotatorios, secadores de lecho fluidizado, secadores tipo flash y secadores por aspersión (Mujumdar, 2007). Debido a ello, para una selección correcta del secador deben considerarse algunos aspectos primordiales como el estado físico del alimento, sensibilidad del producto a la temperatura y estabilidad oxidativa así como el tiempo de secado. Por ejemplo, para alimentos sólidos y semisólidos pueden utilizarse los secadores de bandejas, liofilizadores y secadores de lecho fluidizado o lecho fijo mientras que para alimentos líquidos debe utilizarse primordialmente, el secador por


Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 |Ingeniería Química, COARA | ISBN XXX | Área: XXX

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aspersión o el liofilizado. Para productos cuya temperatura máxima de operación sea de 30°C y con posibilidades de oxidación se recomienda trabajar a vacío o con atmósferas inertes. Para tiempos de secado cortos del orden de los minutos se recomiendan secadores continuos mientras que para procesos de secado superiores a una hora, es recomendable el secado por lotes. Los métodos convencionales de secado más utilizados en la industria alimentaria tales como la liofilización, el uso de superficies calientes y contacto con aire caliente, se clasifican primordialmente en base a la forma en la que se suministra calor al material húmedo (Devahastin, 2000). La energía puede ser suministrada por convección mediante secadores directos utilizando aire u otro fluido de arrastre; por conducción, donde el calor es transferido a la muestra por contacto indirecto a través de una superficie sólida (secadores indirectos) y por radiación o de forma volumétrica, es decir, colocando el material húmedo en un microondas o dentro de un campo electromagnético de radiofrecuencia. Fenómenos de transporte, aspectos energéticos y de calidad en el proceso de secado La deshidratación de alimentos es una operación compleja en la que intervienen fenómenos de transportes como la transferencia de energía encargada de proveer el calor latente de evaporación, cambiar de fase a la humedad dentro del producto y la transferencia de masa, consistiendo en el movimiento del agua tanto en el interior como en la superficie del alimento. La velocidad de deshidratación está gobernada por la velocidad a la cual estos procesos toman lugar. La transferencia de calor del aire caliente hacia el producto húmedo puede ser por convección, conducción, radiación o la combinación de ellos. La transferencia de calor interna es usualmente muy rápida en comparación con la transferencia de calor externa, por tanto, la transferencia de calor durante el secado se analiza de manera externa. En contraste, la transferencia de masa depende ya sea del movimiento de humedad dentro del sólido o del movimiento del vapor de agua desde la superficie del alimento hacia la corriente de aire. Sin embargo, la transferencia de masa interna es la que gobierna en los procesos de secado en los alimentos. Así mismo, el secado ha sido reconocido como una de las operaciones unitarias de alto consumo de energía en la separación sólido-líquido. Algunos países como Estados Unidos, Canadá, Francia, destinan de 10 a 25% de su energía a deshidratar una gran gama de productos, aunque pueden alcanzarse valores hasta de 35% a 50% en fábricas de papel y textileras (Mujumdar, 2007). El alto consumo de energía en los procesos de secado se debe al alto calor latente necesario para la vaporización del agua el cual puede variar de 2500 a 2257 kJ/kg


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agua en un rango de temperatura de 0 a 100 °C. Otro aspecto importante que contribuye al alto consumo de energía en secado, es la baja eficiencia que se alcanza en los secadores. Por ejemplo, en los secadores por aspersión se alcanza una eficiencia térmica que oscila entre 20 y 50%, tambor rotatorio entre 35 y 78% mientras que en los secadores de bandejas se obtienen las eficiencias térmicas más bajas variando entre 15 y 35 % (Mujumdar, 2007). En lo que concierne a aspectos de calidad en los alimentos deshidratados, el proceso de secado de alimentos no solo afecta el contenido en agua del alimento, sino también puede promover diversas transformaciones físicas (contracción o encogimiento, endurecimiento, expansión), transformaciones químicas (enzimáticas, caramelización, Maillard, oxidación lipídica) así como cambios nutricionales (pérdida de vitaminas, sabor, aromas y degradación de aminoácidos) que pueden alterar las propiedades sensoriales y organolépticos de los productos terminados. Por lo tanto, el sector científico, industrial y tecnólogos en alimentos se han visto obligados a desarrollar técnicas innovadoras de secado que estén dirigidas a la aceleración de los procesos de secado para disminuir los tiempos de proceso, el consumo energético y a integrar tecnologías más ecológicas con la finalidad de ofrecer al consumidor productos de calidad en términos nutricionales y de apariencia (Sagar y Kumar, 2010). En este contexto, las limitaciones de los procesos convencionales de secado están siendo superadas mediante la utilización de pre-tratamientos, utilización de energías renovables (energía solar, eólica, geotérmica, biocombustibles) y a través de la implementación de nuevos métodos de deshidratación como el secado por ventana refractante (RW), con vapor sobrecalentado (SSD) y métodos híbridos de secado. Pre-tratamientos utilizados en secado Un pre-tratamiento es aquel método que tiene como objetivo acelerar la pérdida de humedad de un alimento al complementase con algún método convencional de secado como puede ser el aire caliente, la liofilización y el secado con superficies calientes. Con lo cual se reducen los tiempos de secado así como el consumo energético y en algunos casos se mejora la calidad del producto terminado (Sagar y Kumar, 2010). Estos pre-tratamientos también son conocidos como procesos de deshidratación parcial como es el caso particular del secado osmótico. Algunos ejemplos de los pre-tratamientos más utilizados en el área de secado son la descompresión instantánea controlada (proceso DIC), el espumado (foaming), tratamiento osmótico, la aplicación de pulsos eléctricos, el ultrasonido, etc.(Lucio-Juárez et al., 2013).


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Uso de fuentes de energía renovables En el medio ambiente se presentan fenómenos naturales de los cuales puede obtenerse grandes cantidades de energía en donde el viento, la marea oceánica y la radiación solar son los ejemplos más representativos. Otra de las fuentes de energía más abundante en la naturaleza es el sol, y la industria alimentaria no ha sido la excepción en buscar alternativas para aprovechar esta energía en el proceso de secado. El secado al sol por exposición directa del producto a la radiación solar, ha sido la técnica más utilizada por el hombre desde la antigüedad para la conservación de una gran variedad de alimentos como pescados, carnes, frutas y verduras. Ha sido un proceso ventajoso desde el punto de vista energético debido a que la energía solar es una fuente de energía alternativa poderosa y abundante y que no requiere de instalaciones costosas para su disponibilidad y uso. A pesar de lo anterior, el secado al sol presenta múltiples desventajas en términos de calidad, ya que los alimentos se encuentran expuestos a daño por animales, contaminación ambiental, crecimiento microbiano, degradación física y química aunado a que este proceso no es uniforme ni controlable (Belessiotis y Delyannis, 2011; Janjai y Bala, 2012; VenkataRaman y col., 2012). Para el aprovechamiento de la energía solar, se han diseñado una gran variedad de colectores solares, ya sea aprovechando la convección natural del aire o forzándolo para hacer circular el calor por todo el sistema, denominados secadores solares de convección natural y secadores solares de convección forzad, respectivamente (Chua y Chou, 2003; VenkataRaman y col., 2012). En los ventiladores de convección forzada se les han incorporado medios externos como ventiladores y bombas para mover el aire caliente desde el colector solar hacia el alimento. Estos ventiladores pueden ser accionados por medio de electricidad, combustible o incluso mediante el uso de paneles fotovoltaicos creando sistemas 100% ecológicos. Sin embargo, debido a la heterogeneidad del flujo de aire dentro de la cámara de secado y el ángulo de incidencia de radiación solar máxima es dado solamente a 90°, la mayoría de los secadores solares acoplados a colectores de placa plana propuestos en la literatura han sido de bajo desempeño. Nuevos métodos de deshidratación En la literatura también han sido propuestos métodos novedosos de secado como el secado con ventana refractante (RW), la liofilización a presión atmosférica, aplicación de radiación infrarroja, el secado con vapor sobrecalentado (SSD) y la


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utilización de métodos híbridos de secado que consiste en la combinación de dos o más métodos de secado en un mismo proceso. Secado con Ventana refractante (RW) La tecnología de ventana refractante o RW por sus siglas en inglés (Refractance Windows) fue desarrollada para el deshidratado de productos termosensibles. Con esta tecnología pueden secarse productos en forma de pulpa, pastas, láminas delgadas e inclusive jugos concentrados los cuales deben ser colocados sobre una película plástica trasparente Mylar ® formando películas de espesores de entre 1–3 mm. Sin embargo, ha sido utilizado principalmente para el deshidratado de jugos y frutas (Abonyi y col., 2002; Nindo y Tang, 2007; Ochoa-Martínez y col., 2012). La cinta plástica Mylar ® es calentada con agua caliente en circulación a una temperatura de 95 a 97°C. Al final de la cinta transportadora, se utiliza agua fría o a temperatura ambiente para disminuir la temperatura del producto deshidratado por debajo de su temperatura de transición vítrea, facilitar su raspado y recuperar el producto. Cabe mencionar que con este método se secado, la temperatura alcanzada por el alimento puede ser del orden de 70°C y se requieren de cortos tiempos de secado (3–5 minutos) que van a depender del espesor de la película formada de producto (Ochoa-Martínez y col., 2012). Cabe resaltar que el sistema de RW no permite una contaminación cruzada al estar bien definida la separación entre el medio de calefacción y el producto. En algunos estudios ha sido encontrado que el sistema RW presenta elevadas eficiencias térmicas variando entre 52 y 77% las cuales son más elevadas al comparase con métodos como de tambor rotatorio, secado por aspersión y secado con aire caliente (Nindo y Tang, 2007). Así también con el secado RW han sido alcanzados productos deshidratados con colores y retención de vitaminas similares a los obtenidos en un proceso de liofilizado (Nindo y Tang, 2007). Secado con vapor sobrecalentado (SSD) El secado con vapor sobrecalentado o SSD por sus siglas en inglés (Superheated Steam Drying), desarrollado en un principio para el deshidratado de productos no termosensibles como el carbón, madera, papel, etc. ha cobrado un gran interés en los últimos años para el deshidratado de alimentos y ha sido aplicado para el deshidratado de patatas, plátano, camarones, hierbas, especias y vegetales entre otros (Mujumdar, 2007; Nimmol y col., 2007; Deventer y Heijmans, 2001; Uengkimbuan y col., 2007). El vapor sobrecalentado consiste en vapor de agua calentado por encima de su temperatura de saturación a presión constante. El


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vapor sobrecalentado tiene la capacidad de permear los materiales y ceder su calor sensible al producto para cambiar de fase y eliminar el agua presente en el alimento. De tal manera que el vapor sobrecalentado actúa como fluido de calentamiento y fluido de arrastre durante el secado (Deventer y Heijmans, 2001). El uso de SSD como método de secado para productos alimenticios conlleva adicionalmente una serie de beneficios y entre los más importantes se menciona que puede conducirse a elevadas eficiencias térmicas del orden de 50–80%. Lo anterior es atribuido a los elevados coeficientes de transferencia de calor y al incremento de las velocidades de secado en los periodos constantes de temperatura. Este último se cumple siempre y cuando la temperatura de vapor esté por encima de la temperatura de inversión (temperatura más allá a la cual la velocidad de secado de SSD es mayor que la velocidad de secado con aire caliente). Por otro lado, durante la aplicación de vapor sobrecalentado se crea un ambiente libre de oxígeno, lo cual es ideal para productos sensibles a reacciones de oxidación y combustión. Además en los sistemas SSD pueden ser diseñados para colectar y condensar el vapor generado, en donde los compuestos tóxicos, contaminantes y/o costosos son colectados para posteriormente ser removidos, reduciendo así las emisiones al medio ambiente. También durante el procesamiento con vapor sobrecalentado se lleva a cabo un blanqueamiento, pasteurización, esterilización y deodorización de productos alimenticios mientras se lleva a cabo el proceso de secado. Los productos son parcialmente cocinados lo cual puede ser un beneficio potencial en las propiedades de textura final. Como desventajas del proceso SSD se menciona que: (1) el escalamiento del SSD, especialmente para operaciones continuas con entrada y salida de producto, necesitan de extrema atención para reducir las pérdidas de vapor que puedan llegue a desestabilizar el sistema; (2) el vapor sobrecalentado puede condensar en superficies con temperaturas inferiores a los 100°C sobre todo a presión atmosférica induciendo la formación de burbujas. Esto sucede en la primera etapa del secado al entrar en contacto con la superficie fría del producto y (3) con la finalidad de maximizar el aprovechamiento energético, es necesario contar con sistemas que mantengan la temperatura/presión en el nivel ideal de operación. A pesar de la posibilidad de trabajar SSD a presión atmosférica, este método se ve limitado cuando es aplicado para deshidratar materiales de elevada termo sensibilidad como algunos alimentos y bio-productos. Debido que el vapor sobrecalentado alcanza elevadas temperaturas provocan en el producto daños térmicos y estructurales. Por lo que una alternativa de la solución de estos problemas es operar con presiones reducidas con lo cual la calidad del producto se ha visto mejorada. Con el uso de vapor sobrecalentado por debajo de la presión atmosférica (< 1 atm) se reduce la temperatura de ebullición de la


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humedad del producto removiéndola sin la necesidad de temperaturas superiores a los 100°C (Suvarnakuta y col., 2005). Métodos híbridos de secado Las tendencias actuales para optimizar los procesos de secado es la utilización de los denominados métodos híbridos de secado conocido como hybrid-drying en inglés, los cuales son el resultado de la combinación de dos o más nuevas tecnologías de secado con el objetivo de potencializar los beneficios individuales de cada proceso por lo que el número de combinaciones es infinito (Chou y Chua, 2001; Sagar y Kumar, 2010; Kowalski y Rajewska, 2009). En el documento presentado por Chou y Chua (2001) puede encontrarse una revisión bibliográfica extensiva respecto de las nuevas tecnologías híbridas de secado para alimentos termosensibles. Por otro lado ha sido observado que la combinación del secado con aire caliente y el secado por liofilización para producir zanahoria y calabaza deshidratada tuvieron una calidad final similar a las muestras liofilizadas y el tiempo de secado y el consumo total de energía se vio reducido en un 50% cuando fue comparad al utilizado durante el liofilizado. Los elevados costos de inversión, las pérdidas de compuestos volátiles responsables de los aromas y la degradación de textura son algunos inconvenientes del secado con microondas. Sin embargo, el secado con microondas combinado con un método de secado convencional ha permitido reducir el tiempo de secado, incrementar la calidad del producto final y minimizar los requerimientos energéticos (Mujumdar y Law, 2010). Otros ejemplos relevantes de la utilización de métodos híbridos pueden encontrarse en los trabajos elaborados por Kowalski y Rajewska (2009) donde implementaron la combinación del secado con aire caliente con microondas y radiación infrarroja para la deshidratación de kaolin granulado así como la utilización de aire caliente como primera etapa del proceso de secado seguido de la aplicación de microondas y vacío para producir frutas y verduras deshidratadas de alta calidad (Beaudry y col., 2003). Perspectivas futuras Uno de los retos más grande en el área de deshidratación de alimentos, es el desarrollo de técnicas innovadoras de secado que permitan acelerar el proceso con la finalidad de reducir el consumo de energía, el tiempo de residencia, disminución de emisiones contaminantes al ambiente y producir alimentos deshidratados acorde a los estándares demandados por los consumidores.


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Los costos de energía se han elevado, por tanto la eficiencia energética debe ser un criterio clave en la selección, diseño y operación de los secadores. El uso de energía renovable (solar, eólica, geotérmica, etc.) necesita ser examinado a profundidad con la finalidad de reducir el uso de combustibles fósiles en deshidratado. Un sistema óptimo de secado debe ser económicamente rentable, con tiempos de secado cortos y que provoquen el mínimo daño al producto. Se necesita todavía de mucha investigación y desarrollo para hacer de los nuevos métodos de secado comercialmente atractivos, ya que muchos están todavía a nivel laboratorio. Por otro lado, la modelación matemática y simulación computacional deben considerarse como herramientas fundamentales para proveer información relevante en diferentes situaciones de secado para minimizar experimentos a nivel laboratorio y planta piloto. El uso de métodos híbridos de deshidratación como la combinación del vapor sobrecalentado y aire caliente podrían ser una alternativa para la elaboración de productos deshidratados con características de calidad apropiados como son el color, capacidad de rehidratación, minimización de reacciones de oxidación de lípidos y sobre todo disminuir los tiempos de proceso. Bibliografía Abonyi, B.I., Feng, H., Tang, J., Edwards, C.G.,Chew, B.P., Mattinson, D.S. y Fellman J.K. 2002.

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Sagar, V.R. y Kumar, S.P. 2010. Recent advances in drying and dehydration of fruits and vegetables: a review. Journal of Food Science and Technology 47 (1): 15-26.

Suvarnakuta, P., Devahastin, S., Soponronnarit, S. y Mujumdar, A.S. 2005. Drying kinetics and inversion temperature in a low-pressure superheated steam-drying system. Industrial & Engineering Chemistry Research 44:1934-1941.

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VenkataRaman SV, Iniyan S y Goic R. 2012. A review of solar drying technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews16:2652-2670.


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Tratamiento de Aguas Contaminadas, Usando Materiales

Avanzados de Carbono

Nancy Verónica Pérez Aguilar

Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila

[email protected]

Aportaciones de la nanotecnología para el desarrollo de nuevos

nanoadsorbentes

El desarrollo de la nanociencia y la nanotecnología a partir de la segunda mitad

del siglo pasado hasta nuestros días, ha significado una oportunidad para obtener

nuevos materiales con mejores propiedades físicas y químicas, con aplicaciones

en cualquier campo de la ciencia. Una de las aplicaciones que se investiga

intensamente es la remediación de agua contaminada con diferentes sustancias

inorgánicas como metales pesados (Hg, Pb, Ag, Cu, Cd, Cr, Zn, Ni, Co y Mn) y

aniones (F-, SO42-, NO3

-, PO43-, ClO4

-, CrO42- y Cr2O7

2-), así como diversos

compuestos orgánicos tales como colorantes, fármacos, pesticidas, etc.

En el mercado se comercializan diferentes materiales para adsorber algunos de

los contaminantes mencionados anteriormente, entre los que destacan el carbón

activado, arcillas pilareadas, zeolitas, óxidos mesoporosos y materiales

poliméricos. Estos adsorbentes cuentan con características clave tales como una

elevada área específica y volumen de poros, así como grupos funcionales

superficiales específicos para cada tipo de contaminante. La nanotecnología ha

hecho posible la obtención de nanomateriales carbonáceos tales como los

nanotubos de carbono, fulerenos y recientemente grafeno y óxidos de grafeno,

con estas mismas características clave. Estos nanoadsorbentes se han

investigado ampliamente y se ha demostrado que cuentan con una elevada

capacidad de adsorción para los diversos contaminantes del agua. Es posible

asegurar que la evolución de los sistemas de tratamiento de agua ya está en

marcha, y esperamos que en un corto plazo estén disponibles a un costo

accesible.


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RMN, una herramienta analítica más allá en la caracterización química de polímeros y materiales

Ricardo Manríquez González

Departamento de Madera, Celulosa y Papel, Centro Universitario de Ciencias

Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara [email protected] y [email protected]

Introducción La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es considerada una herramienta poderosa para la caracterización molecular. Esta se basa en el fenómeno encontrado en una gran variedad de núcleos atómicos que poseen momento magnético y momento angular. Estas propiedades puedan brindar importante información de los núcleos en una molécula cuando se encuentran bajo la influencia de un campo magnético externo y por la aplicación de pulsos de radiofrecuencia. En la técnica de RMN se han hecho importantes progresos en el análisis de isótopos como 1H, 13C, 15N, 19F y 31P; los cuales, hoy en día los experimentos utilizados para su análisis espectroscópico se efectúan de manera rutinaria en muestras en líquido o solución (1); no así para el caso de muestras sólidas que requieren más ajustes experimentales para obtener resultados similares que en RMN de líquidos y otros que solo se pueden apreciar bajo la medición en estado sólido como es el ambiente de asociación entre núcleos (anisotropía de desplazamiento químico (CSA), acoplamiento dipolar y efecto cuadrupolar de los núcleos) (2). Debido a esto, la RMN es considerada una técnica muy versátil que permite no solamente deducir la estructura química de las moléculas (identificación) sino que también puede ser empleada para brindar información sobre dinámica molecular (3), evaluar mecanismos de degradación o descomposición de moléculas (4), medir distancias inter e intramoleculares para determinar interacciones moleculares (5) o ver el efecto de las asociaciones nucleares (6), determinar porcentajes de tacticidad en polímeros (estereoquímica)(7), establecer cinéticas de polimerización (8), entre otras. Mediante esta información se puede llegar a entender por qué las moléculas, polímeros y materiales en general presentan o no ciertas propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas.




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Algunos casos que demuestran la versatilidad de la RMN 1. Determinación de la degradación química de compuestos y sus posibles mecanismos (basado en la referencia 4). Desde hace algunos años la síntesis de tensoactivos catiónicos polimerizables como el metacrilato de cetiltrimetilamonio (CTAM) es preparado para formar sistemas polimerizados de tensoactivos con estructuras y propiedades novedosas que confieren mejor estabilidad en la emulsión y adhesividad. Jiménez et al. observaron un comportamiento térmico anormal en los tensoactivos puros CTAM y DTAM (metacrilato de dodeciltrimetialamonio) a través de calorimetría diferencial de barrido (DSC); los termogramas obtenidos de ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento para cada tensoactivo no fueron reproducibles por denotar cambios graduales en cada ciclo. A través del análisis de protones (1H) de RMN de líquidos se pudo determinar la cinética de degradación de estos tensoactivos a diferentes temperaturas como se puede apreciar en los espectros de la Figura 1. En este se observan los cambios en la composición química del CTAM cuando es calentado a 100,150, 200 y 250ºC (Figura 1 B-E) en comparación con una muestra del tensoactivo sin tratamiento térmico (Fig. 1A) donde se encuentra la asignación de cada señal que producen los diferentes tipos de hidrógenos presentes en la molécula. A grandes rasgos se aprecia que a partir del primer tratamiento térmico a 100ºC las señales correspondientes al metacrilato (6.1, 5.5 y 1.8 ppm) comienzan a hacerse más pequeñas conforme la muestra de CTAM es tratada a mayor temperatura hasta que en el espectro E (a 250ºC) desaparecen por completo lo que indica la perdida del metacrilato. Además que las señales de los hidrógenos de los metilos de la amina y del CH2 que la conectan a la cadena de cetilo (3.3 y 3.4 ppm, respectivamente) disminuyen y aparecen recorridas a campo más alto (2.7 y 2.8 ppm). Esto se explica debido a la pérdida de un grupo metilo de la cabeza del amonio originando la cetildimetilamina. Además en este tratamiento térmico se presentó otra ruta de degradación del tensoactivo CTAM mediante un mecanismo de reacción conocido como eliminación de Hoffman la cual se caracteriza por promover la pérdida de la cabeza del tensoactivo (trietilamina) produciendo el alqueno correspondiente por eliminación (1-hexadeceno) (no mostrado aquí). En conclusión, la RMN de líquidos fue utilizada en este trabajo para evaluar el efecto térmico en los tensoactivos polimetizables (CTAM y DTAM) y comprender su mecanismo de degradación. 2. Interacción molecular mediante enlaces iónicos (basado en la referencia 5). La celulosa es un polisacárido que posee buenas propiedades mecánicas y es insoluble en agua o en ácidos y álcalis diluidos. Sus principales grupos funcionales


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son los OH´s; los cuales se pueden modificar mediante reacciones de adición, sustitución y oxidación. Uno de esos propósitos de modificación ha sido el de aumentar la resistencia del papel al contacto con el agua mediante la formación de enlaces iónicos entre las fibras de celulosa; esto se logró al introducir compuestos con propiedades zwitteriónicas (amino ácidos) (9) (Figura 2, izquierda). Debido a la insolubilidad de la muestra, Manríquez et al. utilizaron RMN de sólidos de 13C y 15N para determinar la presencia de la forma zwitteriónica de los aminoácidos y para observar las posibles interacciones entre estos se preparó una muestra de celulosa funcionalizada con una mezcla equimolar de α-15N y 13C-1 de L-lisina para obtener las distancias intermoleculares de 13C-15N. Para ello se utilizó el experimento conocido como REDOR (Rotational Echo Double Resonance) (10). Distancias de 3.5Å entre diferentes residuos de aminoácidos fueron el resultado de este análisis (Figura 2, derecha). Este valor coincide con las distancias encontradas para algunos aminoácidos en forma cristalina y con una asociación zwitteriónica similar.

Figura 1. Espectros de RMN de

1H de CTAM: A) Sin tratamiento térmico, B) tratado a 100ºC, C)

a 150ºC, D) a 200ºC y E) a 250ºC. (Figura tomada de la referencia 4).


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Figura 2. Izquierda: esquema de interacción zwitteriónica entre fibras de celulosa. Derecha: curva REDOR para determinar distancias y asociaciones intermoleculares (figuras tomadas de la referencia 5).

3. Efecto de la presencia de metales en materiales híbridos quelantes (basado en la referencia 6). El plomo (Pb) es uno de los metales de transición más tóxicos para el humano y en general para los seres vivos; la presencia de este en aguas de deshecho ha generado una preocupación en las agencias de protección al medio ambiente nacionales e internacionales para establecer estrictas medidas de regulación y así evitar que se contaminen las aguas utilizadas para el consumo humano. Algunos esfuerzos substanciales se han hecho en el desarrollo de técnicas para remover plomo y otros metales nocivos de aguas de deshecho a niveles de concentración aceptables. Este es el caso del uso de materiales híbridos adsorbentes sintetizados a través de procesos sol-gel y técnicas de impresión molecular utilizados para remover metales pesados a niveles de partes por millón (ppm). Quirarte-Escalante et al. sintetizaron vía sol-gel materiales híbridos mediante dos rutas: 1) co-condensación de tetraetoxisilano (TEOS) y 3-mercaptopropiltrietoxisilano (MPS) y 2) la combinación de la co-condensación e impresión molecular con acetato de plomo, TEOS y MPS. Los dos materiales mostraron buena captación de plomo (de 148 a 234 mg/g de material) los cuales los hace estar por encima de los materiales que reportan buena captación como el clinoptilolita modificada (~ 118mg/g)(11). El efecto de la captación de estos materiales híbridos hacia el plomo puede verse en los espectros de RMN de sólidos de silicio (29Si) (Figura 3). En estas se puede observar que la intensidad de señales de los espectros de los materiales preparados mediante la ruta 1 (Fig. 3a) y 2 (Fig. 3c) cambian con cuando captan plomo (Fig. 3b y 3d, respectivamente). En especial aquellas especies designadas como Q3 y T2 que tienen todavía grupos silanoles libres. Esto sugiere que la presencia del plomo en esos


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materiales debido a efecto ligante (por disminución de señal T3) que aportan los grupos mercapto propilo (MPS) es también ayudado por los grupos silanoles de la matriz de silicato. Esto es, que las señales Q3 y T2 disminuyen su intensidad debido a la posible asociación sinergista de los silanoles con el plomo; por lo cual la RMN de 29Si de sólidos es suficientemente sensible para apreciar estos cambios.

Figura 3. Espectros de RMN de sólidos de

29Si de materiales híbridos de MPS en matrices de

silicato: a) espectro de material obtenido con la ruta 1, b) espectro de material de la ruta 1 con Pb, c) espectro de material obtenido con la ruta 2 (por impresión molecular), y e) espectro de material obtenido por impresión molecular con Pb. (Tomados de la referencia 6).

4. Tacticidad en polímeros (basado en referencia 7). La polimerización por microemulsión de monómeros de metacrilato ha sido empleada para controlar la estereoquímica (tacticidad) en polímeros. La tacticidad en sus tres diferentes arreglos como son isotáctico(mm), sindiotáctico (rr) y atáctico (rm) (ver Figura 4 izquierda). Estos arreglos estereoquímicos son afectados por la estructura del monómero utilizado; esto es, que si éstos poseen grupos voluminosos en su cadena lateral promoverán la formación de arreglos preferentemente sindiotácticos en el polímero. Debido a esto, Ovando-Medina et al. estudiaron de manera sistemática el efecto de la cadena lateral del éster de los polímeros de metil metacrilato (MMA) con diferente tamaño de cadena, de la más pequeña a la más grande, como metil (MMA), etil (EMA), n-butil(BMA), n-hexil(HMA) y 2-etilhexil (EHMA). El efecto estereoquímico de estos polímeros se evaluó mediante RMN de 13C de líquidos mediante el experimento “Inverse Gated


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Decoupling”(12) utilizado para hacer cuantificación de presencia de las diferentes especies de carbonos (diferentes señales de carbonos) ó como en este caso las diferentes orientaciones de un tipo de carbono en sus arreglos estereoquimicos (tacticidad). La Figura 4 centro, muestra los espectros de RMN-13C en la zona de análisis del carbonilo del éster de las 5 muestras de polímeros. En cada espectro correspondiente a cada polímero se muestra la región determinada para cada tipo de arreglo estereoquímico (mm,rr y rm) y el valor del área de cada señal determina la presencia de cada estereoisómero en cada polímero. Como se aprecia en la tabla de la Figura 4 (derecha), el resultado que arrojó esta investigación propone que a mayor longitud de cadena lateral del metacrilato es mayor el porcentaje de especie sindiotáctica del polímero que se obtiene (81 a 87%), lo cual coincide con lo esperado.

Figura 4. Izquierda: proyección de la tacticidad en polímeros. Centro: espectros de RMN de 13

C en la región del grupo carbonilo de los polímeros de metacrilato con diferentes tamaños de cadena lateral. Derecha: porcentajes de sindiotacticidad de cada polímero calculados en base a los espectros del centro. (Tomados de la referencia 6).

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44

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5. Manríquez, R.; López-Dellamary, F.A.; Frydel,

J.; Emmler, Th.; Breitzke, H.; Buntkowsky,

G.;

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45

ALMIDON: METODOS PARA DISMINUIR SU DIGESTIBILIDAD

Espinosa-Solis, Vicente

Coordinación Académica Región Huastecar Sur, KM. 5 carretera

Tamazunchale-San Martin, Tamazunchale, SLP. Correo: [email protected]

La digestibilidad del almidón es un factor determinante en la calidad nutricional de un alimento debido principalmente a que esta biomolécula llega a formar parte mayoritaria de muchos productos alimenticios. Sin embargo, una de las características principales del almidón, tras ser hidrolizado por las enzimas digestivas, es la de ser una fuente rica en glucosa, la cual puede generar problemas de aumento de peso o a largo plazo obesidad. Actualmente existe una tendencia para producir alimentos con baja cantidad de carbohidratos digeribles, por lo cual, el almidón ha sido sometido a diferentes estudios para modificar su estructura mediante tratamientos químicos, físicos y/o enzimáticos, y con ello lograr disminuir su digestibilidad. Las características morfológicas, estructurales y moleculares del almidón tienen una relación directa sobre su digestibilidad, la modificación de cualquiera de estas características trae como resultado cambios en sus propiedades fisicoquímicas y nutricionales. Las propiedades nutricionales del almidón se clasifican dependiendo de la cantidad de glucosa que se libera durante el proceso de hidrolisis enzimática (α-amilasa), asi podemos encontrar almidón de digestión rápida (ADR), almidón de digestión lenta (ADL) y almidón resistente (RS) (Englyst et al., 1992). El ADR es rápidamente digerido y absorbido en el intestino delgado, lo cual genera una elevación rápida de glucosa en sangre (Ludwig, 2002). El ADL es digerido lentamente a lo largo del intestino delgado para proveer una liberación lenta y prolongada de glucosa, lo cual crea un aporte de energía por mayor tiempo en comparación al ADR. El consumo a largo plazo de dietas que generen niveles elevados de glucosa en sangre, ha sido asociado con el desarrollo de obesidad, enfermedades cardiovasculares y/o diabetes. Por lo tanto, el consumo de ADL podría prevenir estos padecimientos (Jenkins et al., 2002). Por su parte, el AR no es digerido en el intestino delgado, sino que es fermentado en el colon por la microflora produciendo ácidos grasos de cadena corta (AGCC), entre estos el butirato, el cual es benéfico para la salud del colon (Topping y Clifton, 2001).


46

Estos beneficios ha hecho posible que existan cada vez más trabajos donde se busca modificar la digestibilidad del almidón mediante uno o más tratamientos consecutivos, los cuales afectan la estructura interna y/o externa del gránulo de almidón, haciéndolo parcial o totalmente inaccesible para las enzimas digestivas. En el presente trabajo analizó los diferentes métodos para la modificación de la digestibilidad en el almidón. MODIFICACIONES FISICAS

Son dos los tratamientos hidrotérmicos que modifican las características nutricionales del almidón, sin destrucción de la estructura granular, ambos tratamientos involucran el almacenamiento del almidón en un nivel de humedad, a una temperatura específica, durante un periodo de tiempo. El templado (anneling) es el tratamiento en donde el almidón se almacena en exceso de agua (> 60 % p/p) o con un contenido de humedad intermedio (40-55 % p/p). Mientras que en el tratamiento de calor-humedad (Heat-Moisture) el almidón es almacenado a niveles bajos de humedad (< 35 % p/p). Se ha reportado que no se presentan cambios en la forma y tamaño de los gránulos del almidón después de someterse a un proceso de templado (Hoover y Vasanthan, 1994), y que no hay una lixiviación de los carbohidratos (Hoover y Vasanthan, 1994). Sin embargo estos tratamientos modifican la estructura interna del granulo de almidón, aumentando el nivel de cristalinidad o haciendo que el tamaño de los cristales sean homogéneos y debido a estos cambios es que se disminuye la digestibilidad del almidón. MODIFICACIONES ENZIMATICAS Las modificaciones enzimáticas tienen como objetivo principal cambiar la estructura fina de la amilopectina. La amilopectina es el componente mayoritario del almidón, se encuentra en una proporción de 70-80% (almidones normales), en ciertos casos alcanza niveles de hasta un 98-99%, este tipo de almidones son definidos como cerosos (Zobel, 1988). Su estructura, composición y proporción en el gránulo contribuyen notablemente en las propiedades nutricionales del almidón, por esta razón, ha sido estudiada ampliamente en términos de su tamaño molecular, y longitud de las cadenas internas y externas. La desramificación del almidón mediante la enzima pululanasa, tiene como objetivo modificar la estructura de la molécula de amilopectina mediante la hidrólisis de los enlaces α-a formar interacciones entre la amilosa y entre ellas misma, llevando a la formación de complejos que son resistentes a la hidrólisis enzimática. Existen diversos factores que afectan la desramificación de la molécula de amilopectina. Guraya et al., (2001) analizó el efecto de la concentración de enzima, el tiempo de


47

hidrólisis y temperatura de almacenamiento sobre el contenido de ADL de almidón ceroso y normal de arroz modificados mediante la enzima pululanasa; ellos encontraron que el contenido de amilosa y el grado de desramificacion influencia la cinética de hidrólisis. La desramificación de los almidones cerosos resultó en la formación de complejos de cadenas corta, lo que favoreció la formación de dobles hélices que se agregaron en arreglos cristalinos durante el almacenamiento, estos cristales son resistentes a la digestión. Por el contrario, la presencia de amilosa de cadena larga en el almidón normal de arroz, no presentó agregación, resultando en la formación de una red entrecruzada, esto durante el enfriamiento. Lo que llevó a la formación de material digerible. La formación de ADL se favoreció cuando se llevó una desramificación parcial del almidón. MODIFICACIONES QUIMICAS Las modificaciones químicas tienen como objetivo modificar la estructura granular, una de las modificaciones utilizadas es la hidrolisis acida. La hidrólisis ácida extensiva ha sido utilizada por muchos años para modificar la estructura del gránulo de almidón y producir “almidón soluble”. El tratamiento ácido prolongado puede llevarse a cabo con ácido sulfúrico o ácido clorhídrico lo cual produce amilodextrinas de Nägeli y almidones lintnerizados, respectivamente (Srichuwong et al., 2005). Cuando el almidón es lintnerizado (2.2 N HCl y 35 °C), éste muestra un patrón de hidrólisis en 2 etapas. Una velocidad de hidrólisis relativamente alta, presentada durante los primeros 8 días, la cual es seguida por una etapa a una velocidad más lenta. La etapa más rápida corresponde a la hidrólisis de las partes amorfas del gránulo de almidón. Durante la segunda etapa, el material cristalino es lentamente hidrolizado. Existen dos hipótesis para explicar la hidrólisis lenta de las partes cristalinas. La primera establece que el denso empaquetamiento de las cadenas lineales dentro del almidón no permite la penetración constante de los iones H30+ hacia esas regiones del gránulo. La segunda hipótesis establece que la hidrólisis ácida de un enlace glucosídico puede requerir un cambio en la

conformación de la unidad D-glucopiranosa (silla media silla). Por consiguiente, si la estructura cristalina inmoviliza la conformación del azúcar, entonces la transición de silla a media silla seria estéricamente imposible. Las diferencias en la velocidad y grado de hidrólisis entre diferentes almidones han sido atribuidas a diferencias en el tamaño de gránulo, en el grado de interacciones entre las cadenas de almidón (dentro de las regiones cristalinas y amorfas del gránulo), la composición del almidón (grado de fosforilación, contenido de amilosa, complejos amilosa-lípidos). Diversos investigadores han demostrado que el residuo que queda después de una hidrólisis ácida prolongada consiste principalmente de partes cristalinas de amilopectina resistentes al ataque ácido.


48

CONCLUSIONES Hoy en día continua la búsqueda de como incrementar las fracciones de almidón AR y ADL para lo cual se emplean combinaciones de tratamientos enzimáticos-físicos-químicos, o se utilizan nuevas enzimas o reactivos químicos puedan alterar la digestibilidad del almidón. Estos almidones generados deben de proporcionar además del beneficio sobre la salud de mantener las características de textura deseables para el alimento con que se este trabajando. BIBLIOGRAFIA Englyst, H.N., Kingman, S.M., and Cummings, J.H. (1992). Classification and measurement of

nutritional important starch fractions. European Journal of Clinical Nutrition, 46, S33-S50. Guraya, H.S., James, C., and Champagne, E.T. (2001). Effect of enzyme concentration and storage

temperature on the formation of slowly digestible starch from cooked debranched rice starch. Starch/ stärke, 53, 131-139.

Hoover, R., and T. Vasanthan. 1994. The effect of annealing on the physicochemical properties of wheat, oat, potato and lentil starches. J. Food Biochem. 17:303- 325.

Jenkins, D.J.A., Kendall, C.W.C., Augustin, L.S.A., Franceschi, S., Hamidi, M., and Marchie, A. (2002). Glycemic index: overview of implications in health and disease. American journal of clinical nutrition, 76, 266S-273S.

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Zobel, H. F. (1988). Molecules to granule: a comprehensive starch review. Starch/starke, 40, 44–50.


49

Nanopartículas de SiO2 como vehículo para la

administración de fármacos.

Vicente Rodríguez González, Claudia Verónica Espinoza Silva, Jonatan

Andrade-Martínez

División de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación Científica y

Tecnológica, Camino a la Presa San José 2055, Col. Lomas 4 sección 78216, San

Luis Potosí, S. L. P. [email protected]

Nanoparticulas de SiO2 de 100 nm, con morfología esférica y con porosidad

ordenada pueden funcionar como vehículo para la liberación de ingredientes

activos.

La nanotecnología es una ciencia con una amplia gama de aplicaciones

multidisciplinarias como la producción de energías renovables, procesos

catalíticos heterogéneos, sensores de gases contaminantes, aplicaciones

biológicas, entre otras tantas. En particular en aplicaciones biomédicas las

nanopartículas de SiO2 (NPSs) pueden actuar como un biomaterial vehículo y ser

funcionalizadas con moléculas orgánicas, fármacos o células madre. Actualmente

existe una gran variedad de nanopartículas con diferente morfología (0D – 3D),

composición, porosidad y función. La manipulación de las condiciones de síntesis

permite el control racional de estas características y provee los medios para

adaptar sus propiedades durante el proceso de síntesis. [1, 2] Estas NPSs como

sistemas de liberación de fármacos se han investigado extensamente debido a la

gran demanda de materiales activos en liberación controlada de los principios

activos. Los sistemas de administración de fármacos actuales presentan

desventajas como mala solubilidad y biodistribución, rápida descomposición del

fármaco in vivo, daños en el tejido por no ser focalizados al área de tratamiento,

además pierden rápidamente su actividad. Por su parte el diseño de estos

materiales debe permitir obtener una eficiencia terapéutica máxima, estabilidad en

la liberación, incrementar la biodisponibilidad del medicamento, efectos

secundarios mínimos y reducción de la frecuencia de dosificación. [3] Las NPSs



50

son consideradas vehículos no tóxicos para liberación controlada de diversos

fármacos y agentes marcadores, ya que estas NPSs inorgánicas son estables,

biocompatibles y químicamente versátiles y aprobadas por la FDA. [3, 4, 5]. Son

materiales inorgánicos adecuados como vehículos para liberación controlada de

fármacos con una mesoporosidad ordenada, que provee un almacenaje

cuantificable y altamente compatible con diversos fármacos, poros cilíndricos

uniformes, alta área superficial, alto volumen de poro, con tamaño de poro

sintonizable. En conjunto las NPSs mesoporosas ofrecen características

adecuadas para aplicaciones como marcadores (diagnostico) y vehículos para el

transporte de fármacos. [4, 5,] En el presente trabajo se presenta la síntesis de

materiales mesoporosos de dióxido de silicio, con morfología esférica como

vehículo liberación controlada de fármacos.

La preparación de estos materiales se realiza por el método sol-gel controlado que

en general consiste en dos etapas; la hidrolisis de un alcoxilano catalizada en

medio àcido o básico y la condensación de los grupos silanol, empleando como

témplate Bromuro de cetiltrimetilamonio en medio acuoso. El producto de la

síntesis se recupera por centrifugación y posteriormente se seca y se estabiliza

térmicamente a 550 °C.

La caracterización realizada por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM),

Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM) en sus modos de alta resolución

(HRTEM) y contraste zeta (HAADF), la espectroscopia IR por transformada de

Fourier (FTIR) ha comprobado la morfología esférica de 100 nm y mesoporosidad

ordenada de los materiales sintetizados, así como la pureza del SiO2 nano

estructurado. La presencia de los grupos siloxano y silanol permitirá el alojamiento

de fármacos, y la funcionalización de aminoácidos (moléculas ancla del PEG que

permite disminuir el contacto con proteínas) como protectores de tejidos, además

como la incorporación de marcadores fluorescentes.

La funcionalización con aminas que permitirán la adición de proteínas que

disminuirán el contacto con las mismas proteínas del cuerpo permitiendo el libre

paso por la célula, además la animación permite anclar marcadores fluorescentes

para el diagnóstico. Inclusive se puede funcionalizar la entrada de los poros con

moléculas válvulas basadas en azobenceno.


51

Imagen SEM de las NPSs de 100 nm difractograma en ángulo, bajo en las reflexiones, 100, 110 y

200 que denotan la mesoporosidad.

Estos materiales también han sido usados para las reducciones del contaminante

óxido nitroso (N2O) en fase gas. Catalogado como un gas de efecto invernadero.

La morfología y mesoporosidad ordenada permiten la dispersión de partículas de

óxido de cobre y la difusión de estos contaminantes a baja temperatura para

reducirlos a nitrógeno empleando al monóxido de carbono como agente donador

[6].

El método de síntesis a las condiciones manejadas permite obtener nano-

partículas con diámetros promedio de 100 nm, porosidad ordenada de 4 nm, así

como grupos siloxanos y silanol, en la superficie del material que permitirán la

liberación controlada del fármaco.

Como perspectivas se trabaja en la funcionalización de los materiales con

aminoácidos y en la evaluación de la citotoxicidad por pruebas viabilidad celular

(ensayos de citotoxicidad), esto como antecedente a su evaluación en la

dosificación del principio activo de aspirina y para escalarse a la liberación de

principios de inhibidores de cáncer de mama.


52

Se agradece a CONACYT por la becas otorgadas y el financiamento a través de

los proyectos CB-2011/169597. Los autores agradecemos al LINAN y ciencias

ambientales por el apoyo técnico en la caracterización TEM-SEM e FTIR

respectivamente, al Dr. Héctor Gabriel Silva Pereyra, a la Dra. Gladis Judith

Labrada Delgado, M. en C. Dulce Isela de Fátima Partida Gutiérrez. A la M. en C.

Mireya y M. Salvador Ambriz Granados por las facilidades en el uso de la

centrifuga.

Referencias 1. Wang, E. & Wang, A. Nanoparticles and their applications in cell and molecular biology.

Integr. Biol. Vol. 6, pp. 9-26 2014. 2. Kuo, H; Kang, H; Yeh, C. pH-Dependent biodegradable silica nanotubes derived from

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4. Aravind, A; Veeranarayanan, S; Poulose, A; R. Nair; (2012). Aptamer funcionalized silica nanoparticles. BioNanoSci. Vol. 2, pp. 1-8, 2012.

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7. J. Andrade-Martínez, G. Ortega-Zarzosa, A. Gómez-Cortés, V. Rodríguez-González, N2O catalytic reduction over different porous SiO2 materials functionalized with copper, Powder Technology, POWTEC-D-14-01063.

1er Simposio Nacional de Investigación e Innovación en

Ingeniería Química

Ingeniería Química: Innovación competitiva para el futuro 01 al 03 de Octubre del 2014 Matehuala S.L.P.

Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería de Alimentos 53

CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA INULINA

José Jovany Soto Guerrero 1; Toxqui-Terán A

2; Saavedra-Leos, M.D

3; Saavedra- Leos, M.Z

1

1 Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera Cedral Km. 5+600, Ejido San José de

las Trojes, Matehuala, S.L.P., C.P. 78700, México. 2Centro de Investigación de Materiales Avanzados (CIMAV). Alianza Norte No 202, Parque de Investigación e Innovación Tecnológica,

C.P. 66600, Apodaca Nuevo León, México. Tel. 01(81)11560802. 3Coordinación Académica Región Huasteca Sur. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera Tamazunchale-San Martin KM. 5

Tamazunchale SLP. 79960. México. Tel +52 (483) 362 4500 Ext. 7451.

Palabras clave: Inulina, temperatura de transición vítrea, calorimetría diferencial de barrido modulado (MDSC).

Resumen

En este trabajo se estudió un polímero de hidratos de carbono inulina, el cual está parcialmente en estado amorfo.

En este estado puede experimentar una relajación estructural y pasar a un estado intermedio como es el estado

caucho, a una velocidad que dependerá de la temperatura y de la humedad del entorno. La temperatura a la cual el

sistema amorfo cambia hacia un estado caucho se denomina temperatura de transición vítrea (Tg), en donde

predominan un incremento de la movilidad molecular y una disminución de la viscosidad. El objetivo de este

trabajo es determinar la temperatura de transición vítrea de la inulina conteniendo diferentes niveles de humedad y

relacionarlo con su aspecto físico. Para esto se utilizó la técnica de calorimetría diferencial de barrido modulado

(MDSC). Reportándose la Tg como un parámetro crítico para la predicción estabilidad de los polvos de inulina

durante su almacenamiento y conservación. La evolución de la cristalización con el aumento del contenido de agua

fue observada con un microscopio óptico, encontrando que la cristalización aparece a altas actividades de agua en

el sistema, donde el cambio en la apariencia es evidente.

Introducción

La inulina es un carbohidrato de almacenamiento presente en muchas plantas, vegetales, frutas y cereales. Está

constituida por cadenas de fructosa unidas por enlaces β-2,1 expresando una unidad de glucosa terminal. Debido a

las variaciones en la longitud de cadena o grado de polimerización (DP) la molécula de inulina puede estar

constituida de 3 a 60 unidades de fructosa teniendo un peso molecular entre 3500 a 5500 Da [1]. A nivel

industrial, la inulina se obtiene de la raíz de la achicoria (Cichorium intybus) y se usa como ingrediente en los

alimentos, ofreciendo ventajas tecnológicas e importantes beneficios a la salud [2]. Cuando la inulina se encuentra

presente en un producto alimenticio es considerado como un alimento funcional.

Metodología

Se utilizó Inulina de Dahlia tubers (Sigma Chemical Co., U.S.A., 99.9 % pureza) con una concentración al 30%

w/w. El deshidratado se realizó en un Mini Spray Dryer B290 (Buchi, Switzerland). Los lotes de inulina, se

colocaron durante una semana en un desecador conteniendo P205 para obtener un producto seco. Aproximadamente

2 g de extracto seco de cada lote, fueron colocados en desecadores que contenían soluciones de sales saturadas

(NaOH, CaCl2, K2CO3, MgCl2, SrCl2 y NaCl) y se almacenaron en incubadora a 35°C por un periodo de 30 días.

Al término de este periodo se evaluó la actividad de agua (aw) de cada muestra, en un equipo Aqualab (Series3

Quick Start, Decagon Devices). Para los análisis se aplicó la técnica de Calorimetría Diferencial de Barrido

Modulado (MDSC) se utilizó un DSC Q200 (TA Instruments, U.S.A.), equipado con un sistema de enfriamiento

RCS90 para el análisis en un rango de temperatura de -90 a 550 °C con precisión y sensibilidad de ±0.1 °C y ±0.2

W, respectivamente.

Resultados





La figura 1 muestra el contenido de humedad de equilibrio para las actividades de agua (aw) desde 0.05 hasta 0.710

para la inulina a 30 °C. El contenido de humedad de equilibrio se expresa como la cantidad de agua adsorbida (en

gramos) por 100 g de muestra seca. El sistema de inulina presentó un contenido de agua de 5 g en el rango de

actividad de agua de 0.1-0.3. La adsorción de agua en los alimentos es un fenómeno complejo, que varía con la

composición química, la estructura y las condiciones

ambientales.

Figura 1. Isotermas de adsorción de humedad a 30 °C Inulina (cuadros cerrados) y modelo de GAB. (Línea sólida)

En la figura 2a se muestra el termograma de DSC modulado para la inulina a una actividad de agua (aw) de 0.05.

En esta figura, el flujo de calor reversible se representa en el lado izquierdo de la gráfica, mientras que el flujo de

calor no reversible se representa en el lado derecho. En la curva de flujo de calor reversible, se observa una ligera

variación en la pendiente, la cual corresponde a un cambio endotérmico asociado con una transición de fase de

segundo orden (Tg).Con el fin de observar más claramente la Tg, se calculó la primera derivada del flujo total de

calor respecto a la temperatura y se representa en las figuras 2b. En esta figura se presenta solamente el rango de

temperatura de la transición. Evidentemente, la Tg se desplaza hacia temperaturas más bajas cuando la actividad de

agua aumentó de 0.05 a 0.710. En este rango de actividades de agua, la inulina presentó una disminución de 125 a

1 °C en la Tg.

Figura 2 Termogramas de DSC modulado para la inulina. a) Flujo de calor reversible y no reversible con una actividad de agua (aw) de

0.050. b) Primera derivada del flujo de calor. El valor de aw se indica en la figura.

Conclusiones En este trabajo se estudió el comportamiento de la inulina a diferentes actividades de agua. Se

encontró que la temperatura de transición vítrea (Tg) puede ser utilizada satisfactoriamente como una herramienta

para evaluar y establecer las condiciones de procesamiento y de almacenamiento de alimentos funcionales. La Tg

disminuye a medida que aumenta la actividad de agua.

-50 0 50 100 150 200 250

Temperature (ºC)

Rev

. Hea

t Flo

w (W

/g)

Non

rev

Hea

t Flo

w (W

/g)

b)

Td peak

Tg

-20 0 20 40 60 80 100 120 140

Temperature (ºC)

Der

v. H

eat F

low

(W/(g

ºC))

b) Tg

0.00 0.09 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80

aw

0

1

3

4

6

8

10

12

14

16

Hum

edad

(g

de

agu

a/10

0 g

de

inu

lina

seca

) Inulina

Modelo de GAB

0.01Custom T

Custom T

0.710

0.532

0.432

0.210

0.09 0.05

a)





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crystallinity on the glass transition temperature of inulin. Carbohydrate Polymers, 83, 934-939. (2011).

1er Simposio Nacional de Investigación e

Innovación en Ingeniería Química



BARRA DE AMARANTO CON FRUTAS

Bautista Olivares, L.A

A; Castilleja Cruz, D.M

A; Miramontes Gutiérrez, L.P

A.

aLicenciatura en Enfermería de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí Coordinación Académica

Región Altiplano, Carretera a las Trojes Km 5+, C. P. 78700 Matehuala San Luis Potosí, México.

[email protected]; [email protected];

[email protected].

Resumen

Los pacientes con insuficiencia renal crónica que son sometidos al tratamiento sustitutivo

renal de hemodiálisis presentan una alta prevalencia de malnutrición calórico-proteica, con

alteración del compartimiento graso y proteico, como consecuencia sufren de una profunda

alteración de las proteínas séricas, ya que las sesiones de hemodiálisis remueven agua y

desechos metabólicos como urea, creatinina y concentraciones altas de potasio, así como

iones y sales orgánicas del torrente sanguíneo.

La mortalidad en pacientes con insuficiencia renal crónica permanece elevada, entre los

factores más importantes implicados desatacan los problemas nutricionales ya que en cada

tratamiento o sesión pierden proteínas y vitaminas como la B12.

Es por ello que se propuso y elaboro un alimento que aporte energía y nutrientes efectivos,

de fácil de preparación, bajo costo y que pueda ser consumido durante las sesiones, por tal

razón se consideró una barra a base de amaranto, fruta, nuez y miel. El amaranto contiene

altos niveles de lisina, adecuadas cantidades de triptófano y aminoácidos sulfúricos, que

son aminoácidos esenciales que ayudan a mantener un estado muscular óptimo y un alto

valor nutritivo.

El objetivo es proporcionar al paciente con tratamiento sustitutivo renal de hemodiálisis una

barra energética que le aporte proteínas de buena calidad, hidratos de carbono y lípidos.

La barra se preparó utilizando como ingredientes semilla de amaranto remojada en agua, o

amaranto preparado, miel, nueces y arándanos. En las proporciones de 2 tazas, 500 g, 100 g

Y 100 g, respectivamente.








El procedimiento a seguir para su preparación fue dorar el amaranto, cocinar la miel se

durante dos minutos para quitar humedad, para después incorporar todos los ingredientes

para obtener una pasta uniforme, que se colocó en una charola y se aplano con un rodillo

hasta dejarla firme. La pasta se enfrío, y se cortó en rectángulos con un cuchillo húmedo.

La barra tiene un peso o tamaño aproximado de 200 g con un contenido proteico de 56 g,

un aporte energético de 800 kcal, 200 g de carbohidratos, 6.8 g de omegas 3 y 6 y 100g de

lípidos por porción. A demás de resultar fácil de preparar, con un tiempo invertido de 30

minutos, con un costo aproximado de $10 por barra, tiene un sabor agradable, una textura

suave y versátil ya que los frutos pueden ser variados para logar diferentes sabores, para lo

cual se pueden utilizar manzana, cereza, chabacanos, ciruela pasa, dátiles, pasas o higos.

Es por eso que concluimos que las barras energéticas son una buena opción para los

pacientes en tratamiento sustitutivo renal de hemodiálisis que no padecen Diabetes

Mellitus, ya que les ayuda a mejorar su alimentación aportando proteínas de buena calidad,

lípidos y carbohidratos extras, pero por su versatilidad de combinación de sabores no es

repetitiva o tediosa.





CONTROL SANITARIO DE UN QUESO MADURADO PROBIÓTICO

Anahí Jobeth Borrás Enríquez

a, Rosa Elena Delgado Portales

a, Miguel Abud Archila

b, Mario Moscosa Santillán

a

a Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava #6, Zona Universitaria, San Luis

Potosí, S.L.P. México. C.P. 78210 tel. (444) 8262440 ext. 6597 bDivisión de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, Carr. Panamericana km 1080, Tuxtla

Gutiérrez, Chiapas, México. C.P. 29050

Palabras claves (3): queso, patógenos, probióticos

Resumen

El desarrollo de alimentos funcionales probióticos conlleva, no sólo la incorporación de microorganismos

benéficos, sino además procesos de elaboración que aseguren la inocuidad. La verificación sanitaria permite el

monitoreo de microorganismos patógenos que podrían estar presentes en el alimento, así como valorar la adecuada

aplicación de buenas prácticas de manufactura. Es por ello, que en el presente estudio se realizó el monitoreo de

microorganismos de importancia sanitaria (Salmonella spp., Staphylococcus aureus, Coliformes totales,

Escherichia coli, mohos y levaduras) durante el proceso de elaboración de un queso madurado probiótico. Los

resultados indican que este alimento presentó una alta calidad sanitaria.

Introducción

Los alimentos probióticos son definidos como aquellos alimentos que presentan microorganismos que al ser

adicionados en cantidades adecuadas pueden proveer un efecto benéfico en el organismo. Hoy en día, la

producción de queso en México corresponde en mayor medida al tipo fresco y sólo los 15% restantes producidos a

nivel nacional son madurados [1]. Esto ha dado pauta a generar un queso madurado que al ser adicionado con

cultivos probióticos (Bifidobacterium lactis) encapsulados presente un alto valor agregado, generando así, un

interés económico en su elaboración.

El queso es un producto altamente susceptible al crecimiento de los microorganismos, lo que constituye un riesgo

para la salud de los consumidores y puede ocasionar pérdidas económicas a los productores [3]. Por otro lado, el

desarrollo de un queso madurado conlleva a un riesgo de contaminación mayor debido al periodo de maduración

donde diferentes factores como la manipulación y las condiciones ambientales podrían propiciar el desarrollo de

microorganismos no deseables.

Para minimizar los riesgos derivados del consumo de este producto, es importante la verificación de

microorganismos de importancia en alimentos, el empleo de leche previamente tratada y, sobre todo, el

mantenimiento de las buenas prácticas de manufactura. [2,3].

Metodología

Elaboración de queso. Se pasteurizó leche (63°C durante 15 min) y se elaboró un queso tipo gouda empleando

como cultivos iniciadores Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis biovar diacetylactis y Streptococcus

thermophilus. Utilizando equipo debidamente higienizado, se mezcló la cuajada desuerada con el cultivo

probiótico encapsulado (Bifidobacterium lactis, 2%) según el tratamiento a evaluar T1- Queso testigo (sin adición

de encapsulados), T2- Bifidobacterium lactis encapsulado con -ciclodextrina-goma arábiga y T3- Bifidobacterium

lactis encapsulado con leche descremada. Durante el proceso de maduración, un inhibidor de mohos (natamicina)

fue asperjado dentro de la cámara de maduración.

Evaluación sanitaria. Se realizaron tres muestreos (0, 20 y 40 días) de los diferentes tratamientos. Las muestras

de quesos fueron tomadas de la cámara de maduración empleando guantes estériles y colocados en bolsas estériles

selladas. La preparación de las muestras y diluciones se ejecutó de acuerdo a la NOM-110-SSA1-1994. Las





determinaciones de Coliformes y Escherichia coli se realizaron utilizando el método Petrifilm E.C. (3M,

aprobación AOAC Método Oficial No. 998.08), Staphylococcus aureus, mediante Staph Express Count Plate (3M,

aprobación AOAC Método oficial No. 2003.07) y Salmonella spp. fue determinada con el método 1-2 Test

(Biocontrol Systems, aprobación AOAC Método oficial No.989.13). Finalmente, la determinación de Mohos y

Levaduras se llevó a cabo de acuerdo al método oficial (NOM-092-SSA1-1994). Se realizó duplicado de dilución

para cada determinación.

Análisis estadístico. Las muestras fueron analizadas con el programa STATGRAPHICS centurion XVI versión

16.02, con un nivel de significancia (P<0.05).

Resultados

En la evaluación sanitaria realizada a los quesos madurados probióticos, se observó la ausencia de las bacterias de

importancia alimentaria como Escherichia coli, Sthapylococcus aureus y Salmonella spp. (tabla 1); lo que nos

indica que en el proceso de elaboración del queso madurado probiótico se aplicaron adecuadamente las buenas

prácticas de manufactura [3].

Tabla 1. Resultados de la presencia de E. coli, Tabla 2. Resultados de coliformes Tabla 3. Resultados de mohos y

totales (UFC/g) S. aureus y Salmonella spp. levaduras (UFC/g)

La tabla 2 muestra los resultados obtenidos de Coliformes totales durante el proceso de maduración (0, 20 y 40

días), en donde se observa una tendencia a la disminución de estos microorganismos, sin embargo no resultó

estadísticamente significativo (P<0.05). Lo anterior posiblemente se deba al efecto antimicrobiano solamente por

parte de los cultivos iniciadores (Bacterias Acido lácticas), ya que las bacterias probióticas encapsuladas se

encuentran aisladas [2,3]. En la tabla 3 se muestran solo los resultados para mohos, debido a que a lo largo del

estudio las levaduras permanecieron indetectables (<10 UFC/g). Durante el proceso de maduración se observó una

tendencia a la disminución de los mohos, lo que demuestra el efecto de las buenas prácticas de manufactura, así

como que la aplicación de la natamicina fue eficaz.

Conclusiones

La aplicación de buenas prácticas de manufactura es esencial en la producción de quesos madurados en nuestro

país. El empleo de dichas prácticas aunado al efecto antimicrobiano, considerado como el principal mecanismo por

el cual las bacterias lácticas inhiben el crecimiento de diferentes bacterias patógenas, permitieron el desarrollo de

un queso madurado probiótico de alta calidad sanitaria. De igual forma, se puede afirmar que el tratamiento con

natamicina fue adecuado, ya que impidió el desarrollo de mohos y levaduras, resolviendo un importante problema

en el ambiente de las cámaras de maduración.

Trat. 0

días

20

días

40

días

Trat. 0

días

20

días

40

días

1 48a 35

a 26

a 1 10

a 8

a 4

a

2 47 a 36

a 17

a 2 10

a 9

a 4

a

3 51 a 36

a 29

a 3 13

a 4

a 4

a

Trat. Microorganismos patógenos

Escherichia

coli

Staphylococcus

aureus

Salmonella

spp.

1 <10 UFC/ g <10 UFC/ g Ausencia/25 g







Referencias 1. Andrade A.E., Fernández C.A., Eliana S.L., Furtado M.M., Alencar M.C.” Development of a symbiotic cottage cheese added

with Lactobacillus Delbrueckii UFV h2b20 and inulin”, J. Functional Foods Vol. 2, pp.85:89, (2012).

2. Berbardeau M. Vernoux J.P., Henri-Dubernet Segolene, Guéguen M. “Safety assessment of dairy microorganisms: Lactobacillus

genus”. International of Food Microbiology Vol. 126, No.3, pp.278-285, (2008).

3. Tejero-Sariñena, S., Barlow Janine, Costabile A., Gibson, G.R. and Rowland I. “In vitro evaluation of the antimicrobial activity

of a range of probiotics against pathogens: Evidence for the effects of organic acids”. Anaerobe. Vol. 18, No. 5, pp.530-538.

(2012).




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA |Ingeniería de Alimentos 61

ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE PROTEINAS EN BEBIDAS

COMERCIALES DE ORIGEN VEGETAL

Leví Esaú Gómez Romero

a, Fabiola Díaz Santos

b,

Macrina Beatriz Silva Cazaresc, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

c

aFacultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad Veracruzana. Carretera a Peñuela km 1, CP

94940 Amatlán de los Reyes, Veracruz, MÉXICO. [email protected]. bInstituto Tecnológico Superior de la Región Sierra. Carretera Teapa-Tacotalpa Km 4.5, Francisco Javier

Mina, Teapa Tabasco, CP 86801 Teapa, Tabasco, MÉXICO. cCoordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera Cedral

Km. 5+600, Ejido San José de las Trojes, CP 78700. Matehuala, SLP, MÉXICO. [email protected].

Resumen

Las bebidas vegetales son una alternativa de consumo como los analizados a base de

almendras, arroz, soja y avena, las cuales se caracterizan por el tipo de proteína presente,

algunas nutricionalmente superiores a otras, siendo utilizadas como sustitutos de la leche de

origen animal. El presente proyecto analizó estas bebidas lácteas en función de las proteínas

presentes y su concentración, utilizando el método de Lowry y realizando electroforesis

SDS-PAGE, para cuantificar y caracterizar proteínas. Se utilizó albumina sérica de bovino

(BSA) como estándar en ambas técnicas. Los resultados señalan que la concentración de

proteína en las bebidas analizadas son semejantes a los reportados en su tabla nutrimental,

no en arroz (menos el 90%). Los resultados en SDS no son confiables.

Introducción

El estudio de las proteínas ha ocupado a los bioquímicos durante más de un siglo.

Comprender completamente estas biomoléculas puede ser la clave para acometer algunos

de los desafíos científicos más apremiantes [1]. Las proteínas son un grupo complejo de

macromoléculas que realizan las miles de tareas que sustentan la vida [2]. Es importante

caracterizar a las proteínas presentes en nuestros alimentos, a fin de apoyar los procesos de

calidad y reafirmar el estado nutricional de los mismos. Un enfoque básico para la

cuantificación de proteínas es la aplicación de técnicas cromogénicas para construir una

curva estándar a partir de muestras que tienen proteínas con alto grado de pureza y

concentración conocida [3].

El objetivo de este proyecto es cuantificar y caracterizar las proteínas presentes en bebidas

vegetales, esto podría servir como un marco para evaluar la calidad de los productos.

Metodología

Se empleó el método de Lowry para la cuantificación de proteínas, se cuantifico BSA (a

concentraciones 0.1, .08, .06, .04 y .02 mg/mL disuelta en regulador de fosfatos pH 7) para

obtener una curva estándar y asi cuantificar las proteínas de las bebidas vegetales al realizar

el análisis en las muestras y medir su absorbancia en el espectrofotómetro Thermo Scientfic

Genesys 10S UV-Vis a una longitud de onda de 600 nm. Se analizaron bebidas vegetales de






arroz, almendra, coco, soja en polvo, soja liquida y leche deslactosada, adquiridas en un

supermercado, en base a su información proteica marcada en su envase se preparó una

disolución 0.4 mg/mL de cada una. Los reactivos usados fueron de grado analítico.

Posteriormente se procede a realizar la caracterización con la técnica de electroforesis SDS-

PAGE. El gel concentrador se preparó a una concentración 4%, Y el gel de resolución al

10%, se coloca el peine y la polimerización dura de 30 a 45 minutos. Ya polimerizado en

cada espacio se añadieron 20 µL de las muestras de albumina a concentración de 0.001 y

0.0005 mg/mL, mientras que las bebidas vegetales, a concentración 0.5 mg/mL. Enseguida

se coloca la placa en la cámara de electroforesis (Cole-Parmer, 28575-00), se llena

completamente con regulador de electroforesis y se inicia el proceso de separación con una

fuente poder (Fisher Scientific, FB 3000). Después de la corrida en la cámara de

electroforesis, se retira con cuidado el gel de los vidrios cuidando no romper el gel y afectar

el ensayo, se enjuaga con agua destilada los residuos de regulador y se hacen las etapas de

fijación, teñido, desteñido y observación a contraluz del gel.

Resultados

La cuantificación de albumina se repitió tres veces a una longitud de onda de 600 nm, se

utilizó esa longitud para la calibración al ser esta el máximo distinguible en un espectro [4],

y así realizar cálculos para la cuantificación en cada una las bebidas vegetales a una

concentración .04 mg/mL. Resultados en la tabla 1

Electroforesis. No se completó de forma satisfactoria. Los geles mostraron una corrida

irregular, se intentó resolver modificando la disposición en los pozos y las concentraciones,

por lo cual consideramos que el contacto de los electrodos puede ser irregular pues el

voltaje, temperatura y pH del regulador permaneció sin alteraciones, sin embargo, se logra

rescatar que el perfil de proteínas es similar a pesar de tener proteínas de origen distinto con

pesos moleculares diferentes.

Tabla 1. Concentraciones obtenidas y su desviación estándar

Bebida vegetales Concentración

obtenida (mg/mL)

Desviación estándar de

la concentración (Sc)

Arroz 0.16 ± 0.03

Almendra 0.60 ± 0.07

Coco 0.30 ± 0.04

Soya liquida 0.46 ± 0.05

Soya solida 0.44 ± 0.05

Deslactosada 0.33 ± 0.04





Conclusiones

La bebida vegetal de mayor contenido proteico es de almendra y también es la más óptima

como remplazo de la leche de origen animal.

En la electroforesis se logró ver el desplegamiento de las proteínas a una muy baja

resolución, pero es necesario un equipo de características mejores para obtener resultados

satisfactorios.

Referencias 1. Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., & Rawn, J. D. (2008). Principios de

Bioquímica. Cuarta edición. México: PEARSON EDUCACIÓN.

2. McKee, T., & McKee, J. K. (2009). BIOQUÍMICA. Las bases moleculares de la vida. México:

McGRAW-HILLINTERAMERICANA EDITORES.

3. Ninfa, A. J., Ballou, D. P., & Benore, M. (2010). Fundamental Laboratory Approaches for

Biochemistry and Biotechnology. United States: Jhon Wiley & Sons, Inc.

4. Scopes, R. K. (1994). Protein Purification: principles and practice. Third Edition. New York:

Springer-Verlag.




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería en Ambiental y Biotecnología 64

BIOPROSPECCIÓN DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE BIFENILOS POLICLORADOS

Mariela Anelhayet Guevara García, Elsa Cervantes González

Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera Cedral km 5+600. Ejido San José de las

Trojes, Matehuala, San Luis Potosí, CP 78700, México.

[email protected]; [email protected]

Palabras claves: Bifenilos policlorados, infrarrojo, microorganismos.

Resumen

Se analizaron tres muestras de suelo procedentes de la comunidad de San Felipe Nuevo Mercurio, Mazapil, Zac.,

lugar contaminado por Bifenilos Policlorados (BPCs); en estas muestras se determinó el contenido de nutrientes,

así como el contenido cualitativo de BPCs mediante análisis infrarrojo. Simultáneamente, se llevó a cabo análisis

fitotóxico utilizando semillas de sorgo y avena y aislamiento de microrganismos presuntamente capaces de

degradar BPC´s. Los resultados mostraron que los suelos no tienen la capacidad de soportar la germinación de

semillas, aunque se tienen porcentajes medio y alto de contenido de carbono y por consiguiente de materia

orgánica. Mediante análisis infrarrojo de las extracciones con solventes orgánicos se logró identificar la presencia

de BPCs en las muestras de suelo, logrando aislar dos tipos de microorganismos capaces de modificar la estructura

química de los BPCs.

Introducción

Los Bifenilos Policlorados (BPCs) constan de una familia de 209 compuestos congéneres, con diferentes

cantidades de cloro en sus moléculas. Son conocidos como contaminantes orgánicos persistentes (COP) siendo esta

condición la principal causa de preocupación ambiental y de salud pública.

El Centro Regional de Estudios Nucleares de la Universidad Autónoma de Zacatecas (CREN-UAZ) realizó una

visita a los yacimientos de Nuevo Mercurio, ubicados en San Felipe Nuevo Mercurio, Mazapil, Zacatecas,

emitiendo un reporte con análisis de la situación en donde se pudo deducir que en los hornos de producción de

mercurio fueron quemados aceites con contenidos de BPCs, y de igual manera se comprobó, que posterior a la

quema, las cenizas fueron vertidas en los terrenos aledaños. [1]

Metodología

A partir de muestras de suelo procedentes de 3 sectores de la comunidad de San Felipe Nuevo Mercurio, se

realizaron pruebas fitotóxicas utilizando semillas de sorgo y avena, determinación de carbono orgánico total en

base al método propuesto por Walkley y Black (1947), cuantificación de nitrógeno con el método de Kjeldahl y

análisis de contenido de fósforo utilizando interpolación en una curva tipo con concentraciones de fósforo de 0 a 10

ppm. Se llevaron a cabo extracciones mediante Soxhlet utilizando 5 g de suelo seco y distintos solventes como

diclorometano y tolueno, cada extracción con una duración aproximada de 10 horas, el extracto fue concentrado y

analizado mediante espectroscopia de infrarrojo. La bioprospección de microorganismos se llevó a cabo mediante

un enriquecimiento de la población incubando durante 24 horas a 30 °C una muestra de suelo colocada en caldo

nutritivo, y la resiembra en placas de agar nutritivo con las mismas condiciones de incubación. Posteriormente, se

trabajó con dos cinéticas de degradación, utilizando una mezcla comercial de 7 congéneres de BPCs a

concentración de 0.5 ppm en medio mineral y como inóculo, los microorganismos aislados del suelo contaminado.

A cada sistema se le realizó extracción con diclorometano para análisis en equipo infrarrojo.






Resultados

El bioensayo de toxicidad mostró que ninguno de los tres suelos analizados lograron soportar la germinación de las

semillas, únicamente fue positiva la prueba en el suelo testigo fértil. En contra parte, en la determinación de

carbono orgánico total, se observó un contenido de materia orgánica es de 8.67 y 0.94 %, haciendo referencia a un

contenido muy alto y bajo de carbono, respectivamente [2], así mismo se detectó el 1.37% de nitrógeno total

contenido en las muestras, lo cual indica que es un suelo extremadamente rico en este micronutriente [2], en tanto

el contenido de fosforo osciló entre 4.37 y 13.8 ppm. Las extracciones con diclorometano mostraron la presencia

de BPCs en las muestras de suelo. Los microorganismos aislados de las muestras de suelo crecieron

abundantemente en los sistemas conteniendo la mezcla de BPC´s comercial, además de mostrar evidencia de la

biodegradación de los mismos.

Conclusiones

Las pruebas fitotóxicas mostraron que el suelo no tiene la capacidad de germinación de semillas, aunque en la

caracterización fisicoquímica de las muestras se presentó que el contenido de carbono y materia orgánica presente

es muy alto, lo cual puede estar dado por la presencia de bifenilos policlorados, los cuales son un elemento

altamente tóxico para el sistema. Adicionalmente, se lograron aislar dos tipos de microorganismos presentes en el

suelo que son por lo menos tolerantes a los BPC´s, lo cual da un buen indicio para realizar estudios acerca de la

transformación y/o biodegradación del componente.

Referencias 1. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, “Antencedentes”, Contención de residuos de Bifenilos Policlorados en la

comunidad de San Felipe Nuevo Mercurio, Mazapil, Zacatecas, 2002.

2. Instituto Mexicano del Petróleo, Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Instituto Nacional de Ecología, Manual de

técnicas de análisis de suelos aplicadas a la remediación de sitios contaminados, 2006.





AHORRO DE AGUA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN UTILIZANDO CONDENSACIÓN

EVAPORATIVA EN LA INDUSTRIA BIOTECNOLÓGICA DE CUBA

MA Héctor Yznaga Blancoa, Dra. Margarita Piedra Díaz

b,

Dr. Mario Víctor Iglesias Cruzc, Dra. Rosa Idalia Narro Céspedes

a Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. V. Carranza s/n Col. República Oriente, Coahuila, 25280,

México. [email protected] b Departamento de Ingeniería, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Avenida Salvador Allende esq. a Luaces Plaza de

la Revolución, La Habana, 10400, Cuba. c Departamento de Capacitación, Instituto de Refrigeración y Climatización, Avenida 31 #19811 e/ 198 y 208. La Coronela La Lisa, La

Habana, 17100, Cuba. d Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. V. Carranza s/n Col. República Oriente, Coahuila,

25280, México.

Palabras clave: ahorro, agua, climatización.

Resumen: Se compararon dos sistemas de climatización de una instalación existente en la industria biotecnológica

en Cuba: la primera, enfriador con condensación por aire utilizando R-22 y la segunda, enfriador con condensación

evaporativa utilizando R-717 (amoniaco). Se procesaron datos meteorológicos actuales y a partir de estos se

calcularon cambios en la carga térmica horaria de los dos tipos de instalaciones. Visto el país como sistema

integral, se calcularon valores de consumo de agua a partir de la disminución de la demanda de electricidad. Se

encontró una disminución en gasto de agua 7 veces menor.

Introducción

Un elemento fundamental en este estudio es poder determinar la influencia de las variaciones horarias a partir de

las condiciones ambientales prevalecientes en cada estación, ya que esto influye en las demandas de acuerdo a las

capacidades de enfriamiento y calentamiento requeridas. Esta investigación se realizó con el fin de lograr una

disminución sustancial en el gasto de agua total.

Metodología

Se obtuvieron los valores de carga interna horaria y las capacidades horarias de enfriamiento y calentamiento para

mantener las condiciones en las áreas (22 ± 2 °C y 55 ± 5% de humedad relativa). Se trabajó con los valores

horarios reales de temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo del año [1]. Se consideró verano a los meses de julio

a septiembre e invierno a los meses de diciembre y enero. El agua de reposición, para la condensación evaporativa,

se determinó por la evaporación y la purga para controlar la concentración de sólidos disueltos según ecuaciones 7

y 8 [2]. Se consideró la purga como el 50% de la tasa de evaporación. Se utilizaron las ecuaciones 1 y 2.

qCGagua 86.0 (1) esds

reposicion wwii

qG 5.1 (2)

Donde:

q- calor cedido en el condensador, kW

Gagua- agua a través del condensador, kg/h

C- constante adimensional [3]

Greposición- agua de reposición, l/s

id- entalpía refrigerante (descarga del

compresor), kJ/kg

is- entalpía refrigerante (línea de

saturación), kJ/kg

ws- humedad específica del aire a la salida

del condensador, kg/kg aire seco

we- humedad específica del aire a la

entrada del condensador, kg/kg aire seco


http://www.ecured.cu/index.php/Salvador_Allende

http://www.ecured.cu/index.php/Plaza_de_la_Revoluci%C3%B3n

http://www.ecured.cu/index.php/Plaza_de_la_Revoluci%C3%B3n




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería en Ambiental y

Biotecnología 67

Se determinó cuanto disminuye la demanda de electricidad de la instalación y se estimó

cuánta agua se gastaría en producir la energía que se ha disminuido a partir de la ficha de

una central termoeléctrica convencional [4] con un índice de consumo de agua de 0.202

m3/kWh para compararlo con el agua que se gasta en la condensación evaporativa.

Resultados

Se observa en la Figura 1 que el consumo energético horario al utilizar condensación

evaporativa es menor entre 17 y 58 kW que al emplear condensación por aire, dando un

consumo de energía de 799.7 kWh menos como promedio en un día.

Figura 1. Potencia horaria total

Se observa en la Tabla 1 diferencias notables en el gasto total de agua entre ambas

tecnologías de condensación. Los valores de la cantidad horaria de agua de reposición en la

instalación y de la cantidad de agua necesaria por hora para la generación de los kWh al

utilizar condensación evaporativa son menores que al emplear condensación por aire. Los

valores obtenidos con la condensación evaporativa representan una disminución de 7 veces

el gasto de agua (generación-uso), lo que demuestra que al disminuir la demanda de

electricidad, por medio de esta tecnología, y a pesar de que al inicio se incurra en un gasto

adicional de agua, a la larga repercute en un mayor ahorro de esta.

Conclusiones

La introducción del amoniaco como refrigerante en la condensación evaporativa, permite

lograr una disminución del gasto de agua, considerando generación-uso, debido a la

disminución de la demanda de electricidad y al desempeño energético variable en

correspondencia con las condiciones exteriores.

Referencias 1. Acosta Marrero, G., Sicrometría práctica del aire exterior, Editorial Científico –Técnica, Cuba, 126 pp,

(1998).

2. ASHRAE. The Handbook CD. HVAC Systems and Equipment, (2004).

3. Iglesias Ruiz, M. V., Condensadores evaporativos con preenfriamiento, Ed: Científico-Técnica Pinos

Nuevos, La Habana, 74 pp, (1995).

Tabla 1. Gasto de agua por cada variante

Forma de

condensación

Gasto total de agua

generación-uso local

(m3/día)

Verano

Aire 185.43

Evaporativa 24.77

Invierno Aire 136.53

Evaporativa 19.07





ANÁLISIS TERMODINÁMICO DEL PROCESO DE ADSORCIÓN DE COBRE UTILIZANDO PLUMA

DE POLLO

Claudia Angélica Solís Moreno

a, Elsa Cervantes-González

b

a Universidad La Salle, Benjamín Franklin 47, Col. Hipódromo Condesa, Distrito Federal, 06140, México.

b Departamento de Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera

a Cedral km 5+600, San José de la Trojes, Matehuala, San Luis Potosí, 78700, México. Correo: [email protected]

Palabras claves: cobre, isoterma, parámetros fisicoquímicos.

Resumen

En el presente trabajo se analizó termodinámicamente el proceso de adsorción de cobre utilizando pluma de pollo.

Para ello se desarrollaron isotermas a 30 y 40°C, las cuales se analizaron por los modelos matemáticos de

adsorción de Freundlich y Lagmuir; éste último modelo fue el que obtuvo un mejor ajuste y posteriormente se

calcularon los valores de ΔG°, ΔH° y ΔS° para conocer las propiedades termodinámicas del proceso.

Introducción

El cobre es un micronutriente esencial para el crecimiento de los organismos, el cual es requerido en cantidades

traza, pues a altas concentraciones es tóxico para las células al alterar las funciones de las proteínas y

consecuentemente la actividad enzimática [1]. En años recientes, varios desechos naturales o agrícolas han sido

utilizados para la remoción de metales pesados de efluentes de la industria por su bajo costo y su disponibilidad

[2], entre estos materiales adsorbentes se pueden encontrar la quitosana, alfalfa, hongos, casacaras de vegetales y la

fibra de pluma de pollo entre otros. Las isotermas de adsorción son consideradas modelos empíricos que expresan

en términos del equilibrio la concentración del adsorbato en el líquido y la cantidad del adsorbato adsorbido por

unidad de masa añadida a temperatura constante. Dado que no es fácil explicar este proceso, se acude a distintos

modelos para tratar de explicar el comportamiento de dicho proceso, así como la complementación a traves de los

parámetros termodinámicos para explicar sus características energéticas [3].

Metodología

A partir de una solución madre de 5000 ppm de CuSO4·5H2O se prepararon soluciones de 10 ml a 100, 150, 200,

250, 300, 400 y 500 ppm para evaluar el proceso de adsorción a 40 °C y de 100, 150, 300, 400, 600 y 700 para

evaluar el proceso a 50 °C. Los experimentos se prepararon en tubos Falcon con 8 mL de solución y 0.12 g de

pluma de pollo. Después de 48 horas de incubación, el contenido total de cada tubo se filtró usando papel filtro

No. 40 y posteriormente se realizó una dilución (1:10) y se evaluó la concentración de cobre por absorción

atómica mediante el equipo Thermo Scientific E 3000 SERIES a 324.75 nm (flama de aire-acetileno con un flujo

de 10 l/min y 2.5 l/min respectivamente y una altura del quemador de 7.3 mm). Con los resultados obtenidos, se

realizó un análisis por medio del software Statistica Versión 6.1 para analizar el ajuste a los modelos matemáticos

de Langmuir y Freundlich. Posteriormente comparando el ajuste a los modelos, se seleccionaron las constantes de

equilibrio del modelo con mejor correlación para obtener los parámetros termodinámicos: Energía libre de Gibbs

(ΔG°), Entalpía (ΔH°) y Entropía (ΔS°).

Resultados

Se calculó la concentración en el equilibrio en cada punto de las isotermas mediante ,

donde q es la capacidad del adsorbente en mg/g; Co es la concentración inicial de la solución de cobre en mg/L;

Ceq es la concentración en el equilibrio de la solución de cobre en mg/L; V es el volumen experimental en L; y W





es el peso seco de la plumas. Posteriormente estos datos se analizaron por ambos modelos de adsorción, obteniendo

de acuerdo a la correlación que el proceso de adsorción de cobre sobre pluma de pollo se ajusta al modelo de

Langmuir; es decir, se sugiere que los iones Cu+3

forman una monocapa sobre el adsorbente ya que éste presenta

una superficie homogénea de sitios activos, los cuales al ser ocupados no interfieren en la ocupación de un sitio

vecino.

De forma paralela se calcularon los parámetros termodinámicos del proceso de adsorción (Tabla 1).

, donde R es la constante universal de los gases (8.314 J/molK), T es la temperatura absoluta (K°) y KL

es la constante de equilibrio de Langmuir. Posteriormente al graficar ΔG° contra T se obtiene una gráfica linear,

donde los valores de m y b representan los valores de entalpía y entropía respectivamente.

Tabla 1. Valores de adsorción y parámetros termodinámicos

T (°C) KL ΔG°(J/mol) ΔH°(J/mol) ΔS°(J/molK)

30 0.030831 8,769.02 579.65 -166,954.88

40 0.003718 14,565.62

Los resultados mostraron valores positivos para ΔG° que describen al proceso como no espontáneo, por lo que el

aporte de energía al sistema es necesario. Este resultado es congruente con el valor positivo obtenido para ΔH° ya

que describe el sistema como endotérmico además de irreversible al obtener un valor negativo en la entropía.

Conclusiones

El proceso de adsorción de Cu3+

utilizando pluma de pollo se describe mediante el modelo de Langmuir, además

los valores fisicoquímicos obtenidos, sugieren que se trata de un proceso no espontáneo, endotérmico e

irreversible; previendo un proceso de quimisorción.

Referencias

1. Gaete, H.; Hidalgo, M.; Neaman, A.; Ávila, G. ―Evaluación de la Toxicidad de Cobre en suelos a través de biomarcadores de

éstres oxidativo en Eisenia foetida”. Quim. Nova, Vol. 33, pp. 566-570, (2010).

2. Singha, B., Naiya, T.K., Bhattacharya, A.K., & Das, S.K. ―Cr(VI) Ions Removal from Aqueous Solutions Using Natural

Adsorbents—FTIR Studies‖. Journal of Environmental Protection, Vol. 2, pp. 729-735, (2011).

3. Bhattacharya, A.K., Naiya, T.K., Mandal, S.N., & Das, S.K.. ―Adsorption, kinetics and equilibrium studies on removal of Cr(VI)

from aqueous solutions using different low- cost adsorbents‖. Chemical Engineering Journal, Vol. 137, pp. 529– 541, (2008).




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingenieria en Ambiental y Biotecnología

70

DESEMPEÑO REOLÓGICO DEL SUERO DE LECHE EN FUNCIÓN DE LA

VELOCIDAD DE CORTE Y LA TEMPERATURA

Daniel Montalvo Salinas

a, Francisco Ruiz Terán

b, *Denis Cantú Lozano

a

aDivisión de Estudios de Posgrados e Investigación, Instituto Tecnológico de Orizaba, Oriente 9852.Col.

Emiliano Zapata, C.P. 94320, Orizaba, Ver., México*[email protected] bFacultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México-UNAM.

Área de participación: Ingeniería Ambiental y Biotecnología

Palabras claves: Suero de leche, viscosidad, reología.

Resumen

En esta investigación se presenta el desempeño reológico del suero leche. Para ello se aplicaron 2 modelos que describen la viscosidad del lactosuero: uno en función de la velocidad de corte y otro en función de la temperatura. Los datos experimentales se midieron con un reómetro Anton Paar MCR301 y se ajustaron con el software Rheoplus, obteniendo un modelo reológico que describe el comportamiento fenomenológico. El reograma mostró un comportamiento no-Newtoniano con características dilatantes(n>1), donde la viscosidad aparente aumentó con la velocidad de corte y disminuyó con el incremento de la temperatura.

Introducción El suero de leche es un efluente con alto valor nutricional y alta carga orgánica [Prazares et al., 2012]. Es por ello que la necesidad de conocer los parámetros reológicos del suero de leche es unos de los criterios esenciales en el desarrollo de nuevos productos (Ácido láctico, bioetanol, etc.). La caracterización reológica del suero de leche permitirá determinar su comportamiento en diferentes condiciones: transporte, almacenamiento y mezclado, e interviene en control de procesos, control de calidad y en el diseño de operaciones básicas como el dimensionamiento de equipos, tuberías, tanques de almacenamiento, bombeo para el manejo del fluido, mezclado, envasado, almacenamiento y estabilidad física, e incluso en la aceptación de un producto.

Metodología Se realizaron corridas del suero de leche con un reómetro rotacional Anton Paar modelo MCR301 con geometría de paletas (ST22-4V-40) a 8 temperaturas: 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90°C ajustándose al modelo de Herschel-Bulkley (1) (1)

Dónde:

Esfuerzo de corte [Pa]

Esfuerzo de corte [Pa]

: Índice de consistencia [Pa sn]

Velocidad de corte [s-1

]

: Índice de comportamiento reológico [-]

El efecto de la temperatura sobre la viscosidad del suero de leche fue evaluado con la ecuación de Arrhenius.

(2)





71

Dónde:

Viscosidad aparente[Pa s]

Viscosidad aparente inicial [Pa s]

: Energía de activación [Cal/g mol]

Constante de los gases ideales [1.9872 Cal/g mol K]

: Temperatura absoluta [K]

Resultados

En la Tabla 1 se muestran los parámetros no newtoniano obtenidos del suero de leche con características dilatantes (n>1), ajustándose al modelo de Herschel-Bulkley (R

2>0.98).

Tabla 1. Parámetros reológicos del modelo de Herschel-Bulkley y sus modelos experimentales.

En la Tabla 2 se muestran los parámetros no newtoniano obtenidos del suero de leche con características dilatantes (n>1), ajustándose al modelo de Herschel-Bulkley (R

2>0.98).

Tabla 2. Parámetros de las ecuaciones de Arrhenius y Poiseuille y sus modelos experimentales.

Conclusiones El suero de leche presentó un comportamiento no-Newtoniano con características dilatantes (n>1), ajustándose al modelo de Herschel-Bulkley. El parámetro , hace evidente la presencia de sólidos solubles (proteínas) y aumento a causa de la precipitación de las proteínas presentes en el suero de leche. El valor bajo energía de activación de la ecuación de Arrhenius muestra que el suero de leche tiene una baja variación de la viscosidad con respecto a la temperatura, aproximadamente de 5-6% por cada 10°C que aumenta la temperatura.

Modelo de Herschel-Bulkley

20

30

40

50 0

60

70

80

90 *

Parámetro Arrhenius





72

Referencias

1. Prazares, R. A., Carvalho, F., Rivas, J., “Cheese whey management: A review”. Journal of

Environmental Management Vol. 110, pp.48-68, (2012).




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería en Ambiental y Biotecnología

73

ACADJA: ALTERNATIVA ACUÍCOLA Y PESQUERA SUSTENTABLE.

Leobardo García Solorio

a, Víctor M. Zarate Noble

a, Luz María Juárez Villalobos

b, Liliana García Solorio

a

a Centro Regional de Investigación Pesquera Tampico, Instituto Nacional de Pesca, Prol. Altamira s/n Col.

Isleta Perez, Tampico, Tamaulipas, C.P. 89090, México. [email protected] b Centro Regional de Investigación Pesquera Veracruz, Instituto Nacional de Pesca, Ejército Mexicano # 106,

Col. Exhacienda Ylang, Ylang Boca del Río , Veracruz, Ver. C.P 94298, México.

Palabras claves: Acadja, Ingeniería ambiental, recuperación ecosistematica.

Resumen

Durante el periodo 2011 al 2014 se realizaron campañas de muestreo que representan el

perfil regional de la extracción de ostión en la zona norte de Veracruz, se ha tomado como

un indicador de evaluación a la densidad expresada como número de organismos por metro

cuadrado. Para los años evaluados se tiene un promedio de 97 ostiones/m2 y el 60% de

organismos de los bancos de ostiones, mayores a 70mm. En México se considera que la

densidad por banco debe de ser por lo menos de 200 org/m2. Bajo este dato la densidad de

los bancos de la zona norte de Veracruz son bajos y en los últimos años muestran más la

tendencia a la baja, por lo tanto se requiere la recuperación del ostión ya que es un recurso

base dentro de un ecosistema complejo. La ingeniería hidráulica es una herramienta para el

desarrollo pesquero y acuícola en las lagunas costeras y esteros, en la cual se aplican

diversas técnicas para aumentar la productividad acuática y por lo tanto, el potencial

pesquero. Del mismo modo examina algunos mecanismos de ordenación no reguladora tal

como el control de depredadores, repoblación, creación de zonas artificiales de crianza, y

pesquería en ramas (acadjas).

Introducción

El impacto económico en las pesquerías y el propio recurso ostrícola [1,2], señalan

claramente dos aspectos fundamentales que serán impactados: 1) Un cambio importante en

el acceso a los recursos pesqueros y 2) la consecuente modificación de la oferta de

productos pesqueros en el mercado nacional e internacional; asimismo, la caída del 25% en

la producción pesquera del año 2007 manifestó una evidencia del factor climático como

variable en la ecuación de productividad, por lo que las estrategias que se aboquen a mitigar

el efecto negativo en la pesca de ostión se sugiere deberían estar dirigidas a la manipulación

del recurso (principalmente a través de tecnologías acuícolas). Por otra parte la experiencia

internacional en la rehabilitación de sistemas costeros como bahías, esteros y lagunas ha

sido positiva, especialmente en áreas en donde la sobrepesca y la contaminación han jugado

un papel preponderante en el deterioro del medio acuático. Es importante establecer en

México medidas en términos de rehabilitación costera que ayuden a la mejora o

potenciación de poblaciones y hábitat, por ejemplo a través de prácticas como granjas

marinas o el corraleo en sus más básica y antigua concepción como son las Acadjas. La

experiencia de FAO sobre Acadjas en lagunas africanas si bien ha sido discutido






74

negativamente por los conflictos ancestrales entre comunidades, también ha sido

ampliamente celebrada por los altos beneficios económicos que se tienen disminuyendo la

pobreza de las comunidades al aplicar el principio de agregación de biomasa proveyendo

áreas de refugio [3], asimismo se ha probado la efectividad de este principio en la

recuperación de áreas impactadas [4].

Metodología

Se realizaron monitoreos cuyo objetivo fue la obtención de datos biológicos pesqueros para

determinar índice de condición [5], relación Wt/Lt, proporción de sexos y madurez gonadal

[6], se determinaron parámetros como salinidad, temperatura y presencia de

microorganismos patógenos. Para establecer un sistema de restauración se eligieron

técnicas para la captación de semilla de ostión estos fueron entramados de tiras tipo

persiana de PVC tal como lo utilizan en Australia, así como sombreros chinos ensartados

en un vástago ambas artes tratadas con solución de carbonato de calcio para formar una

película atractiva a las larvas pedivéliger de ostión. Se compararon con las sartas de concha

utilizados en Tabasco exponiendo áreas similares para su análisis estadístico.

En cuanto a la instalación de Acadjas en virtud de ser artes fijas de encierro, se realizaron

por parte de las cooperativas las gestiones de los permisos para su instalación, no se solicitó

concesión a la CNA y los permisos correspondientes para realizar actividades acuícolas.

Resultados

Los bancos con mayor biomasa son 7 bancos con un promedio de 413 org/m2 ninguno en

realidad cuenta con más de 200 org/m2 mayores a 70> mm

El índice de condición parece explicar otra situación quizá más bien de índole biológica y

ambiental, se observaron valores de 3.3 y 2.34, que de acuerdo a Voley (NNN) coloca a

Tamiahua en color ambar el cual significa que se deben de tomar medidas precautorias, ya

que se encuentran en un límite de explotación.

Considerando a las estructuras de tallas de los bancos de ostión de la zona norte de la

Laguna de Tamiahua, se observó que las zonas de Romerillos, la Herradura y la Cruz, son

óptimas para desarrollo de engorda de ostión en suspensión así como también como zonas

de crianza lo mismo que las áreas de Burros y Juan Román.

Figura 1.- .Preparación, colocación del sistema

para la captación de semilla de ostión para engorda

en la zona de la Isla Juan A. Ramírez, Laguna de

Figura 2. Frecuencia de tallas de bancos de ostión

de la Laguna de Tamiahua (Isla Juan A. Ramirez)





75

Conclusiones (Times New Roman 12 pt, negrita)

Por medio de las acadjas se pueden maximizar las pesquerías comerciales, ya que por un

lado ayudaran en gran medida a recuperación de los bancos ostrícolas por medio de los

captadores de semillas y del mismo modo se crearan zonas de crianza para especies de

escama y crustáceos. También sirven como zonas de captura ya que permitirán por el

alimento que se genera de manera natural el que se acerquen las especies y poder pescarlas.

En la parte de potenciar los rendimientos acuicolas y pesqueros se pueden lograr con el

establecimiento de sistemas de engorada, estos supuestos positivos se son considerados ya

que existen muchos casos de éxito, de la misma forma el poder utilizar semillas de

laboratorio para engorda incrementara al máximo las ganancias ya que no se estará

supeditado a esperar las temporadas de desove masivo de los ostiones silvestres.

Referencias (Times New Roman 12 pt, negrita) 1. Solana-Sansores, L.R.. 2010. Efectos sociales, económicos y políticos del cambio climático en las

pesquerías mexicanas. En: E. Rivera-Arriaga, I. Azuz-Adeath; L. Alpuche-Gual y G. J. Villalobos-

Zapata, Editores. “Cambio Climático en México: Un Enfoque Costero y Marino”. Universidad

Autónoma de Campeche. p. 305-318Simo J.C. and Taylor R.L., “Consistent tangent operators for

rate-independent elastoplasticity”, Comput. Methods Appl. Mech. Eng. Vol. 48, pp. 101-118, (1985).

2. Zárate-Noble, V.M. y R. Solana-Sansores, 2010. Efectos del cambio climático en las poblaciones de

ostión (Crassostrea virginica) de las lagunas costeras del Golfo de México. En: E. Rivera-Arriaga, I.

Azuz-Adeath; L. Alpuche-Gual y G. J. Villalobos-Zapata, Editores. “Cambio Climático en México:

Un Enfoque Costero y Marino”. Universidad Autónoma de Campeche. p. 493-498

3. Hem, S.,A.A. Konan y J.B. Avit. 1990. Les Acadjas Traditionnels dans le Sud-Est du Benin. Arch

Sci Cent Rech Océanogr Vol. XIII (2):1-31

4. Olopade, O.A., O.I. Taiwo, D. Ajibade y F.A. Aluko. 2008. Community Based Fishery Management:

Case Study of Acadja Method of Fishing on the Badagry Creek, Ogun State, Nigeria. Journal of

Agriculture and Social Research. 8(1): 28-33.

5. Mercado-Silva, Norman. 2005. Condition index of the Eastern Oyster, Crassostrea virginica

(Gmelin, 1791) in Sapelo Island Georgia—effects of site, position on bed and pea crab parasitism.

Journal of Shellfish Research. 24(1):121-126.

6. Kim, Y., K.A. Ashton-Alcox, and E.N. Powell. 2006. Histological Techiniques for Marine Bivalve

Molluscs: Update. Silver Spring, MD. NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 27. 76 pp.




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería de Procesos Químicos 76

ELABORACIÓN DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO BASADO EN UN FOTOBIORREACTOR PARA EL

DESARROLLO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN LAS ÁREAS DE QUÍMICA, ING.

BIOQUÍMICA Y ESTADÍSTICA. Lucía Vera-Valdez, Gabriela Medina Ramos, Oscar Manuel Portilla Rivera, Guillermo Arzate-Martínez y Arturo Salinas-Martínez

Laboratorio de Biotecnología Ambiental, Universidad Politécnica de Guanajuato, Avenida Universidad Norte, Juan Alonso, Cortázar,

Gto., C.P. 38483, México. [email protected]

Palabras claves: Prototipo didáctico, fotobiorreactores y microalgas

Resumen

En los últimos años se ha detectado que una gran cantidad de estudiantes presentan problemas de aprendizaje

relacionados principalmente con la comprensión de conceptos abstractos en asignaturas relacionadas con las áreas

de ciencias. Debido a lo antes mencionado, se ha reconocido la necesidad de desarrollar instrumentos que mejoren

los procesos de aprendizaje mediante la transversalización de la información teórica recabada. Así mismo, una

ventaja en el uso de microalgas consiste en que el proceso de fijación fototrófica de CO2 es una alternativa

promisoria a los métodos tradicionales de secuestro de dicho gas, puesto que se convierte en biomasa que puede

utilizarse para la producción de compuestos de interés. Este trabajo desarrolló un prototipo didáctico basado en un

fotobiorreactor con énfasis particular en los procesos de producción de CO2 y biomagnificación de microalgas. Las

pruebas en el laboratorio mostraron que el prototipo didáctico tuvo un comportamiento adecuado en lo que a la

producción y detección de CO2 se refiere. Con relación a la parte biológica, el sistema mostró capacidad para

obtener resultados cuantificables relacionados con la densidad poblacional de las microalgas en periodos de tiempo

tan cortos como 3 h. Así, se asume que la implementación de este tipo de prototipos en prácticas docentes en el

laboratorio, permitirá reforzar y contextualizar principios teóricos científicos.

Introducción

Uno de los principales problemas de aprendizaje en el área de conocimiento científico es el acercamiento

tradicional a las ciencias mediante la lectura y el conocimiento abstracto, lo que dificulta la adquisición de las

habilidades mínimas necesarias tanto para la formación ingenieril, como para la científica [1]. Recientemente se

han desarrollado investigaciones encaminadas a la práctica y estructuración de modelos científicos que

contextualicen distintas áreas de conocimiento mediante la explicación y predicción de fenómenos en el laboratorio

[2]. Las microalgas tienen un considerable potencial biotecnológico para otras aplicaciones incluyendo la

producción de sustancias valiosas para las industrias de aditivos alimenticios, cosméticos, biocombustibles y

farmacéutica por lo que algunos de los modelos que se han comenzado a emplear son los fotobiorreactores, debido

a que permiten realizar un cultivo controlado de microalgas [3]. El objetivo de este trabajo fue elaborar un

prototipo didáctico basado en un fotobiorreactor para el crecimiento de microalgas en el desarrollo prácticas de

laboratorio en las áreas de Química, Ing. Bioquímica y Estadística.

Metodología

Para la realización de este trabajo se emplearon microalgas obtenidas a partir de una muestra cruda del Río Laja, la

cual fue procesada mediante la realización de aislamientos por extensión en superficie y diluciones seriadas. La

producción de dióxido de carbono se realizó mediante la combinación estequiométrica de NaHCO3 y HCl en un

sistema cerrado. El CO2 remanente en el sistema después de 3 h de proceso fue cuantificado mediante una trampa

de NaOH 0.45 M. Los cultivos de microalgas se realizaron en 1L de Medio Basal Bold el cual fue saturada con el

dióxido de carbono contenido en el sistema con ayuda de un difusor de gases y una concentración de 1x106cel/mL

en una columna de burbujeo. La densidad poblacional fue determinada mediante la técnica de cuenta total. La





Figura 1. Porcentaje de fijación de CO2 detectado en una

solución de NaOH 0.45 M

Figura 2. Cambios de la densidad poblacional de microalgas

en el prototipo didáctico al inicio y al final del proceso.

Concentración de CO2 (g)

0 1 2 3 4 5

Porc

enta

je d

e fi

jaci

ón

de

CO

2 e

n l

a tr

amp

a

0

20

40

60

80

Blanco de trampa

Blanco de equipo

Tiempo (h)

-1 0 1 2 3 4

Den

sid

ad p

ob

laci

on

al (

Cel

. mL

-1)

1e+6

1e+6

1e+6

2e+6

2e+6

2e+6

cantidad de anhídrido carbónico no consumido por las algas fue determinada mediante una titulación colorimétrica

empleando azul de bromotimol como indicador.

Resultados

Las especies más comunes y representativas de microalgas en la correspondencia municipal de Cortázar, Gto., del

Río Laja fueron 5 cepas: Tetradesmus wisconsinensis, Tetrastrum glabrum, Scenedesmus quadricauda,

Scenedesmus acutus y Chlorella vulgaris. Este conjunto de especies microalgales fueron mezcladas y utilizadas

como consorcio mixto. El sistema cerrado fue analizado para determinar su capacidad de respuesta para la

cuantificación del CO2 presente dentro del mismo. La Figura 1, muestra la capacidad del sistema para detectar la

cantidad presente de CO2 en función del porcentaje de fijación en la trampa. La línea con indicadores a círculos

corresponde a la efectividad de la solución de NaOH como sensor, en la cual se pudo observar comportamiento

lineal con un coeficiente de regresión de 0.9992. Así mismo, se realizó un blanco de proceso (línea a triángulos)

con el fin de determinar la sensibilidad de la trampa de CO2 una vez acoplada en el prototipo. Los resultados

mostraron un nivel más bajo de detección, con un comportamiento similar al de la trampa antes de instalarse en el

prototipo. Una vez comprobado el instrumento de medición químico, se desarrollaron procesos biológicos con el

consorcio microalgal, en el cual únicamente se determinó la capacidad de sistema para desarrollar procesos

biológicos mediante un aumento en la densidad poblacional. En la Figura 2 se puede observar un aumento en la

densidad celular que corresponde a un 38.48 ± 6%.

Conclusiones

Fue posible desarrollar un prototipo didáctico a escala laboratorio, que permitiera medir la cantidad de CO2

presente en un sistema de fotobiorreacción y cultivar un consorcio mixto de microalgas. Así mismo, el desarrollo

de las actividades antes mencionadas permiten el reforzamiento y la contextualización de principios teóricos tales

como: la estequiometría, los rendimientos teóricos y medibles y curvas de crecimiento microbiano, empleando

como herramienta para el procesamiento de los datos colectados a la estadística básica.





Referencias 1. Berland L.K. ―Explaining Variation in How Classroom Communities Adapt the Practice of Scientific Argumentation‖, Journal

of the Learning Sciences, Vol. 20, No. 4. p. 625-664. 2011

2. Kind P.M., Kind V., Hofstein A. y Wilson J. ―Peer Argumentation in the School Science Laboratory—Exploring effects of task

features‖, International Journal of Science Education, Vol. 33, No. 18 p. 2527-2558. 2011

3. deMorais MG, Costa JAV. ―Isolation and selection of microalgae from coal fired thermoelectric power plant for biofixation of

carbon dioxide‖. Energy Conversion and Management, No. 48. p. 2169–73. 2007





CULTIVO DE MICROALGAS PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE EMPLEANDO UN SISTEMA DE

FOTOBIORREACIÓN A ESCALA LABORATORIO.

Mayra Ulín Méndeza, Rubí Magaña Gutiérrez

a, Guillermo Arzate-Martínez

b y Arturo Salinas-Martínez

b

aIngeniería Ambiental, Instituto Tecnológico Superior de Comalcalco, Carretera Vecinal Comalcalco-Paraíso Km. 2 Occidente 3

ra

sección, Comalcalco, Tabasco, C.P. 86650, México, bLaboratorio de Biotecnología Ambiental, Universidad Politécnica de Guanajuato, Avenida Universidad Norte, Juan Alonso, Cortázar,

Gto., C.P. 38483, México. [email protected]

Palabras claves: Biocombustibles, Biomasa, lípidos.

Resumen Los gases invernadero antropogénicos, de los cuales el dióxido de carbono aporta hasta el 68% de las emisiones

totales son responsables del cambio climático global. Algunas de las estrategias empleadas para la captura de este

tipo de gases pueden clasificarse de la siguiente manera: (1) Reacciones químicas basadas en el contacto-lavado

con soluciones alcalinas, uso de nanotúbulos de carbono, carbón activado recubierto de amina, entre otros; (2)

inyección directa al subsuelo o al océano; y (3) mitigación biológica, donde el CO2 es transformado en materia

orgánica. Este trabajo se realizó con el fin de establecer condiciones óptimas para el cultivo de microalgas en

reactores a escala laboratorio para lograr biomagnificar de manera eficiente la población microalgal mediante la

fijación de carbono inorgánico atmosférica. Al finalizar dicho trabajo los resultados fueron favorables con base en

la cantidad de células presentes en el medio de cultivo (≈ 9X106 cel·mL

-1), biomasa recuperada en base seca (1.6 g)

y la proporción de lípidos totales extraídos (≈ 19 %).

Introducción

Las microalgas son bacterias o protozoarios fotosintéticos que presentan un potencial biotecnológico debido que

tienen la capacidad de producir hasta 50 veces más metabolitos secundarios en comparación con las plantas. Estos

organismos han sido implementados en investigaciones relacionadas con la producción de combustibles

alternativos al petróleo debido a que presentan una mayor velocidad de crecimiento y reproducción comparado con

las plantas, no exigen tierras de cultivo que compita con las destinadas a la alimentación y presentan la capacidad

de fijar carbono inorgánico convirtiéndolo en carbohidratos y lípidos (con concentraciones de 1-85 % con respecto

a su peso seco), por lo que con un manejo eficiente se perfilan como posibles candidatos para satisfacer la demanda

mundial energética [1].

Metodología

Para el desarrollo de este trabajo se emplearon 5 cepas de microalgas (Tetradesmus wisconsinensis, Tetrastrum

glabrum, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus acutus y Chlorella vulgaris) crecidas utilizando como medio de

cultivo una modificación del Medio Basal Bold [2, 3]. El proceso de biomagnificación se realizó en reactores de

tereftalato de polietileno (PET) transparente de 3 L de capacidad con 1.5 L de cultivo en condiciones de luz y

aireación continua, suministrados con focos LED de color azul y una bomba de aire para pecera a través de un

difusor de gases, respectivamente. Una vez alcanzada una concentración celular de ≈ 9X106 cel·mL

-1, se cosechaba

la biomasa por precipitación. El lodo colectado fue deshidratado y los lípidos presentes fueron obtenidos con

hexano por el método de Soxhlet.

Resultados





Tiempo (d)

0 10 20 30 40 50

Co

nce

ntr

ació

n c

elu

lar

(Cel

. m

L-1

)

0

2e+6

4e+6

6e+6

8e+6

1e+7

Las condiciones de operación del sistema de fotobiorreacción permitieron mantener un crecimiento constante del

consorcio microalgal empleado por un periodo de aproximadamente 25 días (Figura 1), pasado ese periodo, fue

requerido complementar el medio de cultivo con CO2, debido a la fuerte demanda de carbono por la población de

algas. Una vez alcanzado un valor de 8.8X106 cel·mL

-1, no se observó ningún incremento posterior en la

concentración celular del cultivo. Se asume que el sistema de fotobiorreacción alcanzó la capacidad límite de

contención celular para las condiciones de operación en este trabajo. En el punto antes mencionado, la

concentración de biomasa en peso seco obtenida fue de 0.377 g · L-1

, la cual presentó un rendimiento ≈ 18.75 % de

lípidos totales.

Conclusiones

Los resultados obtenidos en este trabajo permitieron la elucidación de algunos puntos críticos de control en el

proceso de producción de biomasa microalgal. Primeramente, se determinó que la vida media de la solución

mineral empleada para el cultivo fue de 72 h, por lo que el implementar esta acción permite mantener el

crecimiento del cultivo en fase de crecimiento exponencial durante 27 días, tiempo en el que se alcanza una

concentración media ≈ 6X106 cel·mL

-1 empleando exclusivamente el CO2 atmosférico (≈ 600 mg· kg

-1 para el

municipio de Cortázar, Gto.) como fuente de carbono. También fue observado como al realizar un suplementación

de CO2 (atmosférico + producido químicamente) al sistema de fotobiorreacción, la densidad poblacional puede ser

llevada hasta una concentración ≈ 9X106 cel·mL

-1. Ésta densidad celular, desarrollada con un medio de cultivo

artificial, usando dióxido de carbono tanto atmosférico como químicamente producido, en condiciones de luz

artificial continua, permiten la obtención de ≈ 19 % de lípidos susceptibles a someterse a procesos de

trasesterificación.

Figura 1. Monitoreo del crecimiento microalgal mediante la técnica de

cuenta total.





Referencias

1. Gong Y. y Jiang M., “Biodiesel production with micro algae as feedstock: from strains to biodiesel,” Biotechnology Letters, Vol.

33, No. 7. p. 1269-1284, 2011.

2. Bold, H.C. “The morphology of Chlamydomonas chlamydogama”, Bulletin of the Torrey Botanical Club.Vol.72, No.2. p. 101-

108, 1949.

3. Bischoff, H.W. y Bold, H.C. “Phycological Studies IV. Some soil algae from Enchanted Rock and related algal species”.

University of Texas publisher, No. 6318. p. 1-95, 1963.




Memoria del 1er. SNIIIQ 2014 | Ingeniería Química, COARA | Ingeniería de Materiales 82

CÁLCULO DE MÓDULOS ELÁSTICOS DE NANOCOMPUESTOS DE POLIETILENO/NTC

MEDIANTE SIMULACIÓN MOLECULAR

Alberto Valles, *Lucero Rosales, Lorena Farías, Lilia Serrato,

Maestría en Ciencia y Tecnología Química. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de Coahuila. Blvd. Venustiano

Carranza, 25280. Saltillo, Coahuila, México. *[email protected]

Palabras claves: Dinámica molecular, nanocompuestos, módulo elástico

Introducción

Los nanocompuestos (NC) de matriz polimérica han sido ampliamente utilizados y estudiados en las últimas

décadas, debido principalmente al mejoramiento de sus propiedades mecánicas como resultado de la adición de una

nanocarga. De las partículas utilizadas como nanocargas en las matrices poliméricas, destacan los NTC debido a

que poseen propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas únicas, como un módulo elástico mayor a 1TPa. Debido a

estas propiedades los NTC son candidatos perfectos a ser utilizados como relleno en la manufactura de NC

poliméricos1–3

.

Investigaciones experimentales realizadas de NC de polímero/NTC reportan mejorías en las propiedades elásticas

que dependen de factores como el tamaño de nanopartícula, forma, fracción de volumen, grado de dispersión,

características de la matriz polimérica y las interacciones entre los filamentos y la matriz en la interface1,3. Dichas

investigaciones reportan que con 5% en peso de NTC el módulo elástico se incrementa 20% en tensión y 24% en

compresión.

El cálculo de propiedades físicas de NC poliméricos/NTC es costoso y laborioso, por ello existen alternativas como

métodos computacionales o simulaciones que permiten modelar y analizar adecuadamente el material y sus

propiedades4, 5

. Una técnica utilizada frecuentemente es la dinámica molecular (DM), la cual permite seguir la

evolución en el tiempo de un sistema de partículas interactuantes entre sí, con la posibilidad de analizar a los

materiales como cuerpos en movimiento.

Un ejemplo de investigación realizando DM es la realizada por Adnan y col. los cuales realizaron simulaciones

utilizando nanoesferas de carbono con un tamaño nanométrico, analizando sistemas de 1,3 y 5 cadenas de 500

unidades repetitivas de polietileno, donde encuentran una relación del tamaño de la nanopartícula con el módulo

elástico, teniendo a menor tamaño un valor óptimo del mismo3.

Por tal motivo en la presente investigación se realizaron simulaciones por dinámica molecular, para obtener las

tendencias de módulos elásticos de nanocompuestos de polietileno/NTC.

Metodología

La dinámica molecular de los nanocompuestos se llevó a cabo utilizando el software DL_POLY, en la versión

clásica, el cual está disponible de forma libre. DL_POLY es un paquete de subrutinas, programas y archivos,

diseñado para facilitar las simulaciones por DM de macromoléculas, polímeros, sistemas iónicos y soluciones en

un equipo computacional6.

Para poder simular los nanocompuestos y tener una referencia en la mejora de sus propiedades, primero se tiene

que realizar la simulación del polietileno puro, el cual se modela utilizando el concepto de átomo unido, brindando

la posibilidad de analizar los monómeros CH2 y CH3 como una sola partícula3. En este trabajo se utilizan 8

cadenas de 400 unidades repetitivas, con un peso molecular por cadena de 5612.816 g/mol, para representar al

polietileno. Posteriormente se adiciona un NTC (el cual tiene dimensiones en anillos de 6 Carbonos), con un

diámetro de 6 y longitud variando de 14 para formar el nanocompuesto. Para la equilibración del sistema se utiliza





tanto para polietileno puro como para el nanocompuesto, una simulación mediante un ensamble NVT para dar

movimiento a las moléculas, después se someten a un ensamble NPT para optimizar su volumen. Una vez

equilibrado el sistema se hace la producción de datos mediante una simulación en un ensamble NVT.

La propiedad elástica que se evaluó es el módulo volumétrico, el cual está relacionado con los cambios de volumen

que experimenta un material cuando es sometido a esfuerzos. Por tal motivo se realizaron deformaciones de

volumen de un 0.5% tanto para tensión como para compresión. Una vez realizada la deformación, los sistemas

nuevamente son simulados en un ensamble NVT, del cual se obtienen los valores que permiten el cálculo de los

módulos elásticos.

Todas las simulaciones fueron realizadas mediante un campo de fuerza Dreiding para las energías de enlace, y un

potencial de Lennar-Jones para las de no enlace (van der Waals)

Resultados y Conclusiones

Como parte de los resultados obtenidos, aparte de modelar adecuadamente un nanocompuesto polimérico/NTC, se

observó un efecto de enrollamiento de las cadenas poliméricas al NTC. Dicho efecto se traduce como una

interacción fuerte entre la matriz polimérica y el NTC. Al ser el NTC una partícula con extraordinarias

propiedades, las cadenas poliméricas se refuerzan, mejorando así sus propiedades. Esto último demuestra que los

NTC son excelentes candidatos para ser adicionados como nanocargas a matrices poliméricas. El resultado de

dicha adición se verá reflejada en un mejoramiento de las propiedades del polímero, en el caso particular de las

propiedades elásticas, se incrementa el módulo elástico.

Referencias 1. Han, Y. & Elliott, J. Molecular dynamics simulations of the elastic properties of polymer/carbon nanotube composites. Comput.

Mater. Sci. 39, 315–323 (2007).

2. Griebel, M. & Hamaekers, J. Molecular dynamics simulations of the elastic moduli of polymer–carbon nanotube composites.

Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 193, 1773–1788 (2004).

3. Adnan, A., Sun, C. T. & Mahfuz, H. A molecular dynamics simulation study to investigate the effect of filler size on elastic

properties of polymer nanocomposites. Compos. Sci. Technol. 67, 348–356 (2007).

4. Liu, Y. . & Chen, X. . Evaluations of the effective material properties of carbon nanotube-based composites using a nanoscale

representative volume element. Mech. Mater. 35, 69–81 (2003).

5. Chen, X. L. & Liu, Y. J. Square representative volume elements for evaluating the effective material properties of carbon

nanotube-based composites. Comput. Mater. Sci. 29, 1–11 (2004)

6. Smith, W. & Forester, T. R. DL _ POLY _ 2.0  : A general-purpose parallel molecular dynamics simulation package Overall

design. J. Mol. Graph. 7855, 136–141 (1996)





DETERMINACIÓN DE ÁNGULO DE CONTACTO EN SISTEMAS PUROS Y COMPOSITES Martha Alejandra Cerpa Gallegos

a, Diana Marisol Figueroa Flores

b, Ana María López Salgado

c ,

José Andrés García López a, Sergio Isaac Campos Aguado

a y Manuel del Río Gama

d

a Divisiones de Máquinas Herramienta y Manufactura de Plásticos,

b Informático y

c Ciencias Básicas Nivel Ingeniería, Centro de

Enseñanza Técnica Industrial, Plantel Colomos, Nueva Escocia No. 1885, Guadalajara, Jalisco, Código Postal 44620 Segunda Sección,

México. d Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco, Código Postal 44840, México

[email protected]

Palabras claves: Ángulo de contacto, Solvente, Composites

Resúmen

Sin lugar a duda uno de los fenómenos industriales menos estudiados es el de la tensión superficial, la cual tiene

relación directa con el ángulo de contacto, responsable del comportamiento interfacial de los líquidos sobre

superficies sólidas o de otros materiales [1], es por ello que es una oportunidad de innovar en la industria de los

recubrimientos, adhesivos, capas y pinturas [1], detergentes [2] y del área cosmética. En el presente trabajo

proponemos un método de determinación de ángulos de contacto, empleando un comparador óptico, como una

opción para quienes no cuentan con un goniómetro y que puede ser adaptable a cualquier equipo de análisis de

perfiles. El método se desarrollo en un equipo proyector de perfiles de la marca Mitutoyo, fue probado con

solventes de ángulo de contacto conocido y previamente reportados en la literatura, posteriormente se evaluaron los

ángulos obtenidos tanto para solventes como para sistemas compuestos de polímero-madera (composites), donde se

obtuvieron datos experimentales con buenas aproximaciones. Los experimentos se llevaron a cabo con una

precisión de 1.0 μm, para las magnitudes lineales y de 1 s para las angulares [3,4].

Introducción

El ángulo de contacto es un método que consiste en depositar una gota de líquido de prueba sobre una superficie

sólida plana [5], o sobre una película horizontal de líquido o gel no miscible con el líquido de prueba [2], el método

puede tener variantes como: ángulo de contacto de avance, retroceso y de capa inclinada. Mediante el ángulo de

contacto se pueden obtener parámetros tanto de tensión superficial como interfacial. También por medio de este se

puede evaluar la humectabilidad superficial y rugosidad. El ángulo de contacto se define como el ángulo entre la

tangente a la interfase líquido-aire y la tangente a la interfase sólido-aire.

Un parámetro importante que refleja el grado de humectación es el ángulo que forma el líquido con la superficie

sólida en el punto de contacto. Por convención, cuando la humectación es completa el ángulo de contacto es cero;

en condiciones de no humectación este ángulo puede aumentar teóricamente hasta un valor de 180°, cuando una

gotita esférica hace contacto con el sólido solamente en un punto [6].

Metodología

Para llevar a cabo la estandarización del método de determinación del ángulo de contacto, fue necesario

primeramente realizar pruebas de evaporación de solventes, ya que el comparador cuenta con un dispositivo de luz

que genera calor y podría ocasionar que después de cierto tiempo de trabajo la superficie de análisis comience a

calentarse lo que a su vez ocasionaría un aumento en la temperatura del material a medir y su consecuente

evaporación, al tratarse de líquidos. Después de tener una buena proyección, según el tipo de medición que vamos a realizar una recta, diagonal, radio o

ángulo se moverá el eje x y/o z para obtener los puntos necesarios que den lugar al arroje de resultados. Para





comenzar con la medición se deposita la gota en la superficie sólida plana, se obtiene la imagen en el comparador

óptico tomando la tangente en la línea de contacto de la gota con la superficie y se procede a la toma de datos.

Se midió en un equipo proyector de perfiles modelo PH- 3515F, PH-A14, serie 172 de alta exactitud con

iluminación horizontal, pantalla giratoria con diámetro de 356 mm con finas líneas cruzadas y líneas segmentadas

alternadas para fácil alineación, medición angular digital a 1’ ó 0.01º (ph-3515F). Las pruebas se realizaron con

agua bidestilada, glicerina y soluciones de poliestireno en estireno (al 10% de concentración de polímero Mw =

48,100; Mn=47,500; Mw/Mn = 1), sobre superficie de policarbonato. Así mismo se llevaron a cabo

determinaciones de agua bidestilada sobre placas de composites.

Resultados

Se obtuvieron 10 perfiles de gotas sentadas para agua, glicerina y soluciones de poliestireno en estireno, ver Tabla

1. Al realizar el análisis de datos se encontró que la desviación estándar está dentro de los parámetros aceptables ya

que fue de 0.089 para el caso de las mediciones da agua bidestilada, 0.174 para las soluciones de polímero y 0.265

para los valores correspondientes a la glicerina.

Tabla 1. Determinaciones experimentales del ángulo de contacto. Tabla 2. Valores para composites.

Figura 1. Medición del ángulo de contacto.

Conclusiones

Fue posible implementar el método en la obtención de valores de ángulo de contacto para solventes, polímeros y

materiales compuestos, haciendo uso del comparador óptico, se llego a la conclusión que los datos obtenidos del

estudio reducen el factor de error considerando que al amplificar la imagen disminuye la imprecisión de la

medición. Los experimentos se llevaron a cabo con una precisión de 1.0 μm, para las magnitudes lineales y de 1 s

para las angulares [3,4].

Referencias

1. Wu S., “Polymer Interface and Adhesion”, New York, Marcel Dekker, Inc., Cap. 8, 9 (1982).

2. Adamson A.W., “Physical Chemistry of Surfaces", New York, Wiley Interscience, Cap. 13, (1990).

3. Escamilla Esquivel A. “Metrología y sus Aplicaciones”, pág. 138, (2009).

4. Zeleny R, Metrología Dimensional II para la Verificación Geométrica del Producto, Instituto de Metrología Mitutoyo, (2000)

5. Y Solomentsev., L. Colman, y R. Vandensande, J. of Coll. & interf. Sci. 151, 145(1992)

6. Bummer P. M. Enciclopedia REMINGTON cap. 20 (pp. 318-333)





SUSTITUCIÓN DE IMPORTACIONES DE ARENA DE FUNDICIÓN PARA CORAZONES

Diana Bocanegra Maltos

a, Edgardo Hernández Chavero

a, Nancy Verónica Pérez Aguilar

a*

a Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, Boulevard Venustiano Carranza y José Cárdenas Valdés, Saltillo,

Coahuila, 25240, México. [email protected]

Palabras clave: Fundición, corazones de fundición, arena de fundición

Resúmen

En el proceso de fundición de hierro gris se utiliza arena sílice para la fabricación de moldes y corazones de

fundición; se estima que por cada tonelada de metal fundido se utiliza una tonelada de arena. Las fundidoras en

México importan de Estados Unidos cerca del 95% de la arena de fundición que consumen, por lo que un área de

oportunidad para la industria nacional es localizar yacimientos de arena cercanos a los centros de producción. En

este trabajo se caracterizaron muestras de yacimientos de arena de las regiones de Nuevo León, Veracruz y Baja

California. Algunas pruebas realizadas fueron granulometría, análisis químico y resistencia mecánica inmediata y a

una hora. Los resultados demostraron que ninguna de estas arenas cumplió con las especificaciones establecidas

para la arena de función para corazones, por su constitución química y un alto porcentaje de finos y arcillas. Un

alto contenido de arcillas resulta en una baja resistencia mecánica. De estos resultados se recomienda establecer

procesos estandarizados de cribado, lavado y secado de las arenas locales para eliminar el exceso de finos.

Adicionalmente, se mezcló arena nacional con arena importada en diferente proporción para evaluar la resistencia

de las mezclas. Se concluye que es posible sustituir hasta un 20% de la arena importada con arena nacional,

siempre y cuando sea procesada de manera adecuada.

Introducción

México es un país fundidor por excelencia, la industria de fundición se concentra principalmente en Nuevo León,

Coahuila, Jalisco, Distrito Federal y Estado de México. Las fundiciones que se fabrican son componentes muy

simples como discos para pesas, hasta piezas como monoblocks y cabezas de motor de hierro gris con cavidades

muy precisas. Estas cavidades se obtienen utilizando moldes internos llamados corazones, que deben tener

suficiente resistencia para soportar las condiciones del proceso además de ser permeables a los gases generados

durante el vaciado. Para fabricar corazones se utiliza arena sílice porque es un material refractario muy abundante

en la naturaleza [1,2]. Las arenas ideales para corazones de fundición deben ser de forma redonda y su

composición química debe contener más de 90% de sílice, SiO2. La arena se mezcla con resinas para darle

cohesión y moldeabilidad, sin perder la permeabilidad. En la actualidad la mayor parte de la arena que se consume

en la industria nacional es de importación, sin embargo es necesario encontrar yacimientos de arena en nuestro país

cercanos a los centros de producción para reducir costos.

En este trabajo se presentan resultados de una investigación que se ha realizado durante los dos últimos años. El

objetivo de esta investigación es identificar yacimientos de arena localizados en México, cuyas características

cumplan con las especificaciones requeridas por la industria para la fabricación de corazones de fundición.

Metodología

En este trabajo de investigación se localizaron yacimientos de arena en las regiones de Coahuila, Nuevo León,

Veracruz y Baja California. Algunos de estos yacimientos ya se explotan comercialmente y otros están en fase de

exploración. De los yacimientos localizados se recolectaron muestras de arena, adicionalmente se tomó una

muestra de arena importada para utilizarse como referencia. Las muestras se identificaron por su origen como A, B,

C y D, Estados Unidos, Coahuila, Veracruz y Baja California, respectivamente.






Las pruebas de caracterización fisicoquímica incluyeron granulometría con mallas US standard 20 a 170, análisis

químico elemental y la resistencia en seco. En el análisis químico se cuantificó la concentración de SiO2, Al2O3,

CaO, TiO2, Fe2O3, K2O, MgO. Las muestras se analizaron por el método semicuantitativo de espectrometría de

fluorescencia de rayos-X (FRX) con dispersión de longitud de onda, con un equipo marca Bruker modelo S4-

Pionner. La resistencia a la tensión en seco de muestras puras y mezclas de arena importada A con arena nacional

(B,CD), se realizó con 4 kg de arena con 48 grs de resinas durante 3 min. Posteriormente esta mezcla se depositó

en un soplador hasta llenar el molde, se añadió una amina para obtener tres especímenes. Con dos especímenes se

midió la tensión inmediata y con el tercer espécimen se midió la tensión a una hora.

Resultados

En cuanto a la composición química, el contenido de sílice fue de 98.8, 98.6, 84.3 y 74.9 % para las muestras A, B

C y D, respectivamente. Otros compuestos identificados en el análisis químico fueron óxidos de aluminio, hierro,

entre otros. La composición química de las muestras determina la resistencia de los especímenes. Las mediciones

de este parámetro se hizo a dos tiempos: inmediatamente después de preparar el espécimen y una hora después. La

resistencia inmediata fue de 278 y 94.5 psi para las muestras A y B, mientras que para C y D no se determinó, lo

que se interpretó como resistencia cero. Para las mezclas de arenas se obtuvieron los resultados que se presentan en

la Figura 2. La muestra B es la más adecuada para preparar mezclas, lo que permitiría sustituir hasta un 20% de la

arena importada para corazones de fundición.

Figura 1.-Micrografía de muestra de arena sílice de un

yacimiento en Coahuila, con granulometría entre mallas 30

a 70 (muestra B).

Figura 2. Resistencia mecánica de mezclas de arena

importada (A) con arenas nacionales (B,C,D).

Conclusiones

En México existen yacimientos de arena sílice, que puede utilizare en la fabricación de corazones de fundición. Es

necesario que esta arena reciba un procesamiento adecuado, por medio de clasificación de tamaños, lavado y

secado para utilizarse en mezclas con arena importada, lo que permitiría reducir hasta un 20% el consumo de las

importaciones de este insumo.





Referencias 1. Raymond O’Higgins. 1984. Ingeniería Metalúrgica. México: Continental S.A. de C.V. México.

2. INEGI. 1999. La industria minera ampliada. Censos económicos.





PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE ACRÍLICOS EMPLEADOS EN REHABILITACIÓN

ORAL. Cortés-Sandoval Gabriela

1, Loyola-Rodríguez Juan Pablo

1,2, Martínez-Castañón Gabriel Alejandro

1,2, Patiño-Marín Nuria

1,2.

1Doctorado Institucional en Ingeniería y Ciencia de Materiales, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava # 6,

Zona Universitaria, CP 78290, San Luis Potosí, SLP, México. 2Maestría y Doctorado en Ciencias Odontológicas, Facultad de Estomatología, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr.

Manuel Nava # 2, Zona Universitaria, CP 78290, San Luis Potosí, SLP, México.

Introducción. Los materiales dentales son considerados dispositivos médicos, por tanto, deben cumplir con ciertos

requisitos de seguridad y eficacia para poder ser considerados biológicamente seguros.

Objetivo. En el presente estudio se evaluaron y compararon algunas propiedades físicas y mecánicas de materiales

a base de PMMA que son utilizados comúnmente en la rehabilitación oral.

Materiales y métodos. Se analizaron dos tipos de materiales: acrílico autocurable (NicTone ®) y acrílico

termocurable (NicTone ®). Las pruebas fueron realizadas de acuerdo a la especificación no. 12 de la Asociación

Dental Americana. Para cada análisis se fabricaron 30 especímenes de 64±0.1 x 10±0.1 x 2.5±0.1 mm de cada

material, siguiendo las instrucciones del fabricante. Se analizaron las siguientes características: rugosidad de la

superficie, dureza de Vickers, resistencia a la flexión, modulo de elasticidad y tenacidad a la fractura.

Resultados. Se reportan medias y desviación estándar de los datos obtenidos.

Conclusiones. Se observaron diferencias importantes entre los materiales analizados. Las muestras de acrílico

termocurable presentaron valores más elevados en las propiedades mecánicas, así como valores más bajos de

rugosidad de la superficie, en comparación con el acrílico autocurable.





USO DE DEXTRANOS PARA GENERAR POLIMEROS UNIDOS A MOLECULAS BIOLOGICAS

Gabriela Pérez Flores

a, Rafael Rubio García

b, Jesús Castillo Hernandez

c, José David Torres Tirado

a

a Unidad Académica Multidisciplinaria Zona Huasteca. Licenciatura en Medicina. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Romualdo

del Campo 501, Rafael Curiel, Ciudad Valles, San Luis Potosí, 79060. México. [email protected] b Departamento de Fisiología,

Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Av. V. Carranza # 2405, Los filtros, San Luis Potosí, S. L. P. 78210.

México. c Unidad Academia Multidisciplinaria Zona Media. Escuela de Enfermería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera

Rioverde - San Ciro Km. 4, Colonia Puente del Carmen, Rioverde, S. L. P. 78210. México.

Palabras claves: Polímero, Angiotensina-II, Internalización de receptores,

Resúmen

La angiotensina II (AngII) es una hormona que activa receptores para AngII (R-AngII) causando vasoconstricción

en el corazón. La vasoconstricción decae en minutos debido a la internalización de los R-AngII al interior celular.

Previamente mostramos que cuando AngII se une covalentemente a dextranos da como producto un polímero de

15,000 kDa (AngII-POL-15000) que causa una vasoconstricción sostenida y previene la internalización de los R-

AngII. Para determinar si el grado de internalización es dependiente del tamaño del polímero, se sintetizaron

polímeros de AngII con diferentes pesos moleculares que incluyen: 1.3, 2.7, 11, 45, 527, 3270 y 15000 kDa. Se

realizó una infusión intracoronaria de los polímeros en corazón aislado de cobayo y luego se obtuvo la membrana

endotelial a diferentes tiempos utilizando la técnica de silica pellicle. La cantidad de R-AngII fue cuantificada por

western blot. Los resultados mostraron que a mayor peso molecular del AngII-POL hay un menor grado de

internalización del R-AngII. Se propone que la unión covalente de dextranos a moléculas biológicas puede ser una

herramienta para el estudio de los efectos fisiológicos o celulares de dichas moléculas o con interés farmacológico.

Introducción

Angiotensina II (AngII) es una hormona circulante, que induce vasoconstricción, provoca incrementos en

frecuencia cardiaca debido a la activación de receptores para AngII (R-AngII) presentes en la membrana del

endotelio cardiaco (MEC) (1). El efecto es momentáneo y se debe a la internalización de los R-AngII desde la

membrana plasmática hacia el interior de la célula. AngII se une al R-AngII da inicio a la formación de vesículas

que contienen el complejo AngII-Receptor. Las vesículas desaparecen de la membrana plasmática y se dirigen al

interior celular donde el complejo es degradado (2). Los dextranos son polisacáridos complejos ramificados

formados por numerosas moléculas de glucosa (3). En trabajos previos realizamos una unión covalente de AngII a

dextranos y generamos polímeros de AngII de peso molecular de 15,000 kDa (AngII-POL-15000) que indujeron

un efecto vasoconstrictor sostenido en el corazón dependiente de peso molecular (3,4) el cual está asociado con una

inhibición de la internalización de R-AngII, en comparación con AngII libre la cual induce internalización. Estos

resultados sugieren que el tamaño de AngII-POL-15000 explica la inhibición de la internalización de R-AngII. En

este trabajo se evaluó si el tamaño del polímero determina el grado de internalización de R-AngII mediante la

evaluación de la presencia de R-AngII en MEC por western blot.

Metodología

Síntesis de los polímeros AngII-Pol. Se utilizaron dextranos comerciales con peso molecular entre 2000 y 0.18

kDa. Cada dextrano se mezclo con el agente oxidante periodato de sodio (NaIO4). Se añadió acido amino caproico

y la reacción fue estabilizada por adición de ciano boro hidruro de sodio (NaCNBH3). Para unir los dextranos con

AngII, 500 mg del dextrano (Pol de cada peso molecular) fueron disueltos en 25 ml de buffer de fosfato de sodio

0.1 M, pH 5.5. Los grupos carboxilo libres en el dextrano fueron activados por la adición de 1-ethyl-





3(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) seguido de la incorporación de AngII humana, la proporción fue

equimolar entre Pol, EDC y AngII (6).

Obtención de muestras proteicas de MEC y Western blot. A partir de corazón aislado de cobayo estimulado (1,

2, 4, 8 o 16 min) con AngII o AngII-Pol, se extrajeron proteínas de la MEC administrando intracoronariamente

silica coloidal catiónica. Las muestras proteicas de la MEC fueron sometidas a SDS-PAGE, para luego realizar la

determinación por western blot por quimioluminiscencia.

Resultados.La cantidad de AngII unida a cada AngII-Pol fue determinada al medir la cantidad de tirosina presente

tomando ventaja del hecho que AngII contiene una sola tirosina El peso molecular final estimado de los diferentes

polímeros fueron: 15000, 3270, 527, 45, 11, 2.7, 1.3 kDa respectivamente. Los polímeros de AngII mostraron

actividad biológica al ser utilizados en corazón aislado. Mostrando una dependencia del peso molecular de cada

dextrano respecto a su duración de respuesta.

Los resultados de western blot mostraron que AngII-Pols con una proporción de peso molecular entre 1.05 a

15000 kDa causa internalización de AT1R-MLEC, la cual varia inversamente con el peso molecular de AngII-Pol.

Conclusión.AngII-Pol de peso molecular alto, disminuyo la internalización del R-AngII en la MEC. El desarrollo

de AngII-Pols contribuyo con una herramienta poderosa para entender la diferencia en la vía de transducción de

señal, responsable de internalización de R-AngII y su relación con el efecto fisiológico. Se propone que la unión

covalente de dextranos a moléculas biológicas puede ser una herramienta para el estudio de los efectos fisiológicos

o celulares de dichas moléculas.

Referencias 1.- Allen I., Cohen N., Dhallan R., Gaa S., Lederer W., and Rogers T. “Angiotensin II increases spontaneous contractile frequency and

stimulates calcium current in cultured neonatal rat heart myocytes: insights into the underlying biochemical mechanisms”. Circ. Res. Vol

62, pp. 524–534, 1988.

2.- Becker B., Cheng H., Hammond T., and Harris T. “The type 1 angiotensin II receptor tail affects receptor targeting, internalization,

and membrane fusion properties”. Mol. Pharmacol. Vol 65, No. 2, pp. 362–369, 2004.

3.- Castillo-Hernández J.R., Rubio-Gayosso I., Sada-Ovalle I., Garcia-Vazquez A., Ceballos G., and Rubio R. “Intracoronary angiotensin

II causes inotropic and vascular effects via different paracrine mechanisms”. Vasc. Pharmacol. Vol 41, pp. 147–158. 2005.

4.- Castillo-Hernández J.R., Torres-Tirado D., Barajas Espinosa A., Chi-Ahumada E., Ceballos G., and Rubio R. “Two dissimilar AT1

agonists distinctively activate AT1 receptors located on the luminal membrane of coronary endothelium”. Vasc. Pharmacol. Vol 51, pp.

314–322. 2009.

5.- Rubio R., Torres-Tirado D., Castillo-Hernández J., Chi-Ahumada E., Ramiro-Díaz J., and Knabb M. “The coronary endothelium

behaves as a functional diffusion barrier for intravascular angiotensin II”. Vasc. Pharmacol. Vol 58, pp. 54-63. 2013.

6.- Hermanson G., Mallia A., and Smith P. “Immobilized affinity ligand techniques”. Academic Press Inc. pp. 53-56, 72, 81-82, 147-148,

163-165. San Diego CA, USA. 1992.





APROVECHAMIENTO DEL MUCÍLAGO DE NOPAL VERDURA (Opuntia ficus)

PARA EL DESARROLLO DE PELÍCULAS BIODEGRADABLES COMESTIBLES Erika Guzmán Castillo

a, Lizbeth Angélica Pérez Veloz

a, Karla Sarahí Loredo González

a, Paulina Beatriz

Meneses Jiméneza, Héctor Reynoso Ponce

a.

a Facultad de Ciencias Químicas, UASLP, Av. Dr. Manuel Nava No.6, Zona Universitaria, San Luis Potosí,

S.L.P. CP. 78240, México, [email protected]

Palabras clave: Nopal; Mucílago; Empaque; Biopelícula.

Resumen

La industria alimentaria genera diversos desechos, dentro de los que destacan aquellos

derivados de los empaques de sus productos, lo cual provoca un impacto negativo en el

medio ambiente. Por ello, fue propuesto el desarrollo de un empaque biodegradable-

comestible consistente en una biopelícula de mucílago de nopal (Opuntia ficus indica), que

permita conservar las características microbiológicas y organolépticas y prolongue la vida

de anaquel de alimentos en los que es aplicada, reduciendo los residuos industriales. La

elaboración de la biopelícula requirió de la obtención de mucílago mediante floculación

alcohólica del nopal y de la integración de aceite de linaza (plastificante) y goma arábiga

(emulsificante), para mantener la integridad y asegurar la estabilidad de la película. La

mezcla obtenida fue posteriormente asperjada a un producto alimentario (fresas) y fue

secada en una estufa de vacío para formar una capa de 0.0920 mm. El empaque

biodegradable obtenido fue caracterizado y evaluado en cuanto a su capacidad de reducir o

eliminar carga microbiana, conservar las propiedades organolépticas y aumentar la vida útil

del alimento bajo condiciones controladas de almacenamiento. Los resultados indican que

el empaque de biopelícula de mucílago aumentó la vida de anaquel de las fresas hasta por 3

semanas contra un control sin empaque, no mostrando desarrollo de microrganismos en el

alimento. Adicionalmente, las pruebas sensoriales demostraron que no existe diferencia

estadísticamente significativa entre el sabor de la fresa con y sin película. La aplicación de

la película de mucilago en alimentos muestra resultados adecuados de conservación y

reducción de residuos.

Introducción

En los últimos años, se ha presentado un elevado auge en el desarrollo de productos

alimentarios seguros e inocuos, existiendo la necesidad de contar con empaques que

aseguren la adecuada conservación de los alimentos, minimizando además el impacto

ambiental que generan sus residuos, por ello se ha propuesto el uso de recubrimientos de

tipo comestible o biodegradable. Dentro de las características de un empaque comestible,

destaca la resistencia contra la migración de la humedad, la conservación de la calidad

sensorial y el control de cambios bioquímicos como procesos de maduración, fermentación

o descomposición [1]. Los empaques comestibles son elaborados en su mayoría a partir de

polisacáridos, aceites, resinas y ceras naturales, la mayoría de estos componentes se

obtienen de diversas fuentes de origen vegetal. El nopal verdura (Opuntia ficus) es uno de

los alimentos con mayor consumo dentro de la dieta mexicana y su demanda es importante

al presentar beneficios nutrimentales, propiedades hipoglucemiantes y efecto prebiótico.

Dentro de los principales componentes del nopal destaca el mucílago; polisacárido que






permite el desarrollo de películas o biofilms que pueden ser aplicados para el envasado de

alimentos, además; la adición de aceites y gomas a estos films permite tener mejor

permeabilidad y flexibilidad en el producto terminado [2, 3].

Metodología

Fue realizada la extracción del mucílago a partir de nopal triturado al que le fue retirado el

tejido clorénquima, el nopal fue mezclado con agua y calentado a 75°C mediante baño

maría por 24 h. La mezcla fue filtrada utilizando papel con poro de 22 m y la solución

permeada se mezcló con etanol en una relación 1:3, provocando la separación del mucilago,

el precipitado fue nuevamente filtrado utilizando papel con poro de 4 m y secado a 60°C

por 18 h. Para la realización de la película fue preparada una emulsión con mucílago de

nopal, aceite de linaza, goma arábiga y glicerol. Esta emulsión fue aplicada a fresas por

asperjado a 500 lb/in2

y el producto fue secado a 50°C durante 20 min, formándose una

capa uniforme de 0.0920 mm de espesor. Adicionalmente, fueron evaluadas las propiedades

del empaque mediante pruebas de flexibilidad e impermeabilidad, así como su inocuidad

mediante conteo de mohos y levaduras. Durante la determinación de vida de anaquel,

fueron almacenadas fresas con película y producto control a una temperatura de 4°C y una

HR=40%, realizando monitoreo cada 2 días durante 30 días sobre el producto. El monitoreo

validado mediante análisis sensorial utilizando una prueba triangular con 11 jueces

semientrenados a fin de identificar diferencia entre el producto con empaque y el control.

Resultados

Fue obtenida una película flexible e impermeable (Fig. 1), que ayudó a minimizar la

transferencia de humedad en fresas. La vida útil del producto se mantuvo durante 32 días,

24 días más que el producto control (Fig. 2), el desarrollo de microrganismos en el alimento

fue nulo y no fueron detectadas variaciones ni diferencia estadísticamente significativa en

el sabor del producto con película de mucilago y las fresas sin empaque.

Figura 1.- Película de mucílago de nopal. Figura 2. Aplicación de la película en fresa

Conclusiones

Fue posible el desarrollo e implementación de un empaque comestible a partir de mucílago

de nopal contribuyendo a la disminución de desechos de envasado, las pruebas aplicadas en

la biopelícula, así como su aplicación en fresas demuestra un aumento en la vida de anaquel

hasta por 24 días sin defectos físicos, microbiológicos y sensoriales.





Referencias 1. Ruiz Hernández, F. “Aplicación de películas comestibles a base de quitosano y mucílago de nopal en

fresa (Fragaria ananassa) almacenada en refrigeración”. Tesis Maestría en Ciencia de Alimentos.

Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería, UDLAP (2009).

2. Valle Guadarrama S., “Recubrimiento comestible basado en goma arábiga y carboximetilcelulosa para

conservar frutas en atmósfera modificada”. Rev. Chapingo Ser.Hortic. vol.14, n.3, pp. 235-241. (2008).

3. Ornelas Nuñez, J. L. “Optimización de la extracción de mucílago de nopal (Opuntia ficus indica)”, XIV

Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería, Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo, Facultad de Químico Farmacobiología (2011).





GELATINA DE BETABEL

Francisca Angélica Hernández Torres

1, Victoria Elizabeth Castañeda Medrano

1, Fátima De León Navarro

1.

1 Licenciatura en Enfermería, Coordinación Académica Región Altiplano – Universidad Autónoma de San

Luis Potosí, Carretera a Cedral Km 5+600 ejido San José de las Trojes, Matehuala, San Luis Potosí, C.P.

78700, México. [email protected]

Palabras claves: betabel, gelatina, adultos mayores.

Resumen

En los últimos años ha aumentado la población de adultos mayores de 60 años al

incrementarse la esperanza de vida y al disminuir la tasa de fecundidad. De acuerdo a este

periodo vida la alimentación tiene ciertas características; va encaminada con la

presentación, facilidad de preparación, digestión, y masticación. Este proyecto propone el

uso del betabel en combinación con la grenetina a fin de producir un alimento funcional,

que proporcione macroelementos y microelementos (minerales y vitaminas), los cuales

están presentes en el betabel. La gelatina presenta una buena apariencia por lo cual es

atractiva a la vista, tiene un buen sabor y textura. Para su realización se usaron productos

que son accesibles en cuanto a costo. Podemos concluir que la gelatina de betabel es un

alimento de fácil elaboración, atractiva a la vista, que la pueden consumir personas de todos

los grupos de edades, es una elección para la población adulta mayor ya que por su textura

pueden consumirla aun cuando se tengan problemas dentales, es de bajo costo y puede ser

adquirida por todo el tipo de población. Por su contenido en grenetina, es un alimento de

elección para coadyuvar al tratamiento de las enfermedades articulares: artritis, artrosis,

entre otras. Además posee vitaminas, minerales, carbohidratos, lípidos y proteínas que son

importantes para complementar la alimentación del adulto mayor. Debido a su contenido en

fibra es de importancia para combatir el estreñimiento.

Introducción

En los últimos años ha aumentado la población de adultos mayores de 60 años al

incrementarse la esperanza de vida y al disminuir la tasa de fecundidad.

Para lograr el objetivo de proporcionar una alimentación al adulto mayor que coadyuve a

que adquiera los requerimientos nutricionales necesarios se debe buscar alimentos que

contengan una amplia variedad de nutrientes y que sean de fácil digestión. Es por ello que

la fabricación de las gelatinas es un producto que cumple los criterios de alimentación en

esta etapa de la vida.

Este proyecto propone el uso del betabel en combinación con la grenetina a fin de producir

un alimento funcional, que proporcione macroelementos y microelementos (minerales y

vitaminas). Los cuales están presentes en el betabel y lo hace una hortaliza de elección para

complementar la dieta de las personas que por cuestiones de trabajo, tiempo, etc., no

adquieren los elementos necesarios para que el organismo realice sus funciones vitales con

su dieta normal.





Metodología

Para la elaboración de la gelatina de betabel, se usaron los siguientes ingredientes: 500 ml

de leche deslactosada, 50g de azúcar, 40g de Grenetina, 200g de betabel.

Preparación:

1. Se lavan y desinfectan los betabeles

2. Se corta la raíz del betabel y se fracciona en pedazos pequeños para facilitar el proceso

de licuado

3. Se vacían 500 ml de leche deslactosada en la licuadora

4. Se ponen los betabeles en la licuadora, así como el azúcar.

5. Se licuan los ingredientes y se le agrega la grenetina previamente deshidratada poco a

poco.

6. Se vacía el contenido mezclado en un recipiente, se mete al refrigerador hasta cuajar.

Resultados

La gelatina presenta una buena apariencia por lo cual es atractiva a la vista, tiene un buen

sabor y textura. Para su realización se usaron productos que son accesibles en cuanto a

costo: $32.60, lo que representa un fácil acceso para la población de bajos recursos, además

que la forma de elaboración es fácil y rápida.

Además posee un contenido nutrimental adecuado, por cada 120g de gelatina:

Carbohidratos 13.64g

Lípidos 1.37g

Proteínas 3.33g

Minerales:

Hierro 0.85mg

Magnesio 23.33mg

Fosforo 13.66mg

Potasio 254mg

Sodio 75.33mg

Zinc 0.12mg

Cobre 0.06mg

Calcio 39mg

Vitaminas:

Vitamina A 2108.66 UI

Vitamina C 10mg

Vitamina E 0.5mg

Vitamina K 133.33mg

Tiamina 0.03mg

Riboflavina 0.07mg

Niacina 0.13mg

Vitamina B6 0.03mg

Fibra total 1.23g

Conclusiones

Podemos concluir que la gelatina de betabel es un alimento de fácil elaboración, atractiva a

la vista, que la pueden consumir personas de todos los grupos de edades, es una elección

para la población adulta mayor ya que por su textura pueden consumirla aun cuando se

tengan problemas dentales, es de bajo costo y puede ser adquirida por todo el tipo de

población.

Por su contenido en grenetina, es un alimento de elección para coadyuvar al tratamiento de

las enfermedades articulares: artritis, artrosis, entre otras. Además posee vitaminas,

minerales, carbohidratos, lípidos y proteínas que son importantes para complementar la

alimentación del adulto mayor. Debido a su contenido en fibra es de importancia para

combatir el estreñimiento.

Por las razones antes mencionadas, la gelatina de betabel cumplió el objetivo planteado:

Diseñar un alimento funcional que coadyuve al mantenimiento de las articulaciones de los

adultos mayores utilizando grenetina y betabel.





ISOTERMAS DE SORCIÓN DE GALLETAS ENRIQUECIDAS CON FIBRA

DIETÉTICA Sandra Berenice Araujo Díaz

a, Claudia Álvarez Salas

b,*, Magdalena Alvarado Galván

a, Concepción López

Padillac

a Doctorado Institucional en Ingeniería y Ciencias de Materiales , Universidad Autónoma de San Luis Potosí,

Sierra Leona No. 530 Col. Lomas 2a. Sección, Planta Baja San Luis Potosí, S.L.P. C.P. 78210, México. bFacultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava No. 6, Zona

Universitaria, San Luis Potosí, S.L.P., C.P. 78290 México.

correo de contacto: [email protected] cFacultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava No. 8,

Zona Universitaria, San Luis Potosí, S.L.P. C.P. 78290 México.

Palabras claves: Isotermas de sorción, temperatura, contenido de humedad de monocapa Resumen.

Se desarrollaron 4 formulaciones (D, B, K, L) para la elaboración de una galleta rica en

fibra dietética a partir de una formulación control (C) y se evaluó la estabilidad del

producto desarrollado bajo diferentes condiciones ambientales de humedad relativa (10% al

80%) y temperatura (30° y 40°C). De las isotermas de sorción para cada una de las

formulaciones se observó que independientemente de la temperatura evaluada, mostraron

un comportamiento tipo II de Van der Waals, que es el más frecuente en la mayoría de los

alimentos. Los datos experimentales se ajustaron al modelo matemático de GAB para

estimar el valor del contenido de humedad de monocapa. Se observó un efecto de la

temperatura en la capacidad para retener la humedad en el sistema, ya que las

formulaciones almacenadas a 40°C presentaron valores del contenido de humedad de

monocapa (Xm) menores (1.49% - 3.42%) en comparación con los obtenidos a 30 °C

(1.62% -3.54%). Las formulaciones D (amaranto-avena) y el control (avena) fueron las que

presentaron pérdidas/ganancias menos drásticas, lo cual se asocia que son sistemas que

tienen una mayor concentración de solutos hidrofílicos.

Introducción.

Actualmente el consumo de fibra dietética es considerado de gran importancia en una dieta

saludable. Debido a esto existe un gran interés por el desarrollo de alimentos horneados

ricos en fibra, como son las galletas, ya que es un alimento altamente aceptado tanto por

niños y adultos, lo que las hacen un excelente vehículo para incorporar fibra a la dieta [1].

Sin embargo el principal problema de los alimentos horneados adicionados con fibra

dietética son algunos efectos negativos que se originan sobre la manipulación de la masa y

en las características sensoriales del producto final que condicionan la aceptación por parte

del consumidor, debido a cambios en sus propiedades reológicas, reducción de volumen del

producto, aumento de la dureza de la miga, sabor y sensación en la boca inadecuados,

como resultado de la distribución de la humedad en la matriz del alimento por efecto de la

presencia de la fibra en el sistema[2]. En base a lo anterior el objetivo del presente trabajo

fue el evaluar el comportamiento de las isotermas de sorción de 4 formulaciones propuestas

para la elaboración de galletas ricas en fibra dietética.





Metodología.

Se desarrollaron 4 formulaciones (D, B, K, L) para la elaboración de una galleta en las que

se sustituyó de forma parcial la harina de avena integral (Control) con diferentes

proporciones de las harinas de cáscara de naranja y amaranto. Para la determinación de las

isotermas de sorción se utilizó la metodología descrita por Labuza et al. (1985), utilizando

microambientes con diferentes humedades relativas (11% al 83%). El contenido de

humedad inicial y de equilibrio de las muestras se determinó por triplicado siguiendo el

método oficial 934.06 de AOAC. Los datos experimentales se ajustaron al modelo

matemáticos de GAB (Guggenheim, Anderson y de Boer) para estimar el contenido de

humedad de monocapa.

Resultados. Tabla 1.- Valores del contenido de humedad de

monocapa (%) obtenidos por el modelo de GAB a

30° y 40°.

Figura 1. Isotermas de sorción de las diferentes formulaciones

30°C.

De las isotermas obtenidas (Figura 1) se observa un comportamiento Tipo II de Van der

Waals para la formulación control y las 4 formulaciones propuestas. Aunque únicamente se

presenta la isoterma a 30°C no se observó una diferencia en el comportamiento por efecto

de la de temperatura. El comportamiento asociado a este tipo de isoterma es característico

de los productos porosos, en los que la meseta de la curvas está asociada a la saturación

capilar y es donde los cambios de adsorción de humedad empiezan y aumentan

significativamente. Las 4 formulaciones evaluadas tuvieron un contenido de humedad en el

equilibrio mayor en comparación a la formulación control, los que nos indica que la

presencia de componentes ricos en fibra dietética favorecen que el sistema adsorba una

mayor cantidad de agua del medio en el que se encuentra. En la Tabla 1 se muestran los

parámetros calculados con el modelo matemático de GAB y se observa que a 40°C las

constantes obtenidas fueron menores que a 30°C. De acuerdo al análisis matemático hecho

por Lewicki (1997), para asegurar que el valor de Xm calculado mediante la ecuación de

GAB no varíe en más del 15.5% del valor real, el valor de la constante c debe ser mayor

que 5.67 y el valor de k entre 0.24 y 1. Los valores de las constantes de GAB c y k para las

diferentes formulaciones evaluadas variaron dentro de estos intervalos, lo que nos indica

que la estimación de Xm es confiable.





Conclusiones.

De acuerdo a los resultados obtenidos de las isotermas y el análisis de los valores de las

constantes del modelo matemáticos de GAB y el valor Xm, se puede concluir que la

formulación que las formulaciones en las que se sustituyo de forma parcial la harina de

avena con mezclas de harina de cáscara de naranja y amaranto, conformaron matrices con

una mayor disponibilidad de solutos con sitios hidrofílicos, lo que favoreció un mayor

contenido de humedad en el equilibrio en estas formulaciones.

Referencias. 1. Lebesi, D.M. and Tzia, C. “Effect of the addition of different dietary fiber and edible cereal bran sources

on the baking and sensory characteristics of cupcakes”. Food Bioprocess Technol, Vol.4 pp. 710-722

(2011).

2. Peressini, D. and Sensidoni, A. “Effect of soluble dietary fiber addition on rheological and breadmaking

properties of wheat doughs”, Journal of Cereal Science. Vol. 49, pp. 190-201, (2009).





OBTENCIÓN DE MORINDA CITRIFOLIA (NONI) EN POLVO PARA SU

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS (YOGURT)

Lucia Georgina Silos Zavala, Jessica del Carmen García Zacarías, Cinthia Karina Aguilar Arredondo,

Jorge A. Ramírez Telles

Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Av. Dr. Manuel Nava No. 6

Zona Universitaria San Luis Potosí, S.L.P., C.P.78210, México, [email protected]

[email protected]

Palabras claves: Noni, Secado, Nutracéutico

Resumen

Se ha comprobado que el (Morinda citrifolia) es benéfico para ciertas enfermedades,

empleado en el tratamiento de personas diabéticas, hipertensas, así como considerado

anticancerígeno; por ello, en este trabajo se propone una manera de aprovechar sus

propiedades adicionándolo a productos alimenticios; realizando la caracterización del fruto

y analizando las condiciones para poder procesarlo. El método empleado fue el secado , con

el cual se obtuvo un producto aplicando las condiciones apropiadas para tratar de conservar

sus propiedades , considerando la molienda para obtener un polvo con tamaño de partícula

que permitió ser adicionado y dispersado en el producto, en este caso, yogur. El yogur

adicionado de noni en polvo, tuvo una buena aceptación, de acuerdo a los resultados la

prueba sensorial realizada con consumidores.

Introducción

Dado que es un fruto poco conocido, originario de Polinesia, actualmente cultivado en

zonas de Centro y Sudamérica, así como en la región Huasteca, su principal uso se da a

conocer a través de pomadas curativas y tés medicinales. Dentro de las propiedades

funcionales del Noni [1], se han desarrollado productos enfocados a la prevención de

diversas enfermedades relacionadas con la mala alimentación como la obesidad, diabetes,

hipertensión, depresión, entre otras, debido principalmente al cambio de hábitos y ritmo de

vida de la población, así como incremento en el desarrollo de cáncer. Nuestro país es un

claro ejemplo, ya que se ha revelado que México es el segundo lugar, a nivel mundial, en

obesidad [2].Las estadísticas de los países desarrollados, revelan un creciente y acelerado

mercado y consumo de alimentos benéficos para la salud, estos son los alimentos conocidos

como funcionales. Ejemplos de estos, son los nutracéuticos, que son alimentos que poseen

compuestos benéficos a la salud humana. En base a lo anterior, se planteó buscar una

alternativa para el desarrollo de un prototipo de alimento nutracéutico, empleando como

base la pulpa de Noni (Morinda citrifolia) [3], deshidratada y adicionada a yogur.

Metodología

El fruto fresco se caracterizó mediante determinación de: Humedad, Carbohidratos,

(Totales y Reductores) y Cenizas. Posteriormente se realizaron pruebas para determinar las







condiciones necesarias para deshidratar la fruta, Para este proceso, inicialmente se pesó,

seleccionó y se escaldó la fruta (85°C/3min), siguiendo con un despulpado. Posteriormente,

se deshidrato, a condiciones controladas, a una temperatura de 60°C durante 12 horas; lo

anterior, para evitar al máximo posible la desnaturalización de sus componentes bioactivos.

La molienda se llevó a cabo en un molino de rodillos Mikron 20, para obtener el polvo, el

cual fue tamizado en un Ro - Tap, para lograr un tamaño de partícula homogéneo (3µm). A

fin de evaluar sus propiedades de solubilidad y dispersión, se aplicó el noni en polvo a un

yogurt (4%) y posteriormente se realizó una prueba sensorial, con consumidores (102

personas) de ambos sexos y edades entre 18 y 25 años, empleando una escala hedónica.

Resultados

Después del deshidratado y

molienda de la pulpa de Noni, se

obtuvo un polvo color café claro,

con tamaño de partícula de 3µm,

con sabor y olor característico del

fruto. En la figura 1, se observa la

cinética de secado, que indica el

comportamiento de la pulpa

durante el proceso, destacando que

en la primera media hora de

proceso, se pierde casi el 60% de

humedad.Se logró obtener un

producto en polvo con el 10% de

humedad, con lo cual se obtiene un

producto estable y mayor vida de

anaquel. Respecto a las pruebas sensoriales, puede decirse que el polvo de noni fue

aceptado por los consumidores en un 68%, esto debido a que se logró reducir el olor y

sabor característico del fruto, al aplicar el proceso de secado.

Conclusiones

Debido a las propiedades que el Noni ofrece, y avalando la aceptabilidad del producto de

acuerdo a las referencias y pruebas realizadas, se puede decir, que el Noni e polvo es

factible de adicionarse a diversos tipos de alimentos entre los que pueden ser, bebidas,

productos lácteos, aderezos y mermeladas, entre otros.

Los resultados de las pruebas sensoriales comprueban que el producto es aceptable para el

consumidor, por su sabor. Respecto a las propiedades funcionales del producto, es

necesario continuar con la investigación, a fin de evaluar la cantidad requerida para

mantener su efecto nutracéutico atribuido al fruto fresco, perdura después del proceso y

condiciones de temperatura aplicados.

Figura 1.- Comportamiento del Noni para

determinar el tiempo de secado





Referencias

1. Heinicke, Doctor R.M., The pharmacologically active ingredients of noni, bulletin of the national

tropical botanical garden, 1985.

2. Salvador Badui Dergal, “Bioquímica”, Química de los Alimentos, 3° ed. Edison Wesley Longman de

México, S.A de C.V. Naucalpan de Juárez, 1993.

3. P.A Coxy S.A. Banack (editors). 1991. Polynesion Herbal Medicine. Islands Plants and Polynesians.

Portland Dioscorides Press.





DESARROLLO DE UN ALIMENTO TIPO BOTANA CON ALTO VALOR

PROTÉICO, A BASE DE HARINAS DE MAÍZ (Zea mays) Y AMARANTO

(Amaranthus hypochondriacus)

Sandra Hernández Arroyo, Mariana Elizabeth Tovias Banda,

José Enrique González Ramírez, Jorge Alberto Ramírez Téllez,

Facultad de Ciencias Químicas Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Av. Dr. Manuel Nava No. 6

Zona Universitaria, San Luis Potosí, S.L.P. C.P. 78210. México

RESÚMEN

Actualmente México enfrenta graves problemas de salud como la obesidad, por lo que se

han desarrollado diversos productos empleando amaranto, el cual ofrece beneficios a la

salud, por lo que se pretende desarrollar una botana a base de Amaranto y maíz sabor a

queso. El objetivo de esta investigación fue definir las proporciones a utilizar de harina de

maíz y harina de amaranto, basándose en tres parámetros: contenido de proteína,

cohesividad de la masa y aceptación por el consumidor. De acuerdo a los resultados la

mejor proporción de harinas fue 80% de harina de amaranto y 20% de harina de maíz, para

obtener mayor contenido de proteína y menor porcentaje de grasa que los análogos en el

mercado. La cohesividad obtenida, permite que la masa no se separe durante el proceso de

extrusión. La evaluación sensorial realizada con jueces semientrenados, mostró buena

aceptación.

INTRODUCCIÓN

La población en México se enfrenta a problemas de salud, la mayoría de ellos derivados de

los malos hábitos, tales como la mala alimentación y vida sedentaria, siendo el grupo más

vulnerable el sector infantil, ya que son quienes mayormente consumen alimentos altos en

grasas, carbohidratos y poca proteína. Es por eso que diferentes grupos de investigación,

buscan nuevas alternativas para desarrollar productos más sanos y mejor valor nutricional.

En los últimos años, se ha caracterizado el grano de amaranto, por lo que se ha identificado

que su consumo desencadena beneficios a la salud. El amaranto es una fuente natural de

proteínas de excelente calidad, fáciles de digerir y con propiedades nutracéuticas

importantes (aporta aminoácidos esenciales, vitaminas como el complejo B), es alto en

calcio, hierro, lisina, metionina y bajo en gluten [3] .El Gobierno, Estatal y Federal, ha

promovido el cultivo de amaranto con el objetivo de mejorar la calidad de vida, a través de

la producción y consumo de alimentos saludables, apoyando el desarrollo de proyectos

científicos.

METODOLOGÍA

Se trabajó con amaranto producido en la región de San Luis Potosí, tratando de elaborar un

producto tipo botana, con características nutricionales superiores a las disponibles en el

mercado, principalmente incrementando el porcentaje de proteína y reduciendo la fracción

de grasa. En base a lo anterior, se definieron las materias primas y proporciones a utilizar,





de harina de maíz y harina de amaranto, considerando tres parámetros principales:

contenido de proteína, cohesividad de la masa y un análisis sensorial, para determinar el

grado de aceptación del producto basado en la opinión de un grupo de jueces

semientrenados. La cantidad de proteína estimada en el producto final es de

aproximadamente 13.5%, por lo que se determinó la mezcla de harinas mediante una

estandarización aplicando el Cuadrado de Pearson. Además, para comprobar esta

estimación se determinó la cantidad de proteína por método micro Kjeldahl. Al obtener las

proporciones adecuadas, se desarrolló el prototipo, al cual se aplicó el proceso de horneado,

a fin de no aumentar el contenido de grasa. Para evaluar la cohesividad de la masa, se

realizaron mezclas desde 0 a 100% de amaranto para observar sus características físicas,

tomando en cuenta que la humedad máxima debe ser 40% [1]. El análisis sensorial se

realizó con jueces semientrenados, para evaluar el grado de aceptabilidad de las diferentes

mezclas. Mediante una prueba hedónica, con 7 panelistas que evaluaron aspectos

sensoriales como, dureza, sabor, uniformidad y textura, teniendo una escala del 1 al 7, en

donde el numero 1 representaba la opinión Me disgusta mucho y el número 7, Me gusta

mucho. Adicionalmente se determinó el contenido de grasa por el método Soxhlet.

Resultados

Tomando en cuenta los 3 parámetros evaluados, se obtuvo que la mezcla de 80% de harina

de amaranto y 20% de harina de maíz, cumplió con las expectativas, ya que la cohesividad

de la masa facilita el proceso de extrusión, con porcentaje de grasa bajo, además de ser

aceptado por el consumidor. El método micro Kjeldalh arrojó que el contenido de proteína

en el producto es 13.48%, el cual resultó de acuerdo al esperado.

Conclusiones

Con el uso de mezcla de harinas de Amaranto y maíz, es factible obtener una masa

apropiada para la producción de botanas, incrementando su valor nutricional y

sensorialmente aceptables. Además, el contenido de grasa fue 3 veces menor al de una

botana comercial (32% vs. 6.98%.).

Referencias

Asociación Mexicana de Amaranto, 2010.

Guy Robin; Extrusión de los alimentos; Editorial Acribia; España. 2002; Pág. 7-10.

Ramírez Jiménez, Eloina Norma. Proyecto de inversión para la industrialización y

comercialización del grano de amaranto en diversos productos en Huajuapan de León,

Oaxaca. Huajapan de León, Oaxaca. 2002. Trabajo de grado (Licenciado en Ciencias

Empresariales). Universidad Tecnológica de la Mixteca.

Portillo Padilla, Graciela. La microempresa de amaranto en Santiago Tulyehualco, D.F.

México, D.F.2011. 130 h. Trabajo de grado (Maestro en Ciencias Económicas con

especialidad en Economía Industrial). Escuela Superior de Economía. Sección de

Estudios de Posgrado e Investigación. Instituto Politécnico Nacional.





Utilización de la espectroscopia Raman y análisis microbiológico para el estudio de la relación de caries en

pacientes con enfermedades crónicas Díaz Hernández, C.P.

1;Castilleja Cruz, D.M.¹; Ávila Rodríguez, R.

1; Compeán Martínez, I.

1; Terrones Gurrola, M.C.del R.

1; Vega

Estrada, N.L.2; Rivera Martínez M.

3

1 Coordinación Académica Región Altiplano de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera Cedral Km. 5+600 Ejido San

José de los Trojes, C.P. 78700, Matehuala, S.L.P., México, dulce.castilleja@ hotmail.com, [email protected] 3Morelos 403 Zona Centro, C.P. 78700, Matehuala, S.L.P., México, [email protected]

4Maestria en endodoncia de la Facultad de Estomatología de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Salvador Nava S/N, CP

78228, S.L.P., México, [email protected]

RESÚMEN

En objetivo de este trabajo fue identificar la presencia de las

bacterias Enterococcus Faecalis, Escherichia Coli y el hongo

Candida albicans en boca, por medio de análisis microbiológico

y por espectroscopia Raman. Se colectaron 50 muestras

provenientes de cavidad bucal en pacientes sanos de edad adulta

que acudieron a una clínica dental, se prepararon diferentes

medios de cultivo, se utilizó la tinción de Gram y se realizaron

pruebas bioquímicas y vistas en microscopio, las mismas

muestras se midieron con espectroscopia Raman y se realizó un

análisis de componentes principales donde se distingue la

agrupación de las bacterias en un lado y Candida albicans en

otro lado, indicando con ello que existe diferencias estructurales,

con las pruebas bioquímicas se encontró que solo el 10% de los

pacientes dieron positivo a Escherichia Coli, el 2% a Cándida,

y un 46% resulto positivo a Klebsella, esta última no se

esperaba encontrar, sin embargo su presencia nos indica la

complejidad del ecosistema presente en la boca.

PALABRAS CLAVE

Quimiometría, espectroscopia Raman, bacterias.

INTRODUCCIÓN

La cavidad oral es una de las zonas anatómicas de nuestro

organismo con mayor número y variedad de bacterias aerobias y

anaerobias. Estos microorganismos interaccionan tanto entre sí

como con el medio oral estableciendo un complejo ecosistema

dinámico donde se pueden encontrar de forma simultánea

bacterias residentes y transeúntes ocasionales. La citada

situación se refleja de forma peculiar en cada nicho ecológico,

en el que podemos apreciar especies bacterianas en proporciones

diferentes [1]. La Quimiometría es aquella disciplina de la

Química que emplea métodos matemáticos, estadísticos y

lógico-formales con el objetivo de seleccionar diseños analíticos

óptimos de medida y obtener la máxima información relevante

de los análisis químicos [2]. En cuanto la espectroscopia Raman

es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en

pocos segundos información química y estructural de casi

cualquier material o compuestos orgánico y/o inorgánico

permitiendo así su identificación. El análisis de bacterias

mediante la espectroscopia Raman se basa en el examen de luz

dispersada por un material al incidir sobre un haz de luz

monocromático. Una pequeña porción de la luz es dispersada

inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia

que son característicos de las bacterias analizadas e

independientes de la frecuencia de la luz incidente. Se trata de

una técnica de análisis que se realiza sin necesitar este ningún

tipo de separación especial y que no conlleva ninguna alteración

de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es no

destructiva [3]. La espectroscopia Raman se utiliza en una

variedad de procesos biológicos e inorgánicos, como es en el

estudio de las proteínas y estructuras polipepticas en su estado

fisiológico normal, y en la detección de cáncer de mama. [4-5].

METODOLOGÍA

Para la identificacion y recolección de muestras se inicio

colectando 50 muestras de cavidad bucal a pacientes de ambos

sexos que acuden a revisión a la clinica dental, y al Hospital

General de Matehuala, se les explicó a los pacientes del

procedimiento y se les pidió firmaran un consentimiento

informado.

La toma de las muestras se realizarón introduciendo un Hisopo

Cary Blair, al interior de la cavidad bucal y con este se realizo

un barrido por el area lo cual incluia base de los dientes, paladar

y lengua. Una vez tomadas las muestras se realizo un análisis

microbiológico y un análisis por medio espectroscopia Raman.

Se realizaron diferentes pruebas bioquímicas a cada una de las

muestras como son la Rojo de Metilo, Indol, Voges Proskawer,

Citrato, Movilidad, TSI, Hemolisis y Catalasa.

Para las mediciones con espectroscopia Raman se utilizó la

escala de Mc Farland, utilizando el tubo #4 el cual equivale a

una concentración de 12.0x108 bacterias mL

-1 se diluyó la

bacteria en la solución salina después de haber realizado un

raspado directo de la caja de petri para realizar la medición con

el espectrómetro Raman directamente sobre la muestra, de ahí se

realizaron tres mediciones para cada muestra, y se procesaron

con el programa Origin 8, para identificar los grupos

funcionales. Y se realizó un análisis de componentes principales

(PCA, principal Component Analysis) para determinar las

similitudes o diferencias entre muestras. En este estudio se

utilizó un Espectrómetro Raman de la marca Occean Optics





QE65000 con una fuente de luz láser de 785 nm, y potencia de

499mW.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De los 50 pacientes con un estado metabólico normal, los

resultados de las pruebas bioquímicas muestran que el 46% de la

población fue más susceptible a presentar Klebsiella, 10% a

Escherichia Coli, 2% Candida albicans, y 0% Enterococcus

Feacalis, y donde el 42% de los pacientes no mostraron ningún

resultado positivo a las pruebas bioquímicas, en la figura 3 se

observan estos resultados, donde el mayor porcentaje se observa

con la presencia de Klebsiella, estos resultados son acordes por

lo reportado a la incidencia de bacterias en personas con alguna

enfermedad, y que Candida albicans se presenta con más

incidencia en personas con enfermedades crónicas como

hipertensión y diabetes mellitus [7-9]. A pesar que los pacientes

eran sanos, el resultado de poca higiene bucal, crea un ambiente

adecuado para la proliferación del crecimiento de bacterias y

hongos en boca.

Figura 3. Porcentaje total de bacterias E.coli, Klebsella y el

hongo Candida Albicans.

Los resultados de las mediciones con espectrscopia Raman

muestran las diferentes formas espectrales, las intensidades y

desplazamientos Raman de la bacteria Enterococcus Feacalis,

Escherichia coli y el hongo Candida albicans, que fueron

obtenidos al analizar los componentes químicos con en el

espectrometro Raman, estos resultados se muestran en la figura

4. Los grupos funcionales encontrados corresponden a la

presencia de diferentes lipopolisacaridos, peptidoglucanos,

proteinas, fosfolipidos y ADN.

300 600 900 1200 1500 1800 2100

0

40

80

120

160

200

Inte

nsid

ad R

aman

Desplazamiento Raman cm-1

E. Feacalis

Candida Albicans

E. Coli

Figura 5. Formas espectrales de E. coli, E.faecalis y Candida.

Los resultados del análisis de componentes principales (PCA,

Principal Component Analysis) mostrados en la figura 6 nos

indican las diferencias o similitudes entre muestras, donde

observamos la similitud entre bacterias ya que se agrupan en una

región y Candida albicans que se agrupa en otra zona, indicando

con ello diferencias por su composición molécular.

Figura 6. Se muestra un análisis de PCA (Principal Component

Analysis) donde se observa una agrupación de las bacterias y

aparte la Cándida.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos en este estudio muestran que la

bacteria Escherichia Coli se encontró en la cavidad bucal con

una minima incidencia (10%) ya que este microorganismo se

localiza normalmente en la microbiotica intestinal y no en la

cavidad bucal. Ademas cabe resaltar que los resultados fueron

favorables al no solo encontrar las bacterias y hongo especifico,

sino tambien se obtuvo un gran porcentaje que fue el 46% de la

bacteria Klebsella, este fue por encima del hongo Candida

albicans que se encontró con el 2%, lo cual nos demuestro que

no hay una adecuada higiene en la cavidad bucal. Los resultados

obtenidos con el análisis de componentes principales nos

muestra también las similitudes entre las bacterias y las

diferencias con los hongos al agruparse por separado, indicando

que su composición molecular es diferente.

0%

20%

40%

60%

Cándida E.Coli Klebsella

Agrupación de Candida

albicans

Agrupación de bacterias





REFERENCIAS

[1] Mouton C, Robert JC. Principales bacterias orales.

“Bacteriología bucodental”.Editorial Masson, 1995; p. 49-87.

[2] Rovira i Virgili,” Quimiometría, una disciplina útil para el

análisis químico”, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona

España,

[3] Castro Ramos J.; Villanueva Luna A. E.; Ortiz Lima C. M.

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de Óptica 46(1) 83-95(2013) – 83, Coordinación de Óptica,

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Luis

Enrique Erro #1, Tonantzintla, Puebla, México.(2013)

[4] Pérez Pueyo, Rossana (2005): “Procesado y Optimización de

Espectros Raman mediante Técnicas de Lógica Difusa:

Aplicación a la Identificación de Materiales Pictóricos” en

Universidad Politécnica de Catalunya (UPC):

http://www.tsc.upc.edu/raman/tesispfc.php.

[5] H. G. M. Edwards; M. D. Hargreaves, I. J. Scowen, “Raman

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nail in a forensic context”, Anal. Bioanal, Chem. 390, 1159–

1166 (2008).

[6] E. G. Bartick P. Buzzini, “Raman spectroscopy in forensic

science”, pp. 5900-5915 in Encyclopedia of Analytical

Chemistry, Chichister (2009).

[7] Mark Casewell “Hands as route of transmission for

Klebsiella species”, British Medical J1ournal, 1977, 2, 1315-

1317

[8] German Pardi et al, “Algunas consideraciones sobre Candida

como agente etiológico de candidadasis bucal”, (2002)

[9] Bouscarat F y Fitzpatrick T. candida, “ Micosis superficiales.

Candidiasis y pitiriasis versicolor”, (2003)





CABUCHES: DESHIDRATACIÓN UTILIZANDO DOS EQUIPOS ISOPIÉSTICOS

Carlos Saúl Moreno Torres, Cinthia Lizeth Reyes García,

América Kasandra Torres Tristán, Rosa Eréndira Fosado Quiroza

Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

Carr. Cedral km 5+600, Ejido San José de las Trojes, Matehuala, SLP. 78800, México. [email protected]

Palabras claves: absorción-desorción, humedad, cabuche.

Resumen

“Los diversos métodos de conservación de alimentos se basan en el control de una o más de

las variables que influyen en su estabilidad, es decir, actividad del agua, temperatura, pH,

disponibilidad de nutrimentos y de reactivos, potencial de óxido-reducción y presencia de

conservadores…” [1]. En este trabajo se determinó la humedad de los frutos de la palma

Ferocactus pilosus concidos como cabuches a fin de diagnosticar su viabilidad para

comercializarlos como un producto seco. Se utilizaron dos técnicas para determinar la

cantidad de agua presente en el fruto, técnicas empleadas bajo las normas NMX-F-083-

1986 para utilizar la estufa al vacío y la norma NMX-F-428-1982 [2-3] que describe el

procedimiento para la determinación de humedad con la termobalanza. Los resultados

obtenidos a partir de estas pruebas arroja que los cabuches presentan un humedad de 75%

con lo cual se podrá consolidar una base para así optar por un diseño ideal del proceso de

secado, comparando este resultados con alguno otros frutos que presentan esta cantidad de

humedad y que algunos de ellos ya son comercializados como frutos secos, las técnicas

empleadas también muestra un perspectiva de un diseño puesto que la termobalanza es

ideal para realizar análisis y la estufa es la mejor opción para producción en masa.

Introducción

Los cactus son plantas endémicas de América y su distribución natural abarca todo el

continente.” En México se calcula que en los estados de Chihuahua, Coahuila, Zacatecas,

San Luis Potosí, Durango y Tamaulipas se encuentran la mayor cantidad de especies

cactáceas. Alrededor de 110 géneros y cerca de 2000 especies, particularmente dentro de la

familia de las biznagas, así nuestro país se ubica con la mayor diversidad alrededor de 52

géneros y 850 especies [4]. Las biznagas son cactus esféricos de los géneros: Echinocactus,

Ferocactus y Melocactus. Dentro del género Ferocactus encontramos la especie Ferocactus

pilosus, conocida comúnmente como biznaga roja. Esta especie produce botones florales

comestibles llamados comúnmente “cabuches”. Los cuales forman parte de la gastronomía

típica del Altiplano mexicano, especialmente en San Luis Potosí y Zacatecas. Sin embargo,

debido a que se le considera como un fruto de temporada su consumo no es factible durante

la mayor parte del año, sino solamente durante los meses de marzo y abril. El presente

proyecto analiza la factibilidad en el diseño de un proceso de secado para la conservación

del fruto, porque los alimentos de humedad intermedia tienen una larga vida de anaquel y

no necesitan de hidratación ni enfriamiento para conservarse [1] con lo cual se podría

comercializar en cualquier época del año. Para ello, se realizaron análisis con dos técnicas





para la remoción de humedad, los resultados se comparan y nos brindaran una primera

visión para determinar las estrategias de secado.

Metodología

Se utilizaron dos métodos para la determinación de humedad en los cabuches. En la

primera etapa se cortó el producto en trozos pequeños los cuales fueron distribuidos

uniformemente en las cápsulas específicas para cada equipo. En el primer método se utilizó

una balanza analítica Ohaus Pionner Modelo PA214, se pesó una muestra de 5.0000 g la

cual se transfirió a un horno de secado Modelo DGH-9145 acondicionado a 100°C durante

20 minutos. Transcurrido este tiempo la muestra fue retirada del horno y colocada dentro de

un desecador que contenía 500 g de sílica gel. Una vez que la muestra se enfrío hasta

temperatura ambiente se pesó y se registró su peso, para transferirse nuevamente al horno.

Este proceso se repitió hasta que el peso medido fue constante, lo que indico ya no existía

una pérdida de humedad o en otras palabras que el producto se encontraba completamente

seco. Después de esto la muestra se colocó nuevamente en el desecador retirando antes la

sílica gel y situando en la parte de en medio un recipiente lleno de agua, proceso realizado a

temperatura ambiente. Se dejó pasar 20 minutos, se le saco y peso, este proceso se repitió

hasta un peso constante, lo que indico que el proceso de absorción finalizo. El segundo

método consistió en repetir la primera etapa y utilizar una termobalanza marca OHAUS

Modelo MB45 se inició el proceso a 100°C y los registros relacionados con el cambio de

peso se realizaron cada 5 min hasta observar que el peso fue constante. Los métodos fueron

realizados por duplicado para corroboración y análisis estadístico de los datos obtenidos.

Resultados

Las pruebas realizadas con estas dos técnicas nos arrojan los siguientes datos: en el horno

se obtuvo un porcentaje de humedad de 76.2005%, aplicando el procedimiento establecido

en la norma oficial mexicana NMX-F-083-1986 [2]. Utilizando la termobalanza el

porcentaje de humedad es similar, 74.5011% aplicando la norma oficial mexicana NMX-F-

428-1982 [3] donde los datos se leen directamente de la termobalanza cada 5 min. Dichas

curvas de perdida de humedad se muestran en la figura 1A. En el proceso de absorción de

la muestra seca obtenida del horno (figura 1B), el resultado 1.4551% de absorción

corresponde a 4h de estudio, el producto se observa seco casi sin ningún cambio.

El producto seco mostró un olor es similar al producto húmedo y el sabor se intensifico lo

cual corresponde a un comportamiento normal por la concentración de sólidos (25%).

Conclusiones

Las técnicas empleadas nos demuestran la cantidad de humedad presente en el producto

analizado obteniendo como promedio 75% de humedad, que es un comportamiento similar

al del plátano y la papa los cuales son frutos ya comercializados como frutos secos, estos

primeros datos obtenidos son una base para el diseño apropiado de una técnica de secado

efectiva y una buena conservación del producto final. El secado del producto pretende

mantener sabor y olor, por lo que en dicha prueba se aprecia que estas propiedades se

conservaron al detectarse se mantenía su olor natural y su sabor se intensifico esto debido a





la concentración de sólidos a partir de la eliminación de agua. La técnica con la

termobalanza es apropiada para el análisis de las muestras y una obtención de resultados

más exactos, sin embargo para una producción en masa el método con el horno de secado

es más factible pero podemos considerar unas condiciones adaptables para este proceso con

lo cual se optimizaría la producción para una mayor rendimiento y calidad del producto.

Referencias 1. Badui, D. S. “Química de los alimentos”, 5

a Ed. Pearson Education, D.F., México. pp. 21-23, (2013).

2. NMX-F-083-1986. Determinación de humedad en productos alimenticios. En: http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-083-1986.PDF 13/sep/2014

3. NMX-F-428-1982.PD. Determinación de humedad (método rápido de la termobalanza). En: http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-428-1982.PDF 13/sep/2014

4. Bradley, R. L.”El análisis de las humedades y el contenido total de sólidos”. En: “Análisis de los

alimentos”, Nielsen, S. S. 3a Ed. Acribia, Zaragoza, Esp. pp. 99-118, (2003).

5. “Las biznagas: cactus globosos, gigantes desconocidos” En: http://www.mexicodesconocido.com.mx/las-

biznagas-cactus-globosos-gigantes-desconocidos.html, 13/septiembre/2014.

1A

1B

Figura 1.- El grafico muestra la absorción y desorción de los cabuches. A) Absorción: Porcentaje de humedad

absorbido del producto en determinado tiempo. B) Desorción: Humedad removida de la muestra utilizando una

termobalanza ( ) y un horno de secado (■).

http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-083-1986.PDF%2013/sep/2014

http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-428-1982.PDF%2013/sep/2014

http://www.mexicodesconocido.com.mx/las-biznagas-cactus-globosos-gigantes-desconocidos.html

http://www.mexicodesconocido.com.mx/las-biznagas-cactus-globosos-gigantes-desconocidos.html





EVALUACIÓN DEL LÉXICOPARA LA REALIZACIÓN DE PRUEBAS

SENSORIALES EN PASTA DE TOMATE

Cinthya Annel Avila Estrada, Willy Morales Ávila, Nereida Hernández Nava, Rosa Eréndira Fosado Quiroz

a

Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luís Potosí.

Carr. Cedral Km. 5+600, Ejido San José de las Trojes, CP 78700. Matehuala, SLP, MÉXICO. [email protected]

Palabras claves (3): léxico, sensoriales, pasta de tomate.

Resumen

Es necesario que sea claro y conciso en el lenguaje en el diseño de un cuestionario para

análisis sensorial, estandarizar este léxico para los panelistas evita la confusión y propicia

resultados confiables. La presente investigación desarrollara el léxico necesario para

evaluar los atributos en una pasta tomate comercial utilizada por empresarios de la región

como materia prima, la cual se pretende sustituir por un producto cosechado y elaborado en

nuestra región, cuyos atributos deben ser idénticos. Los atributos se sentaron con un panel

de 30 personas no entrenadas divididas en dos grupos para aplicarles dos tipos de

encuestas, la primera fue de descripción abierta y la segunda diseñada de acuerdo al

lenguaje utilizado comúnmente en este tipo de estudios y presente en productos similares.

Los datos obtenidos se analizaron utilizando hoja de cálculo de Excel.

Introducción

El análisis sensorial es la identificación, medida científica, análisis e interpretación de las

propiedades de un producto que se percibe a través de los cinco sentidos. Para poder

realizar un análisis sensorial es importante el diseño adecuado de cuestionarios de acuerdo

al enfoque y objetivos a alcanzar, tomando en cuenta que el tipo de lenguaje debe ser claro

y comprensible para los panelistas. El léxico por lo tanto debe ser un vocabulario

estandarizado que facilite la comunicación a través de diversas audiencias [1] y clarifique

los cuestionarios para un análisis sensorial. El presente proyecto tiene como objetivo

determinar los atributos para una pasta de tomate comercial a través de desarrollar el léxico,

primera etapa para remplazarla por un producto que iguales sus características, cuestión

requerida por la empresa de mayor consumo de este producto en nuestra región.

Metodología

Panelistas. El panel se formó por 32 personas de la población de Matehuala, San Luis

Potosí, 15 mujeres y 17 hombres distribuidos en dos grupos. El primer grupo quedó

conformado por 6 mujeres y 10 hombres, quienes participaron para atribuir, y el segundo se

formó de 9 mujeres y 7 hombres, señalando los atributos en la pasta de tomate.

Preparación de muestra. La pasta comercial se compró en un mercado local, se

homogenizó a temperatura ambiente y se distribuyó en vasos de 50 mL. Para su evaluación

se anexó una cucharilla y se presentó sobre una servilleta.

Desarrollo de lenguaje. A los panelistas se les entregó un cuestionario divido en dos

secciones. La primera es idéntica para los dos grupos, identifica de forma general al






panelista (género y edad) y hábitos de consumo del producto (si lo conoce, lo utiliza y

donde). La segunda sección es distinta, al primer grupo se le solicitó describir de forma

abierta y sustancial la terminología relacionada con el sabor, la textura, el color y el aroma,

y el segundo grupo se le aplicó un cuestionario realizado con los atributos utilizados para

este producto (dulce, salado, amargo, agrio, viscoso, espeso, jugoso, pastoso, etc.) [2]. Las

evaluaciones se realizaron en las instalaciones de la Coordinación Académica Región

altiplano (COARA) y su tiempo de aplicación oscilo de 5 a 10 minutos aproximadamente.

Resultados. El primer grupo realizó la evaluación a través de un cuestionario de

terminología común en este tipo de estudios y al segundo grupo se le indicó que

proporcionara una descripción de los atributos en cuanto a sabor, color, textura y aroma.

Ambos grupos carecían de experiencia en evaluaciones sensoriales. Los resultados de los

atributos obtenidos por las encuestas en cada categoría fueron 22 en sabor, para color se

registraron 14, 15 en textura y en cuanto a aroma se obtuvieron 18.

En la figura 1 se muestran las palabras utilizadas para de descripción de atributos en cada

categoría. La figura 2 muestra el número de atributos identificados por mujeres y hombres

en los dos tipos de encuestas.

Figura 1.Atributos identificados en cada categoría y

sus sinónimos. Figura 2. Atributos identificados por mujeres y

hombres ( a) pizza ;b) sobre pasta; c) en salsa),

Conclusiones

En el inicio una de las hipótesis era que el sexo femenino sería más descriptivo en cuanto a

los atributos presentes en la pasta de tomate, sin embargo las encuestas muestran que al

realizar el cuestionario abierto los hombres encuestados aportaron 33% más términos

descriptivos, aunque dieron muchos sinónimos entre las encuestas los cuales se utilizan en

la estructura de un cuestionario sensorial común, mientras en el cerrado las mujeres





identificaron un 19% más que los hombres. Estos resultados serán analizados con más

detalle, así como los conceptos aportados.

Referencias 1. Lawless, L.J.R. and Civille, G.V., “Developing lexicons: a review”. J. Sensory Studies. Vol. 28, pp. 270-

281, (2013).

2. Hongoongeneern P. and ChambersE., “A lexicon for texture and flavor characteristics of fresh and

processed tomatoes”, J. Sensory Studies. Vol. 23,pp. 583-593, 2007.





ESTUDIO SOBRE LA HIDRATACIÓNY DESHIDRACIÓN DE ZANAHORIA

María Fernanda Alanis Díaz, José Antonio García Blanco,

Karla Alejandra Guzmán Alvarado, Rosa Eréndira Fosado Quiroza

Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luís Potosí.

Carr. Cedral km 5+600, Ejido Sn. José de las Trojes. Matehuala, SLP. CP 78700. México. [email protected]

Palabras claves (3): humedad, secado, zanahoria.

Resumen

Con el objeto de comparar los métodos de secado para determinación de humedad por

pérdida de peso, se determinó el contenido de agua de tres muestras de Daucus carota,

comúnmente conocida como zanahoria, adquirida de un supermercado local. Tomando en

cuenta los hábitos actuales de consumo de alimentos mínimamente procesados, se

consideró trabajar con la Daucus carota un vegetal que puede ser consumido de diversas

formas y que tiene múltiples beneficios para la salud, principalmente por su aportación de

vitamina A [1], además cuenta con la presencia de otros nutrientes como son, la vitamina E,

B, B3, potasio, fósforo, magnesio, yodo y calcio; los cuales ayudan al fortalecimiento de la

vista, limpia los dientes y mejora la digestión [2]. El secado ha sido, desde tiempos

remotos, un medio de conservación de alimentos. El agua puede ser eliminada de los

alimentos por las simples condiciones ambientales o por una variedad de procesos

controlados de deshidratación en los que se someten a técnicas que emplean diferentes

medios como calor, aire, frío, y ósmosis. [3] En este trabajo se realizó el análisis y

comparación de un método rudimentario como es el secado por estufa de aire y un método

más práctico y controlado que es por medio de un analizador de humedad. El contenido de

humedad en ambas técnica fue similar 85 a 88 %, cuestión que resulto muy interesante

comparar al considerar que los métodos utilizados antes son imprácticos pero sobre todo

inconsistentes, pero solo el tiempo invertido fue mayor.

Introducción La determinación del contenido de humedad de los alimentos es una de las técnicas más

importantes y ampliamente usadas en el proceso y control de los alimentos ya que indica la

cantidad de agua involucrada en la composición de los mismos. El contenido de humedad

se expresa generalmente como porcentaje, las cifras varían entre 60 - 95% en loa alimentos

naturales. En los tejidos vegetales y animales existe dos formas generales: agua libre y agua

ligada, como soluto o como solvente; en forma libre, formando hidratos o como agua

adsorbida. La determinación de humedad se realiza en la mayoría de los alimentos por la

determinación de la pérdida de masa que sufre un alimento cuando se somete a una

combinación tiempo–temperatura adecuada. El residuo que se obtiene se conoce como

sólidos totales o materia seca [4]. Cuando un sólido húmedo se somete a secado térmico

habrá transferencia de energía de los alrededores par evaporar la humedad de la superficie,

donde intervienen factores como temperatura, humedad, flujo de aire, área de superficie





expuesta y presión. Para llevar a cabo el secado, durante la evaporación ocurre una

migración de humedad desde adentro del sólido hacia la superficie [5].

Metodología Para realizar la comparativa del método de secado por estufa de aire y el método por medio

de un analizador de humedad se utilizó una zanahoria, a la cual se le retiro la cascara y se

picó finamente para obtener pedazos pequeños homogeneós; para el método de secado por

estufa de aire, se pesaron alrededor de 5.0g de zanahoria los cuales se colocaron en tres

cápsulas de hierro previamente pesadas y con ayuda de unas pinzas para crisol cada una de

las capsulas fue trasladada a la estufa de secado modelo DHG-9145A a una temperatura de

100°C, se realizaron mediciones de masa cada 5 minutos dejando reposar las muestras en

un desecador que contenía gel de sílice hasta alcanzar la temperatura ambiente (24 °C), se

repitió el proceso hasta lograr que las muestras tuvieran un peso constante, todos los

resultados fueron registrados para su posterior análisis. De la misma zanahoria se secaron

tres muestras de 5.0g aproximadamente en el analizador de humedad Ohaus modelo MB-45

registrando la información arrojada por el equipo (%humedad, %sólidos, gramos) cada 5

minutos, el proceso duró 40 minutos ya que al cabo de ese tiempo peso comenzó a ser

constante.

Resultados

Los datos en la gráfica son el promedio de dos replicas en cada experimento, siendo muy

similares a pesar de los errores que pudiera acarrear realizar esta técnica utilizando una

estufa común (figura 1A). El análisis de regresión realizado a los datos obtenidos por los

métodos nos indica que la correlación más alta se presenta en el analizador de humedad. El

porcentaje de humedad obtenido oscila entre 85 a 88% (figura 1B), resultado que concuerda

con otra especies de zanahorias comerciales.

Figura 1A. Gráfica comparativa en relación a la

pérdida y el aumento de masa ocasionado por el

proceso de secado y absorción en la muestra.

Figura 1B. Gráfica comparativa de la desorción y la

adsorción de humedad en las muestra.

Conclusiones

Ambos métodos de secado son efectivos, sin embargo se obtiene un mejor resultado

utilizando un analizador de humedad, debido a que nos permite tener mayor control sobre

los parámetros de temperatura y pesado, condiciones a las cuales queremos cuantificar esta





variable. Sin embargo, el proceso de absorción no se puede realizar pero el de desorción

resulta eficiente y confiable.

Referencias 1. Campo, Germán Oscar; Caporgno, Martín Pablo “Degradación de vitamina a y carotenoides en zanahorias

(Daucus carota) mínimamente procesadas.” (s.f) Documento disponible en:

http://www.edutecne.utn.edu.ar/cytal_frvm/CyTAL_2006/Archivos/TF07%20degradaci%C3%B3n%20de

%20vitamina.pdf [fecha de visita: 15 de Septiembre de 2014]

2. La zanahoria, alimento para la vista, Vocalía de Alimentación. C.O.F. Córdoba (s.f) Recuperado el 14 de

septiembre de 2014, de http://www.cofco.org/ficheros/zanahoria7.pdf

3. Universidad Nacional de Colombia “¿Cómo conservar mediante la deshidratación y la concentración de

alimentos?” (s.f). Recuperado el 15 de septiembre de 2014, de

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/teoria/fundam/p9.htm

4. Anabel Jorge Flores, “Determinación de humedad y sólidos totales”. 2014. (s.f) Documento disponible

en:http://www.academia.edu/7374587/DETERMINACION_DE_HUMEDAD_Y_SOLIDOS_TOTALES

[fecha de visita: 14 de septiembre de 2014]

5. Proceso de secado. (s.f.). Recuperado el 14 septiembre de 2014, de

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/cabrera_v_a/capitulo5.pdf

http://www.edutecne.utn.edu.ar/cytal_frvm/CyTAL_2006/Archivos/TF07%20degradaci%C3%B3n%20de%20vitamina.pdf

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http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/cabrera_v_a/capitulo5.pdf





APLICACIÓN TECNOLÓGICA: DESHIDRATACIÓN DE SISTEMAS RICOS EN

AZÚCARES

Citlalli Ruano Navarroa; Zenaida Saavedra Leos

b; César Leyva Porras

d; Claudia Álvarez Salas

c; Magdalena

Alvarado Galvánc; Ana Lourdes López Pablos

b,*

aFacultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, Libramiento

Norte Poniente No. 1150 Lajas Maciel, C.P. 29039, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México. b Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera Cedral km

5+600 Ejido San José de las Trojes, C.P 78700, Matehuala, San Luis Potosí, México. c Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava No. 8 Zona

Universitaria, C.P. 78290, San Luis Potosí, San Luis Potosí, México. d Centro de Investigación de Materiales Avanzados (CIMAV), Alianza Norte No. 202, Parque de

Investigación e Innovación Tecnológica, C.P. 66600, Apodaca, Nuevo León, México. * Autor corresponsal. Tel.: 488 8827215 Ext. 4326. Correo electrónico: [email protected].

Palabras claves: Maltodextrina, Jugo de naranja, Secado por aspersión.

Resumen

En este trabajo se utilizó maltodextrina a una concentración de 30% w/w, como agente

acarreador o coadyuvante, para obtener los siguientes sistemas: maltodextrina (control) y

jugo de naranja-maltodextrina, en estado amorfo; usando secado por aspersión. El

deshidratado se realizó en un Mini Spray Dryer B290 (Buchi, Switzerland).

Aproximadamente 2 g de extracto seco, de cada sistema, fueron colocados en desecadores

individuales que contenían soluciones de sales saturadas (NaOH, CaCl2, K2CO3, MgCl2,

SrCl2 y NaCl) y se almacenaron en una incubadora a 35°C, por un periodo de 10 días o

hasta alcanzar el equilibrio. Se evaluó el efecto de la actividad de agua (aw) sobre su

estructura física y se determinó el contenido de humedad por duplicado. A una aw baja

(0.07) no se observaron cambios físicos en la estructura, para ambos sistemas. A una aw

intermedia (0.530) se observó un cambio estructural para el sistema maltodextrina-jugo

naranaja, asociado al cambio del estado amorfo al estado cristalino; en contraste, para la

maltodextrina, no se observó algún cambio en su estructura amorfa. A una aw alta (0.898)

ambos sistemas sufrieron un cambio de fase, obteniendo muestras en estado líquido. A

todas las actividades de agua, el sistema de maltodextrina-jugo de naranja adsorbió una

mayor cantidad de agua que la maltodextrina. Por lo tanto, un incremento en el contenido

de humedad produce una mayor movilidad molecular, favoreciendo los cambios

estructurales. Finalmente, estos resultados reafirman que los alimentos secos o

deshidratados deben tener una aw por debajo de 0.5 para que sean estables.

Introducción

El secado por aspersión ha sido el método más utilizado en la industria para producir

alimentos en polvo, llevándolos de un estado líquido a una forma sólida. Para ello, el

alimento es atomizado dentro de una cámara con aire caliente, donde ocurre una

evaporación instantánea de la humedad contenida en él; obteniendo como producto final un

polvo, un granulado o un aglomerado. La aplicación del secado por aspersión se ha






dificultado en el deshidratado de alimentos ricos en azúcares, como los jugos de frutas, los

cuales están constituidos de macronutrientes, como el agua, las proteínas, los carbohidratos;

así como de micronutrientes, como las vitaminas y los minerales. De éstos, los

componentes mayoritarios son el agua y los carbohidratos, como la fructosa, la glucosa, la

maltosa y la sacarosa. Estos azúcares se caracterizan por tener un peso molecular bajo y,

por consiguiente, temperaturas de transición vítrea (Tg) que oscilan entre los 5 y 62 °C

[1],[2]; aunado al alto contenido de agua, que en su forma pura tiene una Tg de -135°C [3].

Este tipo de alimentos, al estar en contacto con aire caliente a una temperatura superior a

su Tg, y con un contenido de agua apropiado, puede tender a la relajación estructural,

comportarse como jarabes y pegarse en las paredes del secador. Esto ha provocado bajos

rendimientos, problemas de operación y dificultad en la predicción de la calidad del

producto. Una solución es el uso de aditivos de peso molecular elevado, para modificar las

propiedades del material y disminuir el problema de pegado durante el deshidratado por

aspersión. Los aditivos más usados son almidón, la goma arábiga y la maltodextrina; este

último se obtiene a partir de la hidrólisis parcial ácida o enzimática del almidón de maíz y

es comercializada con diferentes equivalentes de dextrosa (DE: 5-40), cuyo valor DE es una

medida indirecta del grado de hidrólisis del almidón. La maltodextrina tiene una buena

relación entre costo y eficacia, es insípida y presenta baja viscosidad a altas

concentraciones [4]. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue utilizar el secado por

aspersión como un método para la obtención de un polvo de jugo de naranja con

maltodextrina, con características adecuadas para su uso en la industria.

Metodología

Maltodextrina a una concentración de 30% w/w se utilizó como agente acarreador o

coadyuvante, para obtener un polvo de maltodextrina y Jugo de naranja-maltodextrina. El

deshidratado se realizó en un Mini Spray Dryer B290 (Buchi, Switzerland). Las

condiciones de operación utilizadas fueron: temperatura de alimentación de 30ºC, flujo de

alimentación de 7cm3/min, flujo de aire caliente de de 28 m

3/h, 70% de aspiración y una

presión constante de 1.5 bar. La temperatura de entrada fue de 180°C y la de salida, 70ºC;

para obtener un producto seco. Aproximadamente 2 g de extracto seco de cada lote fueron

colocados en desecadores individuales, que contenían soluciones de sales saturadas (NaOH,

CaCl2, K2CO3, MgCl2, SrCl2 y NaCl) y se almacenaron en una incubadora a 35°C, por un

periodo de 10 días o hasta alcanzar el equilibrio [5]. Al término de este periodo se evaluó la

actividad de agua (aw) de cada muestra, empleando un equipo Aqualab (series3 Quick Start,

Decagon Devices), y se determinó el contenido de humedad por duplicado, según el

método propuesto por la Official methodos of analisis A.O.A.C., 15th edition 1990, que

consiste en dejar secando la muestra en una estufa de laboratorio a 110 ºC durante 2 horas.

Resultados

En la Figura 1, se muestra el contenido de humedad (g agua/100 g de maltodextrina

aníhidra) en función de la actividad de agua (aw); para la maltodextrina como un sistema

puro y para jugo de naranja-maltodextrina (sistema complejo). A una aw=0.07, ambos

sistemas presentan una estructura amorfa y contenido de humedad de 2.77g y 1.637 g por

100g de materia seca, respectivamente. A una aw=0.530, se observan cambios físicos en la





estructura del sistema de jugo de naranja-maltodextrina, de un estado amorfo a un estado

cristalino y un contenido de humedad de 7.70 g de maltodextrina anihidra por 100g de

materia seca; sin embargo, para la maltodextrina, su estructura amorfa no sufre cambios y

presenta un contenido de humedad de 5.932 g agua/ 100g de materia seca. Para aw=0.898,

los sistemas muestran un estado líquido en ambos casos, el jugo de naranja presenta 21.282

g agua/100g de materia seca y hay crecimiento microbiano, como se muestra en la Figura 2.

Conclusiones

La actividad de agua (aw) puede ser considerada una medida indirecta del agua que está

disponible en un producto, para participar en diferentes reacciones de la maltodextrina y

jugo de naranja-maltodextrina. De esta manera, los alimentos secos o deshidratados deben

tener una aw por debajo de 0.5 para que sean estables. La actividad de agua y el contenido

de humedad son generalmente aceptados por debajo de 0.25 y 5%, respectivamente, para

garantizar la estabilidad de la maltodextrina y el polvo de jugo de naranja-maltodextrina.

Tanto la maltodextrina, como el jugo de naranja, no presentaron cambios estructurales a

aw=0,07. Sin embargo, a una aw=0.530, el jugo de naranja se cristaliza y la maltodextrina se

mantiene en estado amorfo.

Figura 1. Contenido de humedad (g agua/100 g de maltodextrina anhidra) en función de la actividad de agua

(aw). (a) maltodextrina y (b) jugo de naranja-maltodextrina.

Figura 2. Muestras de maltodextrina anhidra y jugo de naranja en polvo en tres actividades de agua (A)

aw=0.07,(B) aw=0.530, (C) aw=0.898.





Referencias

1. Jaya, S., & Das, H. “Effect of maltodextrin, glycerol monostearate and tricalcium, phosphato on vacumm

dried power properties”. Jounal of Food Engineering, Vol. 63, pp.125-134, 2004.

2. Foster, K., Bronlund, J., & Paterson, A. “The prediction of moisture sorption isotherm for dairy

powder”. Internacional Dairy jornal, Vol.15, No.4, pp.41,14,18, 2005.

3. Roos, Y. “Plasticizing effect of water on themal behavior and crystallization of amorfhos food

materials”. Journal of sciencie, Vol.56, pp.38-48, 1991.

4. Madene, A. Y. “Flavour encapsulacion and controlled realease a review”. Journal of food

sciencie and tecchnology . Vol.41, pp.1-21, 2006.

5. Kiranoudis, C. A. “Equilibrium moisture content and heat of desorption of some

vegetables”. Journal of food Engineering, Vol.20, pp.55-74, 1993.





APLICACIÓN DE LA TÉCNICA UHPLC-MS/MS PARA LA DETERMINACIÓN

DE β-AGONISTA EN CARNE Martha Fernanda Medellín Martínez

a, Jorge Alberto Ramírez Telles

a, José Trinidad Pérez Urízar

a,

Israel Luis Luna Zavalaa

a Facultad de Ciencias Químicas, Universidad autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava No. 6,

Zona Universitaria, San Luis Potosí, S. L. P., C.P. 78210, México. [email protected]

Palabras claves (3): clembuterol, intoxicación, UPLC-MS/MS

Resumen

El clembuterol es un fármaco β-agonista que ha sido usado con fines de incrementar el

rendimiento de la masa muscular de ganado, no obstante, éste no es eliminado rápidamente

del cuerpo del ganado, por lo que al sacrificar los animales aún existe fármaco en el

músculo. En este trabajo se realizó la extracción en fase sólida y se aplicó la técnica

analítica cromatografía de ultra alta presión, acoplada a espectrometría de masas, en tándem

para cuantificar clembuterol en carne, obteniéndose un procedimiento preciso y confiable,

en comparación con otros métodos aplicados.

Introducción

El uso de β-agonistas adrenérgicos en ganado de granja, ha creado una gran ventaja

competitiva entre los productores de ganado, debido a la disminución de la masa grasa y al

aumento muscular que se ve reflejado en ganado [1, 2]. No obstante debido a

intoxicaciones presentadas en humanos e incluso los casos de dopaje que han sido

registrados por la ingesta de carne [3], han sido regulados para su uso en ganado e incluso

prohibidos por la legislación nacional e internacional, tal es el caso del clembuterol [5]. En

lo que concierne a México, la NOM-015-ZOO-2002, enuncia los métodos oficiales para su

determinación, los cuales son la técnica de ensayo inmuno enzimático, la cromatografía de

gases y de líquidos. No obstante, estas técnicas presentan dificultades de aplicación, como

reacciones cruzadas, pasos indispensables como la derivatización de los compuestos, e

incluso amplios tiempos de corrida [6, 7]. Por lo tanto el objetivo de este trabajo fue aplicar

la técnica cromatografía de líquidos de ultra alta presión acoplado a espectrometría de

masas en tándem (UHPLC-MS/MS) para la determinación de clembuterol en carne y

probar la efectividad y sensibilidad del método.

Metodología

Para la cuantificación de clembuterol en carne, se estableció un intervalo de trabajo desde

0,1 hasta 1,6 ng/g, mediante la siguiente metodología, a 2.5g de muestra, se adicionó el

estándar interno, clembuterol deuterado (Marca: FLUKA, grado primario). Se procedió a

hidrolisis enzimática, una vez finalizado, se precipitaron las proteínas, para su extracción en

fase sólida. Se filtró y se procedió al análisis por UPLC-MS/MS, en modo gradiente y con

ionización por electro spray en modo positivo. Se evaluaron los parámetros de linealidad

(r2), exactitud, precisión, límite de cuantificación y límite de detección. Se aplicó el método

en muestras de carne de bovino, presuntamente positivas el método fue aplicado en






muestras de carne de diferentes músculos de bovino (Pulpa negra, contra, pescuezo, bola y

cuete).

Resultados

El intervalo de trabajo se realizó desde 0,1 hasta 1,6 ng/g, el cual demostró ser lineal (r2 =

0,999), exacto (CV=8,29%) y preciso (CV= 9,39%), límite de cuantificación de 0.13 ng/g,

donde el clembuterol se encuentra a un tiempo de retención de 2.28 min. Por otra parte,

observándose que en pescuezo y contra existe presencia y mayor concentración de

clembuterol.

Conclusiones

Es posible usar extracción en fase sólida y la técnica UPLC-MS/MS para la cuantificación

de clembuterol en muestras cárnicas, además de obtener un método preciso y confiable para

su identificación y cuantificación. Por otra parte, se puede usar el musculo de pescuezo

como muestra para conocer el contenido de clembuterol en carne.

Referencias 1. Ricks, C., Darlymple, R., Baker, P., Ingle, D., “Use of a β-agonist to alter fat and muscle deposition in

steers”, Journal of Animal Science, Vol. 59, p. 1247-1255, 1984.

2. Williams, L., Churchwell, M., Doerge, D., “Multiresidue confirmation of β-agonists in bovine retina and

liver using LC-ES/MS/MS”, Journal of Chromatography B, Vol. 803, p. 34-45, 2004.

3. Domínguez-Vara, I., Mondragón-Ancelmo, J. González-Roonquillo, F., Bórquez-Gastelum, J., Aragón-

Martínez, A., “Los β-agonistas adrenérgicos como modificadores metabólicos y su efecto en la

producción, calidad e inocuidad de la carne de bovinos y ovinos: una revisión” Ciencia ergo-su,. Vol. 16

No. 3, p. 278-284, 2009.

4. SAGARPA, “NOM-EM-015-ZOO-2002, Especificaciones técnicas para el control del uso de beta-

agonistas en los animales”, Diario Oficial de la Federación, recuperado de:

http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=734908&fecha=01/03/2002

5. Śniegoki T., Żmudzki, J. Posyniak, A., Semeniuk, S., “Gas chromatography-mass spectrometric

confirmatory method for the determination of clenuterol residues in animal urine and liver

samples”Bulletin of the Veterinary Institute in Pulawy Vol. 47, p. 139-144, 2003.

6. Morales-Trejo, F., Vega, S., Escobar-Medina, S., Pérez-González, J., Urbán-Carrillo, G., Gutiérrez-

Tolentino, R., “desarrollo y validación de un método de cromatografía líquida de alta resolución para la

determinación y cuantificación de clenbuterol en hígado de bovino”, Revista de salud animal, Vol. 35,

No. 1, p. 38-44, 2013.

http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=734908&fecha=01/03/2002

http://bulletin.piwet.pulawy.pl/





IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE REDUCCIÓN DE RIESGOS DE

CONTAMINACIÓN EN UN INVERNADERO.

Claudia Álvarez Salasa, Rodolfo Cisneros Almazán

a, Zoe Arturo Guadiana Alvarado

b*

a Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí´. Av. Dr. Manuel Nava No. 6,

Zona Universitaria, C.P. 78210 San Luis Potosí, S.L.P. México

*b Maestría en Tecnología y Gestión del Agua, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de

San Luis Potos, Av. Manuel Nava 8, Zona Universitaria, 78140, San Luis Potosí, S.L.P. México.

[email protected]

Resumen.

Ante la necesidad de mantener alimentos inocuos y debido a complejidad de la corrección

de problemas de sanidad, se implementa un sistema de reducción de riesgos de

contaminación, que permiten prevenir la contaminación en la producción primaria, uno de

los sectores dentro de la agricultura con menor grado de control de la inocuidad es la

agricultura urbana, por lo que el proyecto pretende de ser una herramienta que pueda ser

implementada en cualquier sistema de agricultura urbana.

Palabras claves: Agricultura, urbana, contaminación

Introducción.

Los sistemas de producción urbana son cada vez más utilizados, y debido a esto es

necesario diseñar técnicas que faciliten la nutrición, producción y principalmente los

sistemas de inocuidad, debido esto, el laboratorio de agricultura protegida del área

agroindustrial de la facultad de Ingeniería de la UASLP, ha implementado un sistema de

reducción de riesgos de contaminación que permite mejorar la calidad e inocuidad de los

alimentos producidos.

La implementación de este sistema implica el análisis de las fuentes de contaminación que

pudieran existir en el perímetro de influencia del laboratorio, tomando en cuenta, otras

especies vegetales, depósitos de basura, desechos de materiales, caldos sobrantes, entre

otros.

La prevención es la base los sistemas de riesgos de contaminación y con esto nos referimos

a medidas y disposiciones que se utilizan de manera precautoria y se diseña por medio de

un análisis de riesgos de la unidad de las áreas continuas que pudieran significar un peligro

o riego de contaminación.

Metodología.

Esta investigación se llevo a cabo en el invernadero del área Agroindustrial ubicado en la

terraza del edificio ubicado en la facultad de ingeniería de la U.A.S.L.P. de septiembre de

2013 a julio 2014 La clasificación del clima según Köppen y corresponde a la formula BS o

KW (w) (i), que equivale a un clima seco-estepario frio, con temperatura media anual de

18°C siendo 7.5°C la mínima y 35°C la máxima, con una precipitación media anual de 374

mm. La vegetación según Rzedowski (1996) corresponde matorral desértico micrófilo, con

abundancia dominante de arbustivas, así como mezquite, huizache y nopal.

Para la implementación del sistema de reducción de riesgos de contaminación se realizaron

los siguientes análisis:





1- Análisis de riesgos físicos de contaminación que contempla la revisión dentro y

fuera del invernadero que considera los materiales de construcción abandonados,

metales sin pintura y con alto grado de corrosión, sustratos contaminados, ventilas

rotas y residuos del invernadero, todos aquellos que puedan ser un riesgo para el

daño físico de las plantas y frutos.

2- Análisis de riesgos biológicos de contaminación que toma en cuenta la revisión

dentro y fuera del invernadero que contempla los espacios con los elementos que

maximicen la propagación de fauna nociva para los cultivos y la inocuidad de los

frutos.

3- Análisis de riesgos químicos de contaminación que contempla la revisión dentro y

fuera del invernadero, que considera la revisión de cada uno de los productos

químicos que se utilizan dentro y fuera del invernadero, así como el destino de los

residuos químicos producidos en el invernadero.

4- Elaboración de plan de acción para la implementación de mejoras de acuerdo a los

resultados del análisis de riesgos de contaminación.

Resultados.

Los resultados obtenidos en este trabajo son la reducción de hasta un 50% los riesgos de

contaminación a través de la implementación de equipo, técnicas e instalaciones, tales

como ground cover que genera mayor inocuidad tanto para los cultivos como para los

usuarios, disminución de productos químicos tanto en la fertilización como en el control de

plagas y enfermedades y sistemas de conducción de agua que permiten disminuir las

condiciones favorables para el desarrollo de patógenos.

Conclusiones.

Bajo este sistema de análisis, implementación de técnicas, equipos e instalaciones, es

posible generar las condiciones adecuadas para la disminución de agentes contaminantes

que reducen la calidad e inocuidad de los productos de las unidades de producción agrícolas

urbanas, por lo tanto reduce también los costos de operación y corrección de problemas

relacionados con la sanidad de los cultivos.

Bibliografía.

1. Alain A. A., Reyes J. (2000) Economía, sociedad y medio ambiente: Reflexiones y

avances hacia un desarrollo sustentable en México. Instituto Nacional de Ecología,

SEMARNAT.

2. Bastida T., (2011) Los invernaderos y la Agricultura Protegida en México.

Chapingo, México. Publicaciones Agribot.

3. Benton J., (2005) A Practical Guide for the soilless Grower. St. Lucie Press.

4. Berlijn, I. J. (2001) Horticultura, 8ª. Reimpresión, Editorial, Trillas, México.

5. Bolton, W. (2003) Mecatrónica: Sistemas de control electrónico en la ingeniería

mecánica y eléctrica 4ed. Alfa omega.

6. Cruz Celis. 2010. La Hidroponía Como Proyectos Emprendedores De Tecnología

Aplicada Para Dar Sustentabilidad A La Agricultura Urbana





7. Reche M., (2009) Manejo integral del cultivo de tomate en invernadero. Ferti

Invernaderos y Casas Sombras.

8. SAGARPA 2010. Manual de procedimientos que establece los criterios y

requisitos que aplicara la dgiaap para el reconocimiento de personas físicas y

morales como terceros autorizados en materias relacionadas con los sistemas de

reducción de riesgos de contaminación de alimentos de origen agropecuario y

pesquero así como plaguicidas de uso agrícola





IDENTIFICACIÓN DE ESTREPTOCOCCUS PIÓGENES Y SU SENSIBILIDAD

A ANTIBIÓTICOS EN JÓVENES DEL ALTIPLANO POTOSINO

Reyes Ojeda, R.; Saavedra Leos, Zenaida; Zúñiga Martínez, M.L.; Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Coordinación Académica Región Altiplano (COARA).

Carretera Cedral km 5+600, Ejido San José de las Trojes, Matehuala, S.L.P. C.P. 78700

Tels: (488) 882-72-15 y 882-73-18, Ext: 4306

Correo: [email protected]

Estreptococo Piógenes, Faringitis Estreptocócica, Sensibilidad a antibióticos

Resumen

El Estreptococo Piógenes [EP] pertenece al grupo A de los estreptococos β hemolíticos es

el principal causante de la Faringitis Estreptocócica, infección de la orofaringe o

nasofaringe que afecta fundamentalmente a niños en edad escolar (5-10 años) y

constituye una de las principales causas de consulta medica. Además de producir la

infección faríngea puede conducir a secuelas graves como Fiebre y Valvulopatía

Reumática en la edad adulta (20-45años).

La prevención de tales secuelas ha sido en base a la antibioterapia que es el tratamiento de

elección ya que el microorganismo ha demostrado ser sensible a la penicilina. Se trató de

identificar la presencia del patógeno en estudiantes universitarios y evaluar su sensibilidad

a antimicrobianos. Se utilizó la prueba de Estreptococo A (Instant-View) en 43 estudiantes

obteniendo 2 resultados positivos y 4 dudosos; se realizaron 8 cultivos faríngeos y pruebas

de sensibilidad a bacitracina y tinción Gram para identificación del microorganismo. Se

obtuvieron 4 colonias con β-hemólisis, 2 de las cuales se identificaron como EP; para la

sensibilidad a antibióticos se usaron 8 sensidisk de distintos antibióticos y se mostro a la

cefotaxima como antibiótico de elección y resistencia a penicilina, keflex y amoxicilina.

La presencia del Estreptococo indica cambios tanto en su hábitat natural como en sus

mecanismos de trasmisión; debido a que estudios recientes muestran que la bacteria no

solo se trasmite de persona a persona a través de las secreciones nasofaríngeas, si no que

también puede trasmitirse a través de productos alimenticios contaminados por portadores

de la bacteria.[1]

Introducción

Cómo todos los EBH, el EP se caracteriza por sus morfologías esféricas (de 1-2 µm de

diámetro) que forman colonias de cadenas cortas en los medios de cultivo y cadenas de

mayor longitud cuando crecen en medios ricos como en el medio de agar sangre

enriquecido. Posterior a 24 horas de incubación se observa que en el agar sangre forman






un halo transparente de 1-2 mm de diámetro alrededor de la colonia clasificado como

hemolisis tipo β. Por otro lado, asimismo estos microorganismos se consideran positivos a

la tinción de Gram. Son organismos inmóviles que no forman esporas. Es también

uniformemente sensible a la bacitracina, de igual forma se considera un organismo

anaerobio facultativo [2].

Metodología

Se trata del análisis de una serie de casos identificados como posibles portadores de

EBHGA a los que se les realizó diversas pruebas diagnósticas para identificar al EP.

Primero se realizó una encuesta para determinar a los estudiantes que podían tener factores

de riesgo. Después se hablo personalmente con cada uno de ellos para dar a conocer el

objetivo de la investigación. A los alumnos que decidieron participar se les realizo un

exudado faríngeo, después la muestra se colocó en un tubo de ensayo estéril para

determinar con el test rápido (Instant view) la detección de antígenos del grupo A. Los

estudiantes con resultado positivo o dudoso se les solicito la toma de un nuevo exudado

faríngeo para cultivo y determinación del patógeno a través de las siguientes técnicas: a)

cultivo del exudado en medio de Agar sangre humana bajo sistema de anaerobiosis por 24

horas, b) caracterización del crecimiento bacteriano y presencia de β-hemólisis, c)

determinación de sensibilidad de las colonias con β-hemólisis a bacitracina, se incuba

durante 18-24 h a 37°C en anaerobiosis d) tinción Gram, que fue realizada con un frotis de

colonias con β-hemolisis colocadas en un portaobjetos al que se le aplicaron 4 gotas de

solución de cristal violeta seguido de 4 gotas de solución yodo-yodurada con mordente y

después se decoloro con 4 gotas de solución alcohol-acetona para, finalmente, aplicar unas

gotas de solución de safranina. La observación al microscopio de las bacterias Gram

positivas muestra colonias teñidas de azul violáceo intenso. Asimismo, se realizó la prueba

de sensibilidad a antibióticos a todas las colonias con presencia de β-hemólisis, para lo cual

se utilizaron 8 sensidisk, de los antibióticos de mayor uso clínico, en placas de Agar sangre

humana (eritromicina [E], claritromicina [CLR], azitromicina [AZM], Amoxicilina [AM],

Penicilina [P], Amoxilina [AMC], Cefotixin [CTX], Cefotaxina [FOX]).Esto se llevó a

cabo mediante la técnica de difusión en Agar por el método de Kirby Bauer.

Resultados

Se realizaron un total de 8 cultivos faríngeos obteniendo 6 muestras con colonias de β-

hemólisis de las que sólo 2 se identificaron como EP con el resto de las pruebas

(sensibilidad a bacitracina y tinción Gram).

En cuanto a la sensibilidad a antibióticos se encontró que en los dos cultivos que resultaron

positivos a EP se identificó resistencia a penicilina, amoxicilina y cefotaxina así como

sensibilidad a Cefotixin.





Conclusiones

Matehuala no es una zona endémica para EBGHA y sin embargo los resultados muestran

concluyentemente la presencia de portadores sanos en nuestro medio. La sensibilidad

muestra una alta resistencia a antibióticos agresivos como lo son las penicilinas de tercera

generación, lo cual nos lleva a cuestionar el uso indiscriminado de medicamentos en

nuestra población ya sea por manejo medico de los mismos o por automedicación.

Referencias

[1] Juan N.V.; Estrella F.M.; María Victoria C.C.; & Aránzazu P.A. Brote de

faringoamigalitis de origen alimentario por estreptococo beta-hemolítico A. Rev Esp Salud

Pública. Vol. 85, pp. 383-390, (2011)

[2] Patrick R. M; Ken S.R; & Michael A. P. Streptococcus. Microbiología Médica,

(5ta.ed). pp 237. Madrid España: ELSEVIER MOSBY (2009).





CARACTERIZACIÓN MICROBIOLÓGICA E INOCUIDAD DE NUGGETS DE

PESCADO ELABORADOS A PARTIR DE LOS RESIDUOS DEL PROCESO DE

OBTENCIÓN DE FILETE DE BAGRE Y TILAPIA

Refugio Pérez, Alicia de Anda, Lorena González, Luis Cebrián, Sandra Cervantes

Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Manuel Nava No. 6 Zona

Universitaria, San Luis Potosí, S.L.P., 78210, México. [email protected]

Palabras claves: Bagre, Tilapia, nuggets,

Resumen

San Luis Potosí es un estado de climas y regiones contrastantes, debido a esta diversidad

una gran cantidad de industrias pueden desarrollarse, dentro de estas se encuentra el sector

de producción acuícola. En las regiones hidrográficas del estado se ha tenido un importante

desarrollo de la actividad acuícola a través de las unidades de producción (UPA)

distribuidas en la región media y huasteca. A raíz de lo anterior surge el proyecto de

construir y operar una procesadora integral de bagre y tilapia, la cual utilizará la producción

de una gran cantidad de UPA generando una demanda creciente de las especies cultivadas,

para el desarrollo de productos tales como: filete congelado, nuggets de pescado

congelados y harina de pescado, a través de la industrialización sustentable.

Este proyecto se enfocó en la elaboración de nuggets de pescado como un subproducto del

proceso del fileteo aprovechando la carne restante de las carcasas. Se implementó un

análisis teórico en base a datos experimentales para determinar la contaminación

microbiológica inicial y el efecto de dos tratamientos térmicos.

Introducción

Los volúmenes de la producción pesquera reportados para el 2011 fueron de 1, 092,580

toneladas de materia prima procesada, más del 34% fue congelado, cerca del 18%

enlatado donde el atún fue la principal especie, el 47% aproximadamente se destinó a

reducción (fabricación de harina de pescado y aceite) siendo la sardina la principal especie

y el 1% de otros procesos. En cuanto a producto terminado este fue de 564,370 toneladas.

[1].

Dentro de los productos procesados se encuentran los productos “Crudos o precocidos

empanizados o rebozados y congelados”.

La materia prima principal de los nuggets de pescado en una empresa que se dedica al

fileteo y empaque, son los filetes que no cumplen las especificaciones de tamaño y la carne

restante del proceso del fileteo.

La aparición de toxiinfecciones alimentarias causadas por microorganismos patógenos,

exige realizar un control de calidad bacteriológica de los alimentos, que incluye la

investigación de especies, familias o grupos bacterianos cuya presencia refleja sus

condiciones higiénico-sanitarias. Es igualmente importante el control que requiere la

industria para conocer la calidad bacteriológica de la materia prima que utiliza en la

elaboración de sus productos, así como en las etapas intermediarias hasta la obtención del

producto terminado. [2]

Metodología

Dentro de las pruebas realizadas fueron análisis de microorganismos indicadores como

organismos coliformes totales, mesófilos aerobios y mohos y levaduras. La preparación de





las muestras se llevó a cabo en base a la NOM-110-SSA1-1994 [3]. Los nuggets fueron

sometidos a dos tratamientos térmicos evaluando la eficiencia en la reducción de la carga

microbiana.

Resultados

De acuerdo con los resultados mostrados en la figura No. 2 la reducción decimal de la

cuenta microbiana fue de dos a tres ciclos logarítmicos para OMA y de dos a cuatro para

MYL, por lo que el tratamiento térmico más efectivo fue de 190° por 90 segundos

Figura 2. Reducción logarítmica de los tratamientos térmicos aplicados.

Conclusiones

El tratamiento térmico aplicado a 190°C por 90 segundos, fue más efectivo para

llevar a cabo la reducción de la carga microbiana.

Aun cuando la materia prima utilizada en la elaboración de nuggets presenta variaciones

importantes en la carga microbiana inicial originada de la manipulación de la carne, el

tratamiento térmico aplicado es suficiente para llegar a los valores indicados en la NOM-

242-SSA1-2009 [4]

Los resultados para la presencia de patógenos se dieron de la siguiente manera: negativo

para la presencia de enterotoxina estafilococcica, V. cholerae O:1 y No O:1ausente en 50 g

y Salmonella spp. ausente en 25 g.

1000

100000

10000000

0 20 40 60 80 100 120

OM

A U

FC/g

tiempo de proceso s

Letalidad OMA

Bagre Tm 180ºC

Tilapia Tm 180ºC

Bagre Tm 190ºC

Tilapia Tm 190ªC

1

100

10000

1000000

0 20 40 60 80 100 120

MYL

UFC

/g

tiempo s

Letalidad Base MYL

Bagre Tm 180ºC

Tilapia Tm 180ºC

Bagre Tm 190ºC

Tilapia Tm 190ºC





Referencias 1. Comité Sistema Producto Tilapia de México. (2012). Criterios Técnicos y Económicos para la

Producción Sustentable de Tilapia en México. (CONAPESCA, Ed.) México: SAGARPA.

2. Pascual M.R., Calderón V.; Microbiología Alimentaria: Metodología Analítica para Alimentos y

Bebidas. Madrid, España: Díaz de Santos (1999).

3. NOM-110-SSA1-1994 Bienes y servicios. Preparación y dilución de muestras de alimentos para su

análisis microbiológico

4. NOM-242-SSA1-2009 Productos y servicios. Productos de la pesca frescos, refrigerados, congelados

y procesados. Especificaciones sanitarias y métodos de prueba.





ADSORCIÓN DE FENOL CON NANOTUBOS DE CARBONO

Antonio Humberto Gómez Gutiérrez

a, Eunice Villanueva Ruiz

b, Dra. Paola Díaz Flores

b, Nancy Verónica Pérez Aguilar

a*

a Cuerpo Académico de Ingeniería Química, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, Boulevard Venustiano

Carranza y José González Lobo, Saltillo, Coahuila, 25280, MÉXICO. * [email protected] b Nombre Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México. Carretera Cedral km 5+600, Ejido San José de las Trojes, Matehuala,

S.L.P. C.P. 78700

Palabras claves: Nanotubos de carbono, Adsorción, Fenol.

Resumen

Los fenoles son los precursores de diversos productos industriales de alto valor agregado; su uso es muy común en

la industria de plásticos, tintes y papel. Los fenoles y sus derivados son tóxicos y se sospecha de su efecto

carcinógeno en humanos por lo que el limite permitido en aguas superficiales es menor a 10 μg/L. Actualmente se

investigan nuevos materiales adsorbentes, como los nanotubos de carbono para la remoción de fenol. En este

trabajo se reporta la capacidad de adsorción de fenol sobre 2 materiales: nanotubos de carbono de capa múltiple

(MWCNTS) y dopados con nitrógeno (CNX). Las isotermas se determinaron para soluciones acuosas de fenol a

pH 7 y 10 y 25 °C. La concentración inicial y final de fenol se midió con un espectrofotómetro UV-VIS a una

longitud de onda de 269 nm, la masa adsorbida se calculó con un balance de masa. Los datos experimentales se

analizaron con los modelos de isoterma de adsorción de Langmuir y Freundlich. A pH neutro los CNX tienen

mayor capacidad de adsorción que MWCNTS, sin embargo a pH 10 (pKa del fenol = 9.94) esta tendencia se

invierte.

Introducción

La contaminación de fuentes acuáticas por sustancias orgánicas e inorgánicas ha sido siempre de preocupación

mundial. Entre las típicas sustancias orgánicas consideradas, tanto como subproductos no deseados y materia prima

en numerosas industrias, están los fenoles debido a que son los precursores de diversos productos de valor. Su uso

es muy común en la industria de plásticos, tintes y papel, también son obtenidos de la biodegradación de ácidos

húmicos, taninos y ligninas. Los fenoles y sus derivados son tóxicos y se sospecha de su efecto carcinógeno en

humanos por lo que sus niveles permisibles en aguas superficiales deben ser menores a 10 μg/L. Por lo general, los

compuestos fenólicos en agua potable emiten olores y sabores desagradables e irritantes en concentraciones tan

bajas como 5 μg/L y son venenosos para la vida acuática, plantas y humanos cuando se bio-acumulan. La ingestión

de fenoles en concentraciones entre 10 a 240 mg/L por largo tiempo causan irritación bucal, diarreas y excreción

de orina oscura así como problemas en la visión. La concentración letal de fenol en sangre oscila aproximadamente

de 4,7 a 130 mg/L [1,2].

Algunas de las características fisicoquímicas relevantes del fenol son que es un sólido incoloro o blanco, su

presentación comercial es liquida, con olor muy dulce y alquitranado característico, una solubilidad de 87 g/L de

agua a 25 °C, un punto de fusión de 43 °C, un punto de ebullición de 181.8 °C y pKa de 9.94 [3].

Hay varias tecnologías para eliminar el fenol del agua, por ejemplo extracción por solventes, sedimentación,

precipitación, ósmosis, ultra-centrifugación, micro-filtración, resinas de fase reversa, etc [1]. La adsorción ha sido

una de las técnicas de separación que han mostrados resultados favorables. Actualmente se investigan nuevos

materiales adsorbentes, como los nanotubos de carbono, que podrían tener mejores resultados que el carbón

activado. El objetivo de este trabajo es determinar la capacidad de adsorción de fenol sobre dos tipos de nanotubos

de carbono: Nanotubos de carbono de capa múltiple (MWCNTS) y dopados con Nitrógeno (CNX).

Metodología.

Para el experimento de adsorción se utilizaron MWCNTS y CNX; los PCC de estos materiales fueron de 5.3 y 6.5

respectivamente. Los MWCNTS y CNX se lavaron y secaron antes de realizar los experimentos. El equilibrio de





adsorción de fenol sobre MWCNTS y CNX, se determinó poniendo en contacto una cantidad conocida de

adsorbente con soluciones de fenol de concentración inicial desde 0.1 a 1 mmol/L. El pH se ajustó a 7 y 10 con

soluciones valoradas de NaOH ó HCl 0.01N. Las mezclas se dejaron reposar en un baño de temperatura constante a

25 °C durante 5 días con agitación 4 veces al día. La concentración inicial de las soluciones en el equilibrio se

midió con un espectrofotómetro UV-VIS (marca Thermo Scientific modelo Génesis 10 UV). La curva de

calibración se preparó con cuatro estándares de concentraciones desde 10 a 100 mg/L. Resultados

La concentración inicial y final de fenol se midió con un espectrofotómetro UV-VIS a una longitud de onda de 269

nm, la masa adsorbida se calculó con un balance de masa. Los datos de adsorción se analizaron con los modelos de

isoterma de adsorción de Langmuir y Freundlich. Se observó que el modelo de isoterma de Freundlich ajustó mejor

a los datos experimentales (Figura 1). Los valores de la constante de Freundlich para MWCNTS y CNX fueron

0.26 y 0.42 mg1-1/n

L1/n

g-1

, respectivamente, a pH 7 y de 0.48 y 0.41 mg1-1/n

L1/n

g-1

, respectivamente, a pH 10. Los

valores para el parámetro n fueron 2.46 y 7.08, respectivamente, a pH 7 y de 3.05 y 2.11, respectivamente, a pH 10

(Figura 2). Por lo tanto a pH 7 CNX adsorbió 1.6 veces más fenol que NWCNTS, sin embargo a pH 10 MWCNTS

adsorbió 1.2 veces más fenol que CNX. Por lo anterior es probable que a pH 10 la carga del ion fenolato favorezca

la adsorción sobre MWCNTS.

Figura 1.- Isotermas de Freundlich y Langmuir para la

adsorción de fenol en CNx a pH 7 y T 25 °C. Figura 2. pH y del tipo de nanotubo en las isotermas de

adsorción de fenol

Conclusiones

Se concluye que los dos materiales tienen capacidad para remover fenol en solución acuosa, sin embargo, el pH

tiene un efecto importante en la capacidad de adsorción de cada material. A pH neutro los CNX tienen mayor

capacidad de adsorción que MWCNTS, sin embargo a pH 10 (pKa del fenol = 9.94) esta tendencia se invierte.

Referencias

1. Norma A. Cuizano, Bertha P. Llanos, Abel E. Navarro, “Aplicaciones ambientales de la adsorción mediante biopolímeros

naturales: Parte 1-Compuestos fenólicos”, Rev. Soc. Quím. Perú v.75 n.4, Año 2009.

2. Tingting Zhang, Qiaolin Lang, Lingxing Zeng, Tie Li, Mingdeng Wei, Aihua Liua, “Substituent effect on the oxidation peak

potentials of phenolderivatives at ordered mesoporous carbons modified electrode and its application in determination of acidity

coefficients (pKa)”, Electrochimica Acta, Vol. 115, p. 283– 289, Año 2014

3. Environmental Protection Agency (EPA), Toxicological Review of phenol, Año 2002 .


135

RIESGOS MICROBIOLÓGICOS ASOCIADOS A CONTAMINACIÓN DE AGUA

EN NIÑOS DE PREESCOLAR Hernández Cura, K.Y.; Hernández Morales, F.C, Ávila Rodríguez, R.; Compeán Martínez, I.; Terrones

Gurrola, M.C.R.

Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Coordinación Académica Región Altiplano, Carretera Cedral km

5+600, Ejido San José de las Trojes, Matehuala, S.L.P., C.P. 78700, México.

[email protected].

Palabras Claves: Agua, Microbiología, Preescolar.

RESUMEN Debido al limitado acceso a agua potable limpia y segura en comunidades alejadas de las

manchas urbanas, una parte importante de la población muere de infecciones bacterianas y

parasitológicas transmitidas por el agua. En Matehuala, S.L.P no existe algún estudio

previo sobre los riesgos microbiológicos asociados a contaminación de agua de uso

humano. Se efectuó un estudio analítico experimental para determinar microorganismos

presentes en el agua de uso humano en población infantil, el nivel de influencia fue

preescolar tanto en zonas rurales como urbanas de Matehuala, SLP durante el mes de julio

2014. Se obtuvieron 69 resultados positivos pertenecientes a 12 preescolares de zonas

rurales (PC) que rebasaron todos los límites permisibles de la NOM-127-SSA1-1994

“Salud ambiental, agua para uso y consumo humano- Límites permisibles de calidad” para

coliformes fecales (estimación NMP), esto constituye un importante riesgo para las

enfermedades gastrointestinales en la población infantil de este municipio.

INTRODUCCIÓN

El agua es esencial para la vida, sin embargo, muchas personas no tienen acceso a agua

potable limpia y segura y corren el riesgo de morir por infecciones transmitidas por el agua.

[1]. A nivel mundial, alrededor de 2,4 millones de muertes (4,2%) se podrían evitar

anualmente si se practicaran apropiadas medidas de higiene y se mantuviera el saneamiento

efectivo del agua para consumo humano. [2] Los microorganismos causantes de las

denominadas “enfermedades hídricas” provienen principalmente de las heces humanas o

animales. La evaluación de la calidad microbiológica del agua de consumo tiene como

objetivo proteger a los consumidores de enfermedades derivadas de agentes patógenos y así

prevenir los brotes de enfermedades relacionadas. [3] Las enfermedades gastrointestinales

causadas por bacterias, parásitos y virus [4], son el origen de las enfermedades

gastrointestinales más comunes, siendo uno de los principales problemas de salud pública

en México.

MÉTODOS Y MATERIALES

Se llevó a cabo un estudio microbiológico de tipo analítico-experimental, del agua donde se

lavaban las manos niños de preescolares urbanos y rurales de Matehuala, S.L.P, durante el

mes de Julio 2014. En este municipio no se cuenta con un estudio previo o registro que nos

menciona cuales son los preescolares con mayor contaminación de agua.

Unidad de estudio: Se tomó una muestra de un litro de agua previo permiso explícito de la

institución, donde los niños de preescolar se lavan las manos y se guardó a temperatura






136

ambiente hasta su análisis, de las zonas rurales (PC) se muestrearon los preescolares con un

número mayor de 19 alumnos y en la zona urbana (PM) con un número mayor a 100

alumnos.

Recuento de bacterias mesofílicas aerobias: Se tomaron alícuotas de 1.0 ml y se

depositaron en las cajas petri estériles por duplicado. Enseguida adicionaron 15 ml de agar

para métodos estándar estéril a una temperatura de 42-45°C. Se distribuyó el inoculo

siguiendo la técnica de vaciado en placa. Se incubaron a 37°C durante 24 horas. Por

último, se realizó la cuenta de colonias en el contador de colonias de campo obscuro.

Estimación del número más probable de organismos coliformes totales (técnica nmp serie

5, 1,1). Prueba presuntiva: se tomaron alícuotas de 10.0 ml y se depositaron en cinco tubos

conteniendo 10.0 ml de Caldo Lactosado (CL) al 200% y campanas de fermentación. Se

tomó una alícuota de 1.0 ml y se depositó en un tubo que contenía 10.0 ml de CL al 100% y

campana de fermentación. Se tomó alícuota de 0.1 ml de la muestra y se depositó en un

tubo que contenía 10.0 ml de CL al 100% y campana de fermentación. Se incubaron a 35°C

por 24 horas. El resultado positivo se detectó por la formación de gas a las 24 horas.

Prueba confirmativa: Se transfirieron de cada tubo positivo una asada del cultivo a un tubo

que contenía 10 ml de caldo verde brillante bilis al 2%. Se incubaron los tubos a 35°C

durante 48 horas para coliformes totales. La formación de gas en cualquier cantidad hizo

positiva la prueba.

RESULTADOS

En el análisis microbiológico del agua para el conteo de bacterias mesofílicas aerobias se

encontraron 17 placas positivas de las 64 placas elaboradas.

En la prueba presuntiva en la estimación del número más probable de organismos de

coliformes totales se obtuvieron 82 tubos positivos. Posteriormente la prueba confirmativa

nos arrojó el resultado de 69 tubos de ensayo positivos pertenecientes todos a 12 de los

preescolares de comunidad (PC) de los 82 tubos de ensayo de la prueba presuntiva.




Gráfico 1. Grafica de UFC/100 ml en el análisis microbiológico del agua para el NMP de coliformes

totales en Matehuala, S.L.P. La línea muestra el límite permisible según la NOM-127-SSA1-1994.


137

CONCLUSIONES

Nuestro estudio sugiere que un 40% del agua que utilizan los alumnos de preescolar de las

comunidades de Matehuala está contaminada con coliformes (E.coli, Salmonella y shigella

presumiblemente) y constituye una fuente importante de riesgo de enfermedades

gastrointestinales con impacto en la morbimortalidad de enfermedades infecto contagiosas

en la población infantil de este municipio.

REFERENCIAS 1. Cabral, J.P.S., "Water Microbiology. Bacterial Pathogens and water”, International Journal of

Environmental, Research and public health, Vol.7, pp. 3657-3703, (2010).

2. Bartram, J. y Cairncroos, S., “Hygiene, sanation, and water: Forgotten Foundations of health”, PLos

Medicine, Vol. 8, pp.7, (2010).

3. Figueras, M., “New in Monitoring Drinking Water Microbial Quality”, International Journal of

Environmental Research and Public Health, Vol.7, pp. 4179-4202, (2010).

4. Hernández-Cortez, C., Aguilera-Arreola, M.G. y Castro-Escarpulli, G., “Situación de las

enfermedades gastrointestinales en México”, Enfermedades Infecciosas y Microbiología, Vol.31, pp.

137-157, (2011).








CREACIÓN DE UN CLÚSTER COMPUTACIONAL PARA REALIZAR SIMULACIONES DE

QUÍMICA TEÓRICA

Alberto Valles, *Lucero Rosales, Lorena Farías, Lilia Serrato,

Maestría en Ciencia y Tecnología Química. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de Coahuila. Blvd. Venustiano

Carranza, 25280. Saltillo, Coahuila, México. *[email protected]

Palabras claves: Clúster computacional, Química teórica, Simulación

Resumen

Actualmente para desarrollar trabajos de química teórica se utilizan equipos computacionales avanzados, lo cual

brinda la posibilidad de reducir tiempos de cálculo o de simulaciones. Los equipos computacionales de alto

rendimiento y de mejor desempeño son los clúster. Dichos equipos son la unión de varias máquinas trabajando para

un fin o tarea en común. Debido a esto, en este proyecto se desarrolló un equipo computacional de alto

rendimiento, capaz de reducir tiempos y costos de las simulaciones llevadas a cabo en el laboratorio de simulación

de la facultad de ciencias químicas de la UAdeC.

Introducción

Un clúster computacional es un conjunto de ordenadores con la capacidad de trabajar una tarea en común. Este

término aplica específicamente a los conjuntos de computadoras conectadas mediante redes y que se comportan

como si fueran una sola1. Actualmente este tipo de equipo juega un papel importante en la solución de problemas

en al ámbito científico tecnológico, pues aprovecha una gama de recursos computacionales elevados para ahorrar

tiempos de cálculo o tener la potencia necesaria para ejecutar diversas tareas2. Un clúster computacional

básicamente comprende 3 hardware principales: Master o Frontend, que es la computadora que tiene instalado el

sistema operativo y que controla a las demás, Nodo o Esclavo, es el encargado de ejecutar las órdenes del master y

realizar los cálculos, y por último la Red o Swich, que se encarga de establecer una comunicación entre Master-

Nodo o Nodo-Nodo.

Actualmente los problemas de química teórica se resuelven mediante técnicas de simulación, las cuales dependen

del rendimiento computacional, por lo cual crear un equipo de alto rendimiento brinda la posibilidad de analizar

sistemas más grandes a un menor tiempo. Por tal motivo en este proyecto se desarrolló un clúster computacional de

alto rendimiento que permita reducir los tiempos computacionales de las simulaciones de química teórica, y de esta

forma optimizar los recursos.

Metodología

Para la creación del clúster computacional se utilizó el siguiente hardware para el master: monitor HP LCD 23”,

teclado y mouse HP, procesador de doble núcleo AMD Athlon II X2 265 @ 3.3 GHz, disco duro de 1000 GB,

memoria de 2 GB DDR3, tarjeta externa PCI Ethernet 1 Gbps, UPS. Para los nodos se utilizaron los siguientes

componentes, teniendo en cuenta que se construyeron 9: fuente de poder de 800 W tarjeta madre Asus M5A97 LE

R2.0, disco duro Seagate de 1000 GB, procesador de 8 núcleos AMD FX 8350 Black @ 4 GHz, 16 MB Cache,

memoria de 8 GB DDR3 ADATA y ventilador Manhattan 80 mm.

El sistema operativo instalado es Rocks, debido a que es una distribución de Linux orientada a HPC (High

Performance Computing), nació en el año 2000 y actualmente está en su versión 6.1.1 Sand Boa y es basada en

CentOS 6.53.





Resultados

Como resultado más importante es la creación en físico de dicho equipo, el cual es mostrado en la figura 1. Otro

aspecto importante, es la reducción del tiempo computacional de las simulaciones que se llevan a cabo en el

laboratorio de simulación de la facultad de ciencias químicas de la UAC.

La creación de dicho equipo computacional tuvo un costo total de $97,670 pesos, a comparación con la propuesta

de un clúster computacional de fábrica diseñado por DELL® de $862,500 pesos, con lo cual se tuvo un ahorro

aproximado del 88%.

Figura 1. Clúster computacional FCQ

Conclusiones

Las ventajas de crear un clúster computacional se ven reflejadas en el costo del equipo, y el tiempo de cálculo, el

cual se reduce debido a la potencia y cantidad de nodos utilizados.

Referencias 1. Ignacio Martínez Hernández, Creación y Validacion de un Clúster computacional Científica Basado en Rocks, 2009

2. Adán Guerrero, Instalación y configuración de un clúster con Rocks en la universidad de Guadalajara, 2009

3. Open-Source Toolkit for Real and Virtual Cluster, http://www.rocksclusters.org/, agosto 2014

http://www.rocksclusters.org/





AUTOMATIZACION DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE CARCASA Y TUBOS

IMPLEMENTANDO EL ENTORNO LABVIEW.

Roberto Carrizalez Martínez

a, Víctor Manuel Hernández Hernández

b, José Cruz Montalvo Badillo

a, Silva De los Santos Luis Edmundo

a

a Laboratorio de Ingeniería Química, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Salvador Nava #6, San

Luis Potosí, San Luis Potosí, 78000 México. [email protected] bTecnológico Superior de San Luis Potosí, Carr Mex-piedras Negras Km 189+100 No. 6501, Delegación Villa de Pozos, 78421 , San Luis

Potosí, México.

Palabras claves: Intercambiador de Calor, Automatización, Labview.

Resumen

En la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí se esta llevando a cabo una

reestructura del Laboratorio de Ingeniería Química, encaminada a modificar la infraestructura ya existente

instalando sistemas de automatización, con el fin de incluir en el aprendizaje de los estudiantes la manipulación de

estos sistemas de manera remota para familiarizarlos con entornos similares a los que se enfrentaran en la industria.

Además del desarrollo de estas habilidades, facilitarán al estudiante el entendimiento claro del funcionamiento de

los equipos automatizados.

Uno de los equipos más importantes para un Ingeniero (ya sea Ingeniero Químico, de Alimentos o de

Bioprocesos), es el Intercambiador de Calor de Carcasa y Tubos ya que estos son utilizados de manera frecuente en

la industria como forma de aumentar o disminuir la temperatura de un fluido de proceso; su operación por lo tanto

tiene que ser aprendida de manera eficaz atendiendo las variables que involucra como son las temperaturas de

entrada y salida así como los flujos de proceso y de servicio.

La decisión de que sistema utilizar para dicha Automatización fue tomada tomando en cuenta los sistemas de

adquisición de datos mas utilizados y un lenguaje rápido de programación pero también debía tener un

funcionamiento robusto que soportara la operación del Intercambiador. Los elementos usados fue el sofware

Labview mediante componentes Field Point capaces de satisfacer dichas necesidades.

Introducción

En la industria en general se utilizan sistemas de intercambio de energía principalmente Energía Calorífica, este

proceso se puede llevar a cabo en diferentes tipos de equipos llamados Intercambiadores de Calor. Específicamente

cuando se requiere que un fluido de proceso aumente o disminuya la temperatura utilizando un fluido de servicio se

implementa un Intercambiador de Tubos Concéntricos que tiene la característica de tener un área superficial de

transferencia elevada [1].

Para conocer el fundamento del funcionamiento de un Intercambiador de Tubos Concéntricos se deben de analizar

distintos parámetros tanto de diseño como de operación. Los parámetros de diseño como son: el Área de

Transferencia de Calor, Coeficientes individuales de Transferencia interno y externo, Coeficiente Global de

Transferencia de Calor están relacionados con los parámetros de operación tales como las temperaturas de entrada

y salida de los flujos de proceso y de servicio, así como los flujos de proceso y de servicio[2]. Estas relaciones

están determinadas por ecuaciones. Por lo tanto al obtener experimentalmente los parámetros de operación se

puede hacer un análisis de cómo son afectados los parámetros de diseño, de tal manera que el alumno puede

realizar una optimización de dicha operación.





Metodología

Es imprescindible por lo tanto que el alumno al estar utilizando el Intercambiador de Calor de Carcaza y Tubos

pueda tener acceso a los parámetros de operación de manera rápida y sencilla e incluso poder inferir como cambian

los parámetros de salida cuando cambian los parámetros de entrada. Es por tal motivo que se implementó un

sistema de monitoreo de las temperaturas y las cantidades de los flujo del proceso. Dicho sistema incluye

detectores de temperatura de tipo RTD y de flujo de tipo paleta rotatoria, tanto para el fluido de entrada como para

el fluido de salida (Figura 1).

Estos dispositivos se conectan a módulos de adquisición de datos Field Point y estos a su vez se conectan a un

centro de computo el cual recibe los datos del proceso y por medio de un programa especialmente realizado para

este fin (figura 2)se presentan los diferentes parámetros de proceso en forma puntual y grafica. Además gracias a

este programa también puede manipular el encendido de las bombas centrifugas que alimenta los flujos de proceso

y de servicio así como la cantidad dichos flujos, adicionando también un sistema de válvulas operadas

neumáticamente.

Figura 1.- Muestra el sistema del Intercambiador y los

accesorios implementados Figura 2. Muestra el programa realizado para operar el

Intercambiador de Carcasa y Tubos

Resultados

Al analizar los resultados de los datos obtenidos de las diferentes experimentaciones en el equipo se puede apreciar

que los resultados teóricos como es el Coeficiente Global Teórico y el Área Teórica Calculada son similares con

los obtenidos de manera experimental y con las dimensiones del equipo utilizado. Además las tendencias de los

resultados muestran un comportamiento compatible con lo indicado en la literatura.

Conclusiones Los resultados que los alumnos han obtenido en sus cálculos y conclusiones en los reportes entregados muestran

que una comprensión detallada del funcionamiento de todo el sistema tanto del proceso, como del sistema de

automatización. Lo que alienta a seguir automatizando los equipos restantes que tiene el Laboratorio.





Referencias NDonald Q. Kern, “Intercambiadores de Tubo y Coraza”, Procesos de Transferencia de Calor, Decimosexta impresión, p. 159-240, 1982

Compañía Editorial Continental.





EVALUACIÓN COMPUTACIONAL DE LA OBTENCIÓN DE ETILENO

Ana Lilia Mendieta Jiménez

a, Armando Ramírez Serrano

b, Rubí Romero Romero

b, Reyna Natividad Rangel

b

a Facultad de Química, Universidad Autónoma del Estado de México, Residencial Colon, esquina paseo tollocan, Toluca, Estado de

México, C:P. 50120. México. E-mail: [email protected] b Centro de Investigación en Química sustentable, Universidad Autónoma del Estado de México – Universidad Autónoma de México,

carretera Toluca- Atlacomulco, Km 14.5, Toluca, Estado de Mexico, C.P. 50200, México.

Palabras claves: Etileno, evaluación, computacional

Resumen

La obtención de olefinas a nivel industrial se realiza por el proceso de craqueo. Este proceso requiere alta energía y

presenta la formación de coque con generación de gases tipo invernadero. La deshidrogenación oxidativa de

olefinas es un método alternativo para producir etileno en el cual las emisiones de gases y el requerimiento

energético disminuyen en comparación al craqueo. En la presente investigación se realiza la simulación de la

obtención de etileno por deshidrogenación oxidativa de etano con el software COMSOL® Multiphysics 4.3 en un

modelo 2D y con una cinética multireacciones. Los resultados obtenidos indican una disminución en la formación

de coque, temperaturas de operación menores en comparación al craqueo y una conversión hacia etileno del 84 %.

Introducción

La Industria Petroquímica ha sido el factor de desarrollo económico de numerosos países ya que aporta más del 70

% de los insumos de la Industria Química [1]. El etileno se produce por el proceso de craqueo y debido a sus

desventajas se están buscando procesos alternativos [2] como la deshidrogenación oxidativa. En investigaciones

recientes para la obtención de olefinas ligeras se están realizando procesos de simulación en reactores tubulares, de

lecho fluidizado, de membrana y monolítico. Los reactores monolíticos presentan una mayor transferencia de

masa, caídas de presión despreciables debido a sus propiedades geométricas y físicas [3], operan en la zona de flujo

laminar [4] y la dispersión axial es despreciable. En los procesos de simulación se están utilizando software como

FLUENT, CHEMKIN, CFD y COMSOL® Multiphysics, los cuales permiten la evaluación de procesos químicos y

operaciones unitarias complejas de forma rápida y precisa [5,6]. En la presente investigación se evalúa la

deshidrogenación oxidativa de etano en un reactor monolítico con una cinética multireacciones [4] con una

geometría 2D.

Metodología

Se establece un reactor monolítico con geometría 2D asimétrica con temperatura de alimentación de 550 C, de

dimensiones de 10 cm de longitud y 1mm de radio. La cinética establecida incluye la evaluación de 8 reacciones de

simultáneas, para la simulación se evalúa el balance de masa y el balance de calor acoplados con la cinética.






Balance de masa Balance de calor Cinética

iiii RCucD )( QTkTCpu )(

j

jjrHQ

Q

i

v

jCkr1

i ig

i

iFTR

pFC )/exp( TREAk g

Resultados

El perfil cinético de la deshidrogenación oxidativa de etano indica que la reacción es muy rápida y se lleva a cabo

en tiempos cortos de contacto; en la Figura 1 se muestran los perfiles de velocidad de reacción y en la Figura 2 los

perfiles de concentración. En la Figura 3 se tienen los perfiles de concentración de especies en un modelo 2D, la

concentración de C es baja.

Figura 1.- Perfil de velocidad de reacción.

Figura 2. Perfil de concentración Figura 2. Perfil de concentración en el modelo 2D

Conclusiones

Con el modelo descrito en la presente se alcanza una conversión del 84 %, la cual es superior en un 20 % en

comparación al proceso de craqueo. Se identificaron especies con valores de concentración extremadamente bajos;

por lo que se puede establecer que en el momento en que se desarrolle la experimentación se podrían esperar que

estas especies no se logren identificar. La concentración de carbono disminuye considerablemente en comparación

con el proceso de craqueo. La deshidrogenación oxidativa de etano es un método alternativo en la producción de

etileno.





Referencias

1. Toscano, M.F. Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos. Declaratoria IMIQ. “Retos y propuestas para el desarrollo industrial

en México. Octubre 2006.

2. Dubois J-Luc. Selective oxidation of hydrocarbons and the global warming problem. Catalysis Today, 99(1-2) (2005), 5-14.

3. Chen J., Yang H., Wang N., Ring Z., Dabros T., 2008. Mathematical modeling catalysts and reactors for gas phase reactions.

Applied Catalysis A: General 345, 1-11Simo J.C. and Taylor R.L., “Consistent tangent operators for rate-independent

elastoplasticity”, Comput. Methods Appl. Mech. Eng. Vol. 48, 101-118, (1985).

4. Yang Bin. Multi-scale modeling of microstructured reactors for the oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene.

Engineering Journal 135 (2008) 147–152

5. COMSOL Multiphysics 4.2, Chemical Engineering Module. (2005) User’s Guide. Septiembre

6. Freunda H, Sundmachera K. Towards a methodology for the systematic analysis and design of efficient chemical processes Part

1. From unit operations to elementary process functions. Chemical Engineering and Processing, 47, (2008), 2051–2060.





REACTORES ENZIMÁTICOS: DISEÑO Y OPERACIÓN.

Luis Eduardo Ceballos Camargo

a, Lorena Farías Cepeda

b, Lucero Rosales Marines

b

a Departamento de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. V. Carranza s/n, Saltillo, Coahuila, CP 25000, México.

[email protected] b Departamento de Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. V. Carranza s/n, Saltillo, Coahuila, CP 25000, México.

Palabras claves: Biorreactores, diseño, enzimas

Resumen

El propósito de la utilización de un reactor enzimático consististe en utilizar, como su nombre lo indica, una

enzima que catalice las reacciones que suceden dentro de este. Éstas al ser de origen proteico se ven afectadas por

condiciones extremas del pH y temperatura, así como agitación y movimientos. Siendo estas variables comunes en

el diseño de reactores, hacen a las enzimas atractivas para su uso en catálisis bajo condiciones ambientales, pero

también representan una desventaja en el escalamiento y operación de los equipos, ya que en ocasiones es

necesario incrementar el movimiento para lograr un mejor mezclado debido a la presencia de fases mútiples. Se

analizaron diversos artículos para conocer la manera en que se enfrenta actualmente a esta problemática.

Introducción

La ingeniería de bioprocesos tiene que ver con el desarrollo de procesos para la fabricación de productos en los que

se involucra un sistema biológico como parte del proceso. Estos pueden ser enzimas, organelos o seres vivos. Las

enzimas tienen la capacidad de forzar las reacciones para que procedan en una dirección deseada y para

incrementar la selectividad [1]. Estos procesos se aplican principalmente en la síntesis de fármacos, agroquímicos,

saborizantes y fragancias [2]. Gracias a los procesos enzimáticos es posible reducir las emisiones de compuestos

orgánicos volátiles, aguas residuales, disminuyendo así los costos de producción y mejorando la competitividad

[3].

Sistemas multifásicos.

Las enzimas generalmente se usan en medios acuosos puesto que cuando son utilizadas en líquidos orgánicos

reducen considerablemente su actividad catalítica, sin embargo hay algunas reacciones que es necesario llevar a

cabo en solventes orgánicos y que dan como subproducto agua.

El uso de reactores de flujo es limitado debido a los largos tiempos de residencia y a que suelen ser sistemas

heterogéneos. La mayoría de los procesos se basa en el mezclado estático.

Hama y col. en el 2013 [4] crearon un reactor tubular de acero inoxidable empacado con lipasa inmovilizada para

la producción de biodiesel a partir de aceite de cocina. La problemática que enfrentaron es que se forma glicerol

que al ser más denso que el agua se acumula en el fondo del reactor y queda absorbido sobre la enzima reduciendo

su actividad catalítica. Para resolver esto cambiaron la configuración del reactor ubicándolo de forma vertical para

que pueda ir viajando la mezcla hacia el fondo mientras reacciona y al final poniendo un sistema de separación

donde el glicerol cae al fondo y la parte acuosa sale por la parte superior. Así pudieron utilizar el reactor para

producir constantemente y mantener un catalizador heterogéneo dentro del empacado.

Szkély y col. En el 2013 [5] utilizaron la enzima Lipasa B obtenida de Candida antartica para la obtención de

trans-1-acetoxi-2-ciclohexanol y trans-1,2-diacetoxiciclohexano a partir de trans-1,2-ciclohexandiol y acetato de

vinilo. Ellos llevaron a cabo la reacción en CO2 supercrítico con el propósito de favorecer la transferencia de masa






y mantener la velocidad de reacción con la ventaja de que el CO2 no es tóxico, no es inflamable y no es costoso.

Las ventajas de haber utilizado el CO2 supercrítico es que la actividad catalítica se mantuvo hasta por 28 horas, sin

pérdida de selectividad, obteniendo buenos excesos enantioméricos y que se puede optar tanto por trabajar de

modo continuo como por lotes.

Tipo de operación del reactor.

Los reactores de tanque agitado son los más utilizados en los procesos industrailes debido a que son los que

cuentan con el mejor mezclado de las especies reactivas [6].Estos pueden trabajar tanto por lotes como de modo

continuo. Se prefiere trabajar por lotes sobre el modo continuo cuando la velocidad de reacción es muy lenta [7].

Abbot y col. en 2014 [8] hicieron una comparación entre los reactores de tanque agitado y los reactores de bafle

oscilatorio para la sacarificación de celulosa. Durante esta reacción disminuye la velocidad de reacción a medida

que pasa el tiempo, debido a la inhibición y desactivación de la celulasa. El reactor que utilizaron consiste en un

tubo conteniendo platos de bafle horadados equiespaciados y un pistón localizado en uno de los lados del tubo

agita de ida y vuelta generando un flujo oscilatorio requerido para el mezclado y la formación de vortex. Los

autores demostraron que la potencia requerida para la reacción es mucho menor para el reactor de bafle oscilatorio

(2.36W/m3) que para el de tanque agitado (37.2 W/m

3) para lograr conversiones similares.

Conclusiones

Los reactores enzimáticos pueden tener diversas configuraciones y tipos de agitación para favorecer la

transferencia de masa en fases múltiples o para separarlas cuando no son deseadas y se obtienen como producto de

la reacción. También que ya no es necesario limitarse al uso de reactores por lotes puesto que también se pueden

operar en modo continuo obteniendo ventajas como producción continua y disminución del costo energético.

Referencias 1. Cherry, J. R., Fidantsef, A. L., “Directed evolution of industrial enzymes: an update”, Current Opinion in Biotechnology, Vol. 14, No.

4, p. 438-443, (2003).

2. Panke, S., Wubbolts, M. G., “Enzyme technology and bioprocess engineering”, Current Opinion in Biotechnology, Vol. 13, No. 2, p.

111-116, (2002).

3. Schmid, A., Hollman, F., Park, J. B., Bühler, B., “The use of enzymes in the chemical industry in Europe”, Current Opinion in

Biotechnology, Vol. 13, No. 4, p. 359-366, (2002).

4. Hama, S., Yoshida, A., Tamadani, N., Noda, H., Kondo, A., “Enzymatic production of biodiesel from waste cooking oil in a packed-

bed reactor: An engineering approach to separation of hydrophilic impurities”, Bioresource Technology, Vol 135, p. 417-421, (2013).

5. Székely, E., Utczcás, M., Simándi, B., “Kinetic enzymatic resolution in scCO2 – Design of continuous reactor based on batch

experiments”, The journal of Supercritical Fluids, Vol. 79, p. 127-132, (2013).

6. Aghbolahhy. M., Karimi, A., “Simulation and optimization of enzumatic hydrogen peroxide production in a continuous stirred tank

reactor using CFD-RSM combined method”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Vol. 45, No. 1, p. 101-107,

(2014).

7. Anyanwu, C. N., Mbajiorgu, C. C., Oparaku, O. U., Odigboh. E. U., Emmanuel, U. N., “A design algorithm for bath stirred tank

transesterifications reactors”, Energy Conversion and Managemente, Vol. 62, p. 40-46, (2012).

8. Abbott, M. S. R., Valente Perez, G., Harvey, A. P., Theodorou, M. K., “Reduced power consumption compared to a traditional stirred

tank reactor (STR) for enzymatic saccharification of alpha-cellulose using oscillatory baffled reactor (OBR) technology”, Chemical

Engineering Research and Design, (2014).





SÍNTESIS DE NANO-HIDROGELES MEDIANTE COPOLIMERIZACIÓN EN MICROEMULSIÓN DE

POLIMEROS BIODEGRADABLES Francisca Eréndira Silva-Aguilar

a, Miguel Ángel Corona- Rivera,

a Víctor Manuel Ovando-Medina

a

a Departamento de Ingeniería Química, COARA – Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera a Cedral Km 5+600, San José de

las Trojes, Matehuala, SLP, 78700, México. E-mail: [email protected]

Introducción El concepto de la polimerización en microemulsión apareció alrededor de 1980, como consecuencia de los numerosos

estudios realizados después de la crisis del petróleo de 1974. Desde entonces, este campo se ha desarrollado rápidamente

como se puede constatar en el número creciente de publicaciones sobre polimerización en microemulsión [1]. Las

microemulsiones son fluidos termodinámicamente estables que se forman espontáneamente mediante el mezclado de una fase

orgánica y una fase acuosa en presencia de un tensoactivo en las proporciones adecuadas. Mediante la polimerización en

microemulsión, es posible obtener nanopartículas poliméricas con altas masas molares y con una variedad de

microestructuras, las cuales influyen en sus propiedades [2].

Metodología Síntesis de poli(vinil alcohol): Primero se sintetizo mediante una microemulsión directa el poli(acetato de vinilo), después se

hidrolizo con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 1 N para obtener el polivinil alcohol. Para la obtención del

poli(acetato de vinilo) se utilizó agua destilada, sal sódica del sulfosuccinato de bis (2-etilhexilo) (AOT), persulfato de

potasio (KPS) como iniciador y acetato de vinilo como monómero. La reacción se realizó en un reactor de vidrio con

chaqueta de enfriamiento/calentamiento de 3 bocas y con capacidad de 1000 ml, empleando agitación mecánica de 300 rpm y

una temperatura de 60 °C. Se agregó al reactor 345 g de agua, 1.1 g de AOT y 0.0966 g de KPS, se burbujeo por 60 minutos

con argón. Posteriormente se añadió 4.83g de acetato de vinilo después de 30 minutos se agregó una solución de KPS al

1.96%. Se procedió a la adición del acetato de vinilo usando una bomba de dosificación a una velocidad de 0.346 g/ml

durante 192 minutos, dejándola reaccionar durante 1 hora. Se burbujeo con argón todo el tiempo de reacción para desplazar el

oxígeno disuelto. Se tomó una muestra del látex para calcular la conversión. El látex restante se hidrolizo usando una

solución 1 N de NaOH, fue decantado y llevado a la estufa a 40 °C.

Síntesis de nanopartículas de acrilamida y polivinil alcohol: Se utilizó agua destilada, sal sódica del sulfosuccinato de bis

(2-etilhexilo) (AOT) como surfactante, peróxido de benzoilo como iniciador, acrilamida (AA) y polivinil alcohol y Nitrate

sodic ammonium como entrecruzante. Las reacciones se realizaron mediante polimerización en microemulsión inversa, en un

reactor de vidrio con chaqueta de enfriamiento/calentamiento y con capacidad de 250 ml, empleando agitación mecánica

constante y una temperatura de 50 ºC. El surfactante y el tolueno fueron puestos en el reactor, posteriormente se agregó el

peróxido de benzoilo en una solución de agua y se burbujeo argón durante una hora, se agregaron el monómero, polivinil

alcohol, agua y etanol usando una bomba peristáltica a una velocidad de 0.26 ml/min. Finalmente agregó el entrecruzante,

para dar inicio a la polimerización, dejándola reaccionar durante 5 horas, se burbujeo con argón todo el tiempo de reacción

para desplazar el oxígeno disuelto en el agua. En la tabla 1 se muestra la composición de las reacciones. Las muestras finales

de los látices poliméricos fueron analizadas mediante dispersión cuasielástica de luz (QLLS), para obtener el tamaño final de

partícula.






Tabla 1. Composición de las reacciones

RX COMPOSICIÓN COMPOSICIÓN

MASA

Tolueno (85%) 95% masa

Tolueno 80.75 g

AOT (15%) AOT 14.25 g

Agua 2.5% masa 15 g

Etanol 2.5% masa 10 g

Monómero 2.5% masa 3.63 g

Entrecruzante 1% respecto al

monómero 0.036 g

Iniciador 1% respecto al

monómero 0.036 g

Figura 1. Espectro de infrarrojo de acrilamida y polivinil alcohol

Resultados y análisis

En la Figura 1 se observa el espectro de infrarrojo de

acrilamida y polivinil alcohol, las banda de

estiramiento de los grupos NH entre 3200 y 3400cm-

1, e igualmente las vibraciones de estiramiento de

grupo C=O(amida I, 1672cm-1

) y la vibración de

flexión del enlace N-H (amida II, 1607cm-1

), así

como vibraciones correspondientes a la deformación

del grupo C-N entre 1300 y1475cm-1

correspondientes a la poliacrilamida[4,5]. Se observó

la banda en 2908 cm-1

, fuerte, correspondiente a una

vibración del grupo C-H. Hay también confirmación

del grupo C-OH de los alcoholes con bandas en 1237

(débil) y 1415 cm-1

(ancha e intensa) y una vibración

de flexión en 1330 cm-1

(intensa) que corresponde

nuevamente al enlace de O-H, (tabla 1)

correspondientes al polivinil alcohol [5,7].

Conclusiones

Mediante espectroscopia de infrarrojo es posible

observar los principales grupos funcionales de cada

uno de los polímeros (poliacrilamida y polivinil

alcohol), comprobando la presencia de éstos dos

polímeros en el copolimero final. Además se puede

observar que los tamaños de partícula obtenidos

fueron de 2500 nm.

Tabla 1. Región de espectro

Grupo

funcional

Región de

espectro

encontrada (cm-

1)

Región de

espectro

reportada (cm-1)

N-H 3400 3200-3400

C=O 1735 1700

C-N 1381 1300-1475

C-H 2962 2965-2850

C-OH 1217 1237-1415

O-H 1349 1330

C-O 1047 1300-1000

Agradecimientos: Al proyecto CONACYT de la

convocatoria Ciencia Básica: CB-169444.





Referencias 1. Pavel, F.M., “Microemulsion Polymerization”, J. Disp. Sci.

Tech. 25, 1, 1-16. (2004).

2. Ovando Medina V. M., Martínez Gutiérrez H., Mendizábal

E., Corona M. A., Peralta R. D., “Reactivity ratios and

monomer partitioning in the microemulsion

copolymerization of vinyl acetate and butyl acrylate”, J.

Appl. Polym. Sci. 111, 329-337, (2009).

3. Herrera Barros A. P., “Synthesis and agglomeration of gold

nanoparticles in reverse micelles”, Trabajo de grado Tesis

de maestría.





AuNPs SOPORTADAS EN TiO2-Ni COMO CATALIZADORES EN LA REACCIÓN WATER-GAS

SHIFT PARA LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

Mariana Hinojosa Reyes

a, Rodolfo Zanella Specia

b, Vicente Rodríguez González

a

a División de Materiales Avanzados, IPICYT, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, Camino a la Presa San José

2055 Col. Lomas 4a. sección C.P., 78216, San Luis Potosí, S.L.P., México. [email protected] b Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior S/N, Ciudad

Universitaria, A. P. 70-186, Delegación Coyoacán, C.P. 04510, México D. F., México.

Palabras claves: Producción de hidrógeno, nanopartículas de oro, TiO2 dopado con níquel

Resumen

Las nanopartículas de oro depositadas sobre TiO2-Ni preparado por el método sol-gel catalizan la oxidación de CO

para llevar a cabo la purificación de hidrógeno. Los catalizadores de oro fueron caracterizados por espectroscopia

UV-Vis y Raman, difracción de rayos X, reducción a temperatura programada (H2-TPR), fisisorción de N2,

microscopías HRTEM y STEM-HAADF. Dichos catalizadores fueron aplicados en la reacción de desplazamiento

de agua (WGSR, por sus siglas en inglés) a bajas temperaturas. La mayor conversión de CO fue mostrada por el

material dopado Au/TiO2-Ni(1) respecto a los materiales de referencia. Esta reacción fue estudiada mediante

DRIFTS para entender los fenómenos catalíticos superficiales, esta espectroscopia confirma un fuerte y favorable

efecto de los iones níquel dentro de la red de TiO2. Cabe mencionar que los contenidos de níquel entre 1 y 10%

mejoran la WGSR en contraste con los materiales de referencia, mientras que el soporte TiO2-Ni fue prácticamente

inerte.

Introducción

El hidrógeno es una solución potencial para satisfacer muchos de los requerimientos energéticos como

combustible, ya que es almacenable, limpio y ecológicamente amigable. En este trabajo se propone su

producción/purificación vía la reacción water-gas shift (CO + H2O CO2 + H2).

Catalizadores funcionalizados con oro representan un catalizador estable y eficaz en varias reacciones, debido a sus

buenas propiedades y selectividad hacia el CO. El papel del TiO2 como sustrato es muy importante ya que actúa

como soporte reducible, sin embargo, materiales dopados han sido una de las principales estrategias para mejorar la

actividad, la dispersión y estabilidad de las AuNPs.

En este trabajo, se estudia por primera vez la WGSR a bajas temperaturas utilizando AuNPs soportadas sobre TiO2

dopado con níquel en distintos porcentajes. El papel del níquel en la red del TiO2 fue determinada por varias

técnicas de caracterización.

Metodología

Las nanopartículas de oro depositadas sobre TiO2-Ni preparado por el método sol-gel. Estos catalizadores fueron

caracterizados por espectroscopia UV-Vis y Raman, difracción de rayos X, H2-TPR, fisisorción de N2, microscopía

STEM-HAADF. Dichos catalizadores fueron aplicados en la reacción water-gas shift y el mecanismo de reacción

fue estudiado mediante espectroscopia DRIFTS.





Resultados

El catalizador Au/TiO2-Ni 1 fue el que tuvo un mejor desempeño durante la producción/purificación de hidrógeno,

las caracterizaciones realizadas indican que es el material con mayor área superficial, el soporte favorece para que

el oro tenga la menor temperatura de reducción y la posición del plasmón de resonancia superficial indica un

corrimiento hacia el azul indicando una donación de densidad electrónica hacia el soporte. El resultado más

relevente obtenido mediante espectroscopia DRIFTS indica la participación del níquel en los procesos de

adsorción-desorción del CO y la formación de nanopartículas metálicas de níquel en la superficie del soporte

conforme se incrementa la temperatura de la reacción (300 °C). La Figura 1 esquematiza el proceso.

Figura 1.- Descripción de la Figura 1. (Times New Roman 10,cursiva)

Conclusiones

Los catalizadores Au/TiO2-Ni mostraron ser más eficientes y estables que los catalizadores de referencia en la

reacción water-gas shift durante la producción de hidrógeno. Los iones níquel juegan un rol muy importante solo a

bajas concentraciones 1 y 2.5 wt% de lo contrario se segrega en la superficie y tiene efectos negativos en la

reacción.

Referencias [1] M. Haruta, Catal. Today, 1997, 36, 153.

[2] A. Sandoval, C. Louis, R. Zanella, Appl. Catal., B, 2013, 140-141, 363.

Au

/TiO2 -N

i

AuNPs

CO

H2O

H2CO2

O Ti Ni

0

10

20

30

40

50

60

70

80

CO

co

nve

rsio

n, %

Au

1/T

iO2-N

i 1 Au

2/T

iO2-N

i 1

Au

3/T

iO2-N

i 1

Au

2/T

iO2-N

i 10

Au

2/P

25

TiO

2-N

i 1

WGSRCO + H2O CO2 + H2 (-41.1 kJ/mol)





POLIMERIZACIÓN DEL 3,4-ETILÉNDIOXITIOFENO POR EL MÉTODO DE OXIDACIÓN QUÍMICA

Francisco José González González

a, Román López Sandoval

a

a División de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C., Camino a la Presa San José 2055,

Col. Lomas 4a sección, San Luis Potosí, San Luis Potosí, 78216, México. [email protected]

Palabras claves : Polímeros Conductores, PEDOT, Oxidación Química.

Resumen

El poly(3,4-etiléndioxitiofeno), conocido como PEDOT, es quizá uno de los polímeros conductores más

importantes por su gran conductividad, transparencia y estabilidad. En este trabajo se realizará la polimerización

del PEDOT por una reacción de oxidación, donde una sal orgánica conocida como Tosilato de Hierro actuará como

oxidante y contra ion, el producto final resulta en un compuesto insoluble de alta conductividad. Esta técnica de

polimerización resulta muy interesante e importante, sin embargo, una de las principales razones por las que el

PEDOT ha llegado a ser un polímero conductor con mucho éxito en diversas aplicaciones, es que puede ser

sintetizado en una polidispersión acuosa en ácido poliestirénsulfónico (PSS), conocida como PEDOT:PSS. Se

seguirán ambos métodos de polimerización para obtener tanto el PEDOT como el PEDOT:PSS y posteriormente,

el producto resultante será caracterizado utilizando diversas técnicas para identificar sus propiedades ópticas,

eléctricas y estructurales.

Introducción

Los polímeros conductores fueron descubiertos en 1977, cuando fue sintetizado el Poliacetileno dopado por Alan J.

Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa, este hallazgo los hizo acreedores al premio Nobel de Química

en el año 2000[1][2]. Fue a partir de ese momento en el que se empezaron a desarrollar los polímeros conductores

como el polipirrol, la polianilina y los politiofenos. El poli(3,4-etiléndioxitiofeno) mejor conocido como el

PEDOT, fue desarrollado por los laboratorios de BAYER AG en Alemania, este presenta propiedades muy

interesantes como una alta conductividad, además de que cuando es depositada en una película esta presenta

transparencia y estabilidad en el estado oxidado[3].

Una de las principales desventajas que presenta el PEDOT es su insolubilidad en distintos solventes, lo que limita

su rango de aplicaciones. Esto se solucionó cuando se le añadió a la mezcla un compuesto policatiónico conocido

como ácido poliestiréno sulfónico, conocido comúnmente por sus abreviaturas como PSS, éste compuesto es

soluble en agua y transparente, por lo que al dispersarlo durante la polimerización del PEDOT, se forma una

polidispersión conocida como PEDOT:PSS este a diferencia del PEDOT es soluble en agua, esto a coste de una

disminución de la conductividad. Estas películas presentan una estabilidad térmica y trasparencia cuando este

compuesto es depositado en una película¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.[5]. Comercialmente

este producto ahora es conocido con el nombre de CLEVIOSTM

P.

Metodología

La polimerización del 3,4-etiléndioxitiofeno se realizó por el método de oxidación química utilizando una solución

alcohólica de para-toluensulfonato de hierro que es utilizado como agente oxidante y contraíon. Posteriormente la

muestra es depositada en un sustrato de vidrio y posteriormente es sometida a un proceso de secado donde se

observa un cambio gradual hacia un color azul oscuro característico de PEDOT en estado oxidado. Posteriormente





se somete a un lavado para remover sales de hierro no deseables en la reacción para obtener finalmente la película

conductora.

Para la síntesis de la dispersión PEDOT:PSS consiste en preparar una solución acuosa que contenga el monómero

EDOT, el ácido poliestirénsulfónico, sulfato férrico y el persulfato de sodio que actuará como agente oxidante, esta

mezcla será agitada por 24 horas para después ser añadida cierta cantidad de resina de intercambio iónico aniónica

débil y catiónica fuerte para remover los íones indeseables, posteriormente se le dará un calentamiento para obtener

una polidispersión conocida como PEDOT:PSS.

Resultados

En este trabajo se utilizaron técnicas de caracterización como Espectroscopía Raman para identificar los modos

vibracionales característicos de estos polímeros, además también fue utilizada la técnica de difracción de Rayos X

para identificar la estructura cristalina de los mismos.

500 750 1000 1250 1500 1750

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Inte

nsity (

U.A

.)

Raman Shift (cm.1)

PEDOT:PSS

10 20 30 40 50

20

40

60

80

100In

ten

sity (

U.A

.)

Angle (2 )

PEDOT

Figura 1.- Espectro Raman del PEDOT:PSS Figura 2. DRX del PEDOT

Conclusiones

Las técnicas de caracterización hasta el momento utilizadas indican la formación del polímero PEDOT y la

polidispersión PEDOT:PSS. Se busca seguir perfeccionando el método y con la ayuda de otras técnicas de

caracterización identificar otras propiedades de estos compuestos como corroborar sus propiedades de estructura

química con ayuda de otras técnicas espectroscópicas, también es importante identificar las propiedades ópticas y

eléctricas de este compuesto.

Referencias 1. C. K. Chiang, C. R. Fincher, Jr., Y. W. Park, A. J. Heeger, H. Shirakawa, E. J. Louis,S. C. Gau, and A. G. MacDiarmid,

“Electrical conductivity in doped polyacetylene”. Phys Rev Lett, Vol 39, pp.1098–1101, (1977)

2. H. Shirakawa, E. J. Louis, A. G. MacDiarmid, C. K. Chiang, and A. J. Heeger.1977. “Synthesis of electrically conducting

organic polymers: Halogen derivatives of polyacetylene, (CH)x”. J. Chem Soc, Chem Commun 578–580, Num 16, (1977).

3. De Leeuw, D. M., Kraakman, P. A., Bongaerts, P. F. G., Mutsaers, C. M. J., & Klaassen, D. B. M. “Electroplating of conductive

polymers for the metallization of insulators”. Synthetic metals, Vol. 66, 263-273, (1994).

4. a)Bayer AG, Eur. Patent 440 957, 1991. b) Agfa Gevaert, Eur. Patent 564 911, 1993.





NANOCOMPOSITO TiO2/POLIPIRROL FOTOACTIVO CON LUZ VISIBLE SINTETIZADO POR

POLIMERIZACIÓN EN HETEROFASE Y CON DIFERENTE TENSOACTIVO

Blanca E. Castillo-Reyes1, Víctor M. Ovando-Medina

2, Pedro A. Alonso-Davila

1, Miguel A. Corona-Rivera

2, Sonia H. Soriano-Perez

1,

Elsa Cervantes-González2

1Centro de Investigación y Estudios de Posgrado, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Dr. Manuel Nava No. 6

Zona Universitaria, San Luis Potosí, S.L.P., México 78210: [email protected] 2Departamento de Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera a Cedral KM

5+600, San José de las Trojes, Matehuala, SLP, México 78700

Resumen

Nanocompositos de TiO2/polipirrol fueron sintetizados por polimerización en heterofase en lotes (B) y

semicontinuo (SB) usando tres diferentes tensoactivos: bis-2-etilhexil sulfosuccinato de sodio (AOT), bromuro de

hexadeciltrimetilamonio (CTAB), y dodecilsulfato de sodio (SDS) y como agente oxidante persulfato de amonio.

Se caracterizaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), Espectroscopia infrarroja (FTIR), Raman,

Difracción de rayos X y voltametría cíclica. Las nanopartículas de TiO2/polipirrol se probaron como

fotocatalizador bajo luz visible en la degradación de azul de metileno. Se concluyó que el modo de polimerización

y el tipo de surfactante, usado como un agente estabilizante, tienen un fuerte efecto sobre la actividad fotocatalítica

de los materiales. Se obtuvieron los mejores resultados cuando se usó SDS y polimerización en el modo de SB. El

porcentaje de la fotodegradación bajo luz visible después de 15 minutos fue la siguiente: 35% de TiO2, CTAB-B

42%, CTAB-SB 62%, AOT-B 79%, SDS-B 87%, AOT-SB 92%, y SDS SB 99.3%.

Introducción

Los nanocompositos de materiales inorgánicos/polímeros conductores pueden ser sintetizados por polimerización

en microemulsión porque se obtienen nanopartículas poliméricas con alto peso molecular y microestructuras que

influyen en las propiedades del polímero [1]. El Polipirrol (PPy) es un polímero conductor muy importante por sus

propiedades de alta conductividad eléctrica, estabilidad térmica y estabilidad ambiental [2]. El objetivo de este

trabajo fue la síntesis y caracterización de nanopartículas de TiO2/Polipirrol utilizando tres tensoactivos: dodecil

sulfato de sodio (SDS), bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) y dioctil sulfosuccinato de sodio (AOT) y

variando el proceso de polimerización y estudiar el desempeño en la fotodegradación del colorante azul de

metileno bajo irradiación con luz visible.

Metodología

Para la síntesis de nanopartículas de TiO2/PPy se mezclaron H2O con tensioactivo y TiO2 (DP25), después se

adicionó persulfato de amonio disuelto en agua. En la polimerización por lotes (B), se añadieron 0.4 g de pirrol y

en semicontinuo (SB) se adicionó con una bomba de dosificación a una velocidad de 0.0133 g/min. El tiempo de

reacción fue de 2 hrs. Las nanopartículas se precipitaron con metanol y secaron a 60 °C. Se caracterizaron por las

técnicas antes mencionadas. Las pruebas de fotodegradación se realizaron con colorante azul de metileno de 20

mg/L con cargas de TiO2/PPy entre 150 a 190 mg, calculado a partir de la conversión de PPy y se dispersaron en

50 ml de colorante. La irradiación fue con luz visible.

Resultados

En la figura 1a y 1b, se muestran los picos de absorción de las cadenas de PPy. El pico a 1450 cm-1

se atribuye al

anillo C-C de estiramiento; el pico alrededor de 1540 cm-1

se debe a estiramientos C=C; y los picos a 1310 y 1180

cm-1

se deben a C-H en el plano y vibraciones de estiramiento C-N, respectivamente [3]. Las nanopartículas que

mostraron mayor valor de conductividad fueron las sintetizadas con SDS-SB.





Figura 1. Espectros FTIR de las nanopartículas

de TiO2/PPy obtenidas con diferente tensoactivo

en batch (a) y semibatch (b).

Figura 2. Cinéticas de fotodegradación del azul de metileno bajo

irradiación con luz visible (a) y con luz UV (b).

Las relaciones de las concentraciones C/C0 vs tiempo de las soluciones de azul de metileno durante la

fotodegradación usando los materiales de TiO2/PPy se muestran en la figura 2. El porcentaje de fotodegradación

bajo luz visible después de 15 minutos se observan en las gráficas. Con el material SDS-SB se obtuvo la mayor

eficiencia de degradación en luz visible, por lo tanto se estudió el efecto de la variación de la concentración del

colorante y la variación de la carga del catalizador, observando que entre menor sea la concentración de colorante

la eficiencia aumenta y cuan menor sean la carga del catalizador la eficiencia de la degradación disminuye.

Conclusiones

El tipo de agente tensioactivo y el modo de polimerización afectaron la morfología de las nanopartículas, la

conductividad del polímero y el desempeño fotocatalítico. La mayor actividad fotocatalítica en la degradación de

azul de metileno fue con TiO2/PPy sintetizadó con SDS y en modo SB logrando un 99% de la fotodegradación en

comparación con el TiO2, que alcanzó sólo el 35% de la fotodegradación bajo irradiación con luz visible.

Referencias [1]Herrera J.R., Peralta R.D., López R.G., Cesteros L.C., Mendizábal E., Puig J.E. Polymer 44:1795-1802 (2003).

[2]Oliveira A., Oliveira H. Polym. Bull. 70: 579–591 (2013).

[3]Liu Y, Chu Y, Yang L. Mater Chem Phys 98:304–308 (2006).





SÍNTESIS DE NANO-HIDROGELES DE POLIACRILAMIDA MEDIANTE POLIMERIZACIÓN EN

MICROEMULSIÓN INVERSA

Cándida Anahy Cisneros-Covarrubias

a, Miguel Ángel Corona-Rivera

a, Elsa Cervantes-González

a

a Departamento de Ingeniería Química, COARA – Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera a Cedral Km 5+600, San José de

las Trojes, Matehuala, S.L.P., 78700, México.

[email protected]

Palabras claves: Microemulsión, nano-hidrogeles, poliacrilamida.

Resumen

En este trabajo se realizó la síntesis de nano-hidrogeles de poliacrilamida mediante polimerización en

microemulsión inversa. Se estudió el efecto de utilizar diferentes iniciadores en las polimerizaciones y el efecto

que tiene el hexanol como co-tensoactivo. Los resultados muestran que con los iniciadores: peróxido de benzoilo

(PB), persulfato de amonio (APS) y dihidrocloruro de 2,2-azobis(amidinopropano) (V-50) se obtuvieron

microemulsiones estables empleando una relación en peso de AOT/tolueno de 15:85 con una conversión de

acrilamida de 95, 92 y 99% respectivamente, además, se obtuvieron diámetros de partícula (Dp) menores a 100

nm. Sin embargo, con persulfato de potasio (KPS) la microemulsión fue inestable y al adicionar hexanol las

conversiones disminuyen y los Dp aumentan. En el proceso semicontinuo se obtienen microemulsiones estables

con V-50 y PB, conversiones mayores a 93% y Dp entre 100 y 200 nm.

Introducción

Los hidrogeles son cadenas de polímero de origen natural o sintético unidas o entrecruzadas a través de enlaces

covalentes y no covalentes, adquiriendo la forma de una red tridimensional capaz de absorber gran cantidad de

líquidos a través del hinchamiento de su estructura, permaneciendo insolubles y sin perder su forma original, es

decir, son sistemas que pueden almacenar en su interior moléculas de bajo peso molecular [1]. Entre sus variadas

aplicaciones se encuentran: dosificación de nutrientes en plantas y cultivos, lentes de contacto, membranas de

hemodiálisis, pañales y liberación controlada de fármacos, siendo ésta última una de las líneas de investigación

más prometedoras hoy en día [2].

Metodología

Se utilizó acrilamida (AAm) como monómero, N,N’-metilenbisacrilamida (NMBA) como entrecruzante y tolueno

como fase continua, agua destilada, sal sódica del sulfosuccinato de bis (2-etilhexilo) (AOT) como surfactante,

persulfato de amonio (APS), dihidrocloruro de 2,2-azobis(amidinopropano) (V-50), persulfato de potasio (KPS) y

peróxido de benzoilo (PB) como iniciadores. Las reacciones se realizaron en un proceso en lotes en un reactor de

vidrio con chaqueta de enfriamiento/calentamiento y con capacidad de 250 ml, empleando agitación mecánica

constante y una temperatura de 70 ºC. El surfactante y el tolueno fueron puestos en el reactor, posteriormente se

agregó el entrecruzante, monómero y agua, se burbujeo argón durante todo el tiempo de reacción. Finalmente, se

agregó el iniciador para dar inicio a la polimerización, dejándola reaccionar durante 3 horas. Además del proceso

en lotes, también se llevaron a cabo polimerizaciones en proceso semicontinuo (Ver tabla 1). Las conversiones de

acrilamida se obtuvieron mediante gravimetría después de dializar cada muestra y las muestras finales de los látices

poliméricos fueron analizadas mediante dispersión cuasielástica de luz (QLLS) para obtener el Dp.

Tabla 1. Composición de las reacciones de polimerización en microemulsión inversa en lotes

RX Reacciones en lotes Reacciones en lotes con hexanol Reacciones en semicontinuo

Tolueno 80.75 g 85.5 g Tolueno 80.75 g






Surfactante 14.25 g 9.5 g 14.25 g

Agua 5 g 5 g 25 g

Monómero 2.5 g 2.5 g 25 g

Entrecruzante 0.025 g 0.025 g 0.25 g

Iniciador 0.025 g 0.025 g 0.25 g

Co-surfactante ----- 3.16 g -----

Resultados

En las reacciones en lotes se obtuvieron microemulsiones inversas estables empleando los iniciadores V-50, APS y

PB, con respecto al KPS mientras avanzaba la reacción ésta precipitaba obteniéndose un hidrogel, esto se debe a la

temperatura de descomposición de los iniciadores. El KPS empieza a generar la mayor cantidad de radicales libres

a 40 °C, por lo tanto, a la temperatura de reacción (70 °C) se tiene gran cantidad de radicales libres lo cual provoca

que la polimerización se lleve a cabo muy rápido obteniéndose la precipitación y formación del hidrogel. Al

adicionar hexanol como co-tensoactivo las conversiones disminuyen y los Dp aumentan. En el proceso

semicontinuo se obtienen microemulsiones estables con PB y V-50 variando la velocidad de adición (Ra) de

monómero, entrecruzante y agua en 0.1 ml/min y 0.2 ml/min. la tabla 2 muestra los resultados de ambos procesos.

Tabla 2. Resultados de las polimerizaciones en microemulsión inversa de los procesos en lotes y semicontinuo

Rxn

Temperatura

de

descomposición

Sin hexanol Con hexanol Semicontinuo

Estable Conversión

(%)

Dp

(nm) Estable

Conversión

(%)

Dp

(nm) Rxn

Conversión

(%)

Dp

(nm)

APS 50 °C Si 92 39 Si 84 120 PB

0.1ml/min 93.9 147.3

V-50 65 °C Si 99 99.5 Si 81 150 PB

0.2ml/min 94.3 125.4

PB 70 °C Si 95 87 Si 80 380 V-50

0.1ml/min 99 208.7

KPS 40 °C No ----- ----- No ----- ----- V-50

0.2ml/min 100 104.5

Conclusiones

Mediante la polimerización en microemulsión inversa, fue posible obtener látices estables empleando un

surfactante aniónico (AOT) y V-50 y PB como iniciadores. Se observó que al adicionar hexanol a la

microemulsión se obtienen menores conversiones y el Dp aumenta, debido a que tenemos menor concentración de

AOT y por lo tanto menos micelas. En las reacciones en semicontinuo se logra aumentar la relación

polímero/surfactante al utilizar PB. Además se puede observar que los tamaños de partícula aumentan cuando las

reacciones de polimerización fueron en semicontinuo, debido a que tenemos mayor cantidad de polímero por

partícula, comparado con las reacciones por lotes.

Agradecimientos: Al proyecto CONACYT de la convocatoria Ciencia Básica: CB-169444.

Referencias 1. Muñoz G. A., Zuluaga F. “Síntesis de hidrogeles a partir de acrilamida y ácido alilmalónico y su utilización en la liberación

controlada de fármacos”. Rev. Acad. Colomb. Cienc. Vol. 33, pp. 539-548, (2009).





2. Nuño Donlucas S. M., Sánchez Díaz J. C., Rabelero M., Cortés Ortega J., Luhrs Olmos C. C., Fernández Escamilla V. V.,

Mendizábal E., Puig J. E. “Microstructured polyacrylamide hydrogels made with hydrophobic nanoparticles” Journal of Colloid and

Interface Science. Vol. 270, pp. 94-98, (2004).

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002197970300818X





REUTILIZACIÓN DE POLIURETANOS RESIDUALES Martha Alejandra Cerpa Gallegos

a, Diana Marisol Figueroa Flores

b, Ana María López Salgado

c,

José Andrés García López a, Sergio Isaac Campos Aguado

a, Esteban González Medina

d y Myrna Daniela Barrientos Almaguer

e

a Divisiones de Máquinas Herramienta y Manufactura de Plásticos,

b Informático y

c Ciencias Básicas Nivel Ingeniería,

d División de

control automático. Centro de Enseñanza Técnica Industrial, Plantel Colomos, Nueva Escocia No. 1885, Guadalajara, Jalisco, Código

Postal 44620 Segunda Sección, México. e Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco, Código Postal 44840, México

Palabras claves: Poliuretano, reutilización, residuales.

Resumen

Las necesidades del mundo actual cada vez están más dirigidas a reutilizar, reciclar y reducir los materiales de

desecho derivados de procesos industriales, lo cual represente beneficios tanto ambientales como monetarios. En

este sentido los materiales poliméricos que se producen en gran volumen, han cobrado interés como punto de

estudio sobretodo en el reciclado [1], siendo uno de estos el poliuretano. Por otro lado los poliuretanos son

materiales poliméricos cuya gama de aplicaciones industriales es muy amplia debido a sus propiedades de

flexibilidad, elevada resistencia al impacto y durabilidad. En la industria biomédica están cobrando importancia por

ser biodegradables y no tóxicos [2], entre sus aplicaciones médicas destacan en la fabricación de parches, apósitos

[3], catéteres y microcápsulas [4].

En el presente trabajo se llevaron a cabo ciclos de degradación térmica y de foto envejecimiento de poliuretanos

derivados de la industria del calzado, los materiales fueron sometidos a degradación por períodos cortos y

prolongados, durante los cuales se llevó a cabo caracterización óptica y de desgaste para las superficies. Se

lograron degradar las muestras de poliuretano, así mismo sus propiedades se vieron afectadas después de este

proceso. Se lograron obtener formulaciones de poliuretanos a partir de desechos industriales.

Introducción

Las técnicas más utilizadas para tratar residuos sólidos poliméricos son el reciclaje, el compostaje, la incineración y

el relleno sanitario. Investigaciones sobre la pirólisis de poliuretanos concluyen que se producen compuestos

poliaromáticos y radicales libres que pueden ser contenidos y atrapados, también se pueden producir compuestos

como isocianatos que pueden generar problemas a la salud y al ambiente [1].

En afán de ser más amigables con el ambiente, este ramo industrial ha mostrado su interés por reincorporar los

residuos de poliuretano derivados de sus procesos industriales, por tal motivo aquí se presentan los resultados

obtenidos en la reutilización de residuos de procesos industriales.

Los materiales poliméricos que se producen en gran volumen, han cobrado interés como punto de estudio

sobretodo en el reciclado [2], los poliuretanos son materiales poliméricos cuya gama de aplicaciones industriales es

muy amplia debido a sus propiedades de flexibilidad, elevada resistencia al impacto y durabilidad. En la industria

biomédica están cobrando importancia por ser biodegradables y no tóxicos [3], entre sus aplicaciones médicas

destacan en la fabricación de parches, apósitos [4], catéteres y microcápsulas [5].

Metodología Para el presente trabajo se ensayaron pruebas de degradación por ataque de solvente, térmica y abrasión, por exposición a luz

UV e Infrarroja, para evaluar el comportamiento de los pliuretanos residuales de la industria del calzado. Para cada prueba se

cortaron las probetas y se pesaron de acuerdo a los requerimientos del industrial. Para la degradación por solventes se





colocaron las probetas en viales con Tolueno al 99% (Aldrich) y Acetona al 99% (Hycel), durante tiempos cortos y

prolongados, ver Gráficos 1 y 2. La degradación térmica se llevó a cabo en un baño con agua a 60 ºC, controlada por un

equipo TermoHake de la marca PolyScience* a tiempos cortos y prolongados, ver Gráfico 3. La prueba de desgaste por

abrasión se llevó a cabo antes y después de la degradación en un equipo de Industrias HP, norma DIN 53516, ver Gráfico 4.

El ensayo de degradación por exposición a la luz UV se llevó a cabo en una cámara cerrada con lámpara UVGL-25, 254/365

nm UV 4 Watt. Y en una cámara cerrada con lámpara Infrarroja Osram TheraTherm de 125 V, 250 W. Los tiempos de

exposición fueron de 1 hora para UV y de 5 a 10 minutos para Infrarroja, una vez evaluado el comportamiento se procedió a

la formulación para la reutilización de los residuos en nuevas formulaciones.

Resultados En general los materiales se vieron afectados por el solvente mostrando un aumento en el peso que tiende a ser gradual y que

es debido al hinchamiento de la matriz por el solvente, en cuanto a la degradación térmica; la matriz presento un ligero

aumento en el peso debido la absorción del agua destilada al momento de ser calentada. También se observo que el material

presento más porosidad que en un principio, para la abrasión en general el material presento perdida en peso. Los

poliuretanos tanto residuales mostraron sensibilidad a la luz UV e Infrarroja. Se logró la reincorporación de poliuretanos

residuales a nuevas formulaciones. Observar Figuras 1 y 2.

Figura 1.- Suela de poliuretano obtenida a partir de

residuos. Figura 2. Suela compuesta obtenida a partir de residuos.

Conclusiones

Los materiales una vez sometidos a las pruebas de degradación mostraron cambios en su estructura, a partir de

estos se realizaron nuevas formulaciones para la industria, logrando la incorporación del 30% de sus desechos de

sus procesos (purga y suela de descecho). Disminuyendo con lo anterior los espacios de almacenamiento de

desechos así como tambien generación de recursos a partir de los poliuretanos residuales.

Referencias 1. G. A. Hincapié Llanos, M. E. Ramírez Cardona, Rev. Bio. Agro, 7, 2 (2009)

2. T. Thomson Polyurethanes as Specialty Chemicals. CRC,(2004).

3. H. Sheikh. International Journal of Adhesion and Adhesives. 20, 299-304, (2000).

4. I. Gutiérrez, A. Sagrador Rasero, F. Pérez Hernández, FAP, 2 (3), 89, (2004).

5. J. H. Park, M. Ye, K. Park, J. Molecules,10, 151, (2005).


FORMULACIÓN DE NANOCOMPOSITO A BASE DE POLIMETIL-

METACRILATO Y NANO PARTÍCULAS DE PLATA

V.Campos Iibarra1, FacundoRuiz

1

Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Facultad de Ciencias. Laboratorio de

Caracterización de Materiales, San Luis Potosí, México,

Introducción. Los nanocompositos son materiales que se formulan con estructuras

nanometricas, mostrando cambios drásticos en sus materiales bases, por ejemplo mayor

resistencia mecánica, mejor resistencia a altas temperaturas, propiedades antimicrobianas,

magnéticas y eléctricas, etc. Por otro lado, los polímeros biomédicos presentan en su

superficie formación de crecimientos microbianos conocidos como biopeliculas que se

relacionan con biodegradación del material e infecciones agregadas, como son las infecciones

nosocomiales y algunas localizadas en cavidad oral. Mas aún, Staphylococcus aureus y

Escherichia coli han sido relacionados a infecciones asociadas con implantes dentales y

catéteres urinarios respectivamente. Para contrarrestar este efecto, las nanoparticulas de plata

han sido utilizadas para modificar las superficies de polímeros biomédicos por sus

propiedades antimicrobianas y se han propuesto como un nanocomposito antiséptico, con

buena biocompatibilidad Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar el efecto

antimicrobiano de un nocompuesto a base de Polimetil-metacrilato con nanoparticulas de

plata (PMMA/AgNps) usando dos especies de importancia médica. Metodo: Las AgNps

fueron sintetizadas por metodo de reducción química y el tamaño promedio de particular de

AgNps fue 15 nm. Las partículas fueron caracterizadas por TEM, DLS y espectroscopia

UV/Vis. Para la formulación del nanocompuesto, impregnamos la superficie de PMMA con

AgNps. Se caracterizo el nanocomposito por medio de AFM, XRD y perfilometria.

Determinamos la susceptibilidad antimicrobiana por medio del ensayo antimicrobiano JIS

Z2801:2010, usando S. aureus y E. coli como cepas de referencia. Resultados. Los

nanocompositos mostraron actividad antimicrobiana del 99% y 95.3% para cada bacteria

respectivamente. Además los análisis en AFM muestran un tamaño promedio de partículas de

14 ± 1 nm. Conclusiones. Estos resultados sugieren que los nanocompositos a base de

PMMA/Ag presentan actividad antimicobiana para ambas bacterias. Aunado a esto, las

nanoparticulas se observaron bien dispersas en la superficie polimética.









COMPÓSITO DE α-CELULOSA Y POLIPIRROL LINEAL SEMICONDUCTOR PARA REMOCIÓN DE

COLORANTES AZO EN SOLUCIÓN ACUOSA

Cindy Pamela, Díaz Hernández; Víctor Manuel, Ovando Medina.

Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano (COARA), Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Carretera a Cedral

KM 5+600, Ejido San José de las Trojes, Matehuala, S.L.P., MÉXICO; [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se realizó el recubrimiento de α-celulosa con polipirrol semiconductor para ser utilizado como

compósito adsorbente en la remoción de los colorantes rojo reactivo 120 y naranja reactivo 16 presentes en

soluciones acuosas. El compósito adsorbente fue caracterizado mediante espectroscopia UV/Vis, voltametría

cíclica y determinación de conductividad mediante el método de cuatro puntas. La capacidad de remoción de

colorantes se determinó mediante ensayos de absorción en lotes para obtener las respectivas isotermas de

adsorción. Se observó que el material tiene una capacidad de remoción de 23 mg/g de adsorbente a una

concentración de equilibrio de 500 mg/L para el colorante rojo reactivo 120, mientras que para el colorante naranja

reactivo 16 los respectivos valores fueron de 22.5 mg/g de adsorbente a 500 mg/L de concentración de equilibrio.

INTRODUCCIÓN

Los colorantes son sustancias orgánicas fluorescentes o de color intenso que imparten color a una sustancia o bien

a un sustrato por medio de una absorción selectiva de luz. Estas sustancias son muy persistentes en las aguas

residuales, representando un problema muy grave de contaminación, ya que no disminuyen aun después de un

tratamiento convencional. Los colorantes se encuentran en descargas de las industrias textil, del curtido y en las de

su propia producción [1]. A los colorantes de tipo azo corresponde más del 50% de los utilizados en el mercado, de

los que existen aproximadamente 3000 tipos [2]. Los colorantes azo son compuestos orgánicos sintéticos que se

caracterizan por la presencia de un grupo cromóforo (-N=N-). Este grupo esta unido por un lado a un núcleo

aromático o heterocíclico, y por el otro lado puede estar unido a una molécula insaturada de tipo cíclica,

heterocíclica o alifática [3]

La decoloración de los efluentes textiles han recibido una atención considerable en los últimos años, tales como la

precipitación química, adsorción sobre carbón activado y adsorbentes naturales. La adsorción es un proceso simple,

económico y con alta eficiencia comparándolo con otros procesos fisicoquímicos. Las interacciones

intermoleculares de importancia en la química superficial entre el adsorbato y el adsorbente son: reacciones

químicas con la superficie (hidrólisis, complejación, intercambio iónico, formación de enlaces de hidrógeno),

interacciones eléctricas en la superficie (interacciones electrostáticas o interacciones de polarización), e

interacciones con el disolvente (como la expulsión hidrofóbica) [4]. El equilibrio que se establece entre el colorante

en solución y las moléculas adheridas en la superficie del sólido puede ser representado mediante isotermas de

adsorción. Las isotermas de adsorción se definen como la relación matemática entre la masa del soluto retenido por

unidad de masa del adsorbente y la concentración del soluto en la solución cuando se ha alcanzado el equilibrio a

temperatura constante. Entonces la isoterma de adsorción indica cómo las moléculas del adsorbato (en nuestro caso

los colorantes) en cuestión se distribuyen entre la fase líquida y la fase sólida, cuando el proceso de adsorción

alcanza un estado de equilibrio (Hameed et al., 2007).

En este trabajo se obtuvo un compósito a partir del recubrimiento de α-celulosa con polipirrol semiconductor

polimerizado en presencia de un alcohol de cadena corta para controlar la linealidad de la macromolecula de

polipirrol, incrementando así su conductividad. Dicho compósito fue utilizado para la remoción de los colorantes

rojo reactivo 120 y naranja reactivo 16 de soluciones acuosas.





METODOLOGÍA

a) Obtención del compósito de α-celulosa y polipirrol.

El recubrimiento de α-celulosa con polipirrol se llevó a cabo en un vial con capacidad de 40 mL agregando los

reactivos en las cantidades descritas en la tabla 1. Se mezclaron la α-celulosa, agua y etanol se dejaron con

agitación magnética hasta homogenizar para posteriormente poner el pirrol y se continuó la agitación durante 1 h

para que la celulosa se impregnara completamente con el pirrol; posteriormente se agregó el KPS (persulfato de

potasio) y se dejó reaccionar durante 2 h observándose inmediatamente una coloración completamente negra,

indicando la formación del polipirrol. El producto resultante se filtró al vacío y se secó en un horno durante 24 hrs

a 60°C.

b) Caracterización

Al compósito obtenido se le determinó el espectro de UV/Visible mediante barridos entre 190 y 950 nm en un

espectrofotómetro de absorción marca Thermo Scientific (Genesis 10S UV/Vis), para lo cual se dispersaron 0.012

g de compósito en 3.0 g de agua destilada). Para caracterizar les propiedades eléctricas del material, se realizaron

pruebas de voltametría cíclica con un potencistato/galvanostato marca GAMRY (300) en una celda de vidrio

enchaquetada con tres bocas; se usó un electrodo de trabajo de disco platino, un contra-electrodo de alambre de

platino y como electrodo de referencia uno de Ag/AgCl. Las pruebas se realizaron dispersando 0.051 g de

compósito en 100 g de agua destilada, empleando 0.8740 g de sulfato de potasio como electrólito de fondo (Figura

1) y se emplearon velocidades de barrido de 50, 100 y 200 mV/s en un rango de -0.5 a +0.5 V. La conductividad

del compósito fue determinada mediante el método de cuatro puntas en un multímetro de alta resistencia marca

Keithley (2400).

c) Pruebas de absorción de colorantes de rojo reactivo 120 y naranja reactivo 16

Para las pruebas de adsorción de colorantes se prepararon soluciones estándar de cada colorante a 1000 mg/L, de la

cual se tomaron alícuotas para preparar diferentes concentraciones y se determinaron las curvas de calibración

mediante un espectrofotómetro de UV/Vis, leyendo las absorbancias a una longitud de onda de 535 nm para el

colorante rojo reactivo 120 y 494 nm para el naranja reactivo 16. La adsorción de colorantes se hicieron colocando

0.1 g de compósito en 35 mL de solución de colorante de concentración conocida y se dejaron saturar durante 5

días a 25 °C y se determinaron sus concentraciones finales. La masa de colorante adsorbida por gramo de

compósito se calculó mediante un balance de masa.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

El espectro de adsorción de UV/Vis del compósito de α-celulosa con polipirrol semiconductor en donde puede

verse claramente una banda de absorción entre los 350 y 600 nm con un máximo a los 460 nm. Esta banda está

asociada con interacciones electrónicas del polipirrol de las nubes - * (enlace-antienlace) y es un indicativo de la

linealidad de la macromolécula de polipirrol. Tal como lo describen Ovando y cols. (2011), la presencia de

alcoholes de cadena corta afecta la estructura del polímero resultante. La Figura 3a describe el mecanismo de la

oxidación química del pirrol. El paso de iniciación implica la oxidación del monómero de pirrol y la formación del

radical-catión (C4NH5+) y el acoplamiento de dos de estos radicales dando un dímero seguido de una

desprotonación generando un bi-pirrol. El bi-pirrol es re-oxidado y se acopla con otros radicales-cationes. Este

proceso se repite continuamente durante la etapa de propagación. La terminación ocurre mediante ataque

nucleofílico de moléculas de agua o impurezas sobre la cadena polimérica. Es posible obtener diferentes

estructuras de las cadenas de PPy durante la polimerización por oxidación química. En el caso de acoplameintos





monómero-monómero, los protones en las posiciones α son eliminados más fácilmente que los de las posiciones β.

Los acoplamientos α-α son los que mayormente se dan y conducen a cadenas de PPy lineales, lo cual provee un

alto grado de conjugación (interacciones π−π*), dando como resultado mayor conductividad. Contrariamente, los

acoplamientos α–β conducen a la formación de cadenas de PPy ramificadas, interrumpiendo la linearidad y

planaridad de las cadenas de PPy. La conductividad del compósito medida por el método de cuatro puntas fue de

4×10-3

ohm/m, es cual es un valor relativamente bajo y se debe a que la cantidad de PPy presente en el compósito

fue de solamente 7% en peso.

Las curvas de voltametría cíclica fueron obtenidas a 100, 200 y 300 mV/s de velocidades de barrido. En dicha

figura puede verse la transición redox del material y que dicha transición ocurre a un potencial de 0.35 mV,

independientemente de la velocidad de barrido. Johnston y cols. (2005) reportan el recubrimiento de fibras de papel

filtro con PPy polimerizado en presencia de FeCl3 y persulfato de amonio como oxidantes. Ellos observaron de sus

pruebas de voltametrá cíclica que a una mayor velocidad de barrido, el pico catódico que indica la transición redox

del material aparece a un mayor potencial (voltaje), por lo que concluyeron que la celulosa del papel filtro participa

en el proceso de oxido-reducción, lo que a su vez es un indicativo de que el PPy y la celulosa estan químicamente

unidos probablemente através de los grupos hidroxilos de la celulosa. Como puede verse en la Figura 4, el

comportamiento descrito no fue observado en nuestro compósito, sin embargo, puede observarse un alto grado de

electro-actividad del compósito, con un pico de oxidación a +0.28 V y un pico de reducción a -0.2 V.

La Figura 5, muestra las isotermas de adsorción de los colorantes rojo reactivo 120 (5a) y naranja reactivo 16 (5b).

Puede verse que el modelo de la Isoterma de Freundlich es capaz de representar los datos experimentales de

adsorción. Cuando se probó el modelo Langmuir, no se obtuvo un buen ajuste de los datos experimentales. El bien

sabido que el modelo de Langmuir asume que la adsorción ocurre exclusivamente en sitios específicos localizados

sobre la superficie del adsorbente, únicamente una molécula del adsorbato (colorante) se adsorbe sobre cada sitio,

no existe interacción entre las moléculas adsorbidas adyacente y el calor de adsorción es el mismo para todos los

sitios. Por otro lado, el modelo Freundlich se puede aplicar a adsorbentes que tienen superficies energéticamente

heterogéneas y el modelo puede obtenerse teóricamente suponiendo que la distribución de la energía de adsorción

en los sitios activos del adsorbente es esencialmente de tipo exponencial; es decir, la superficie del adsorbente es

energéticamente heterogénea. Matemáticamente se expresa como:

En donde q es la cantidad de colorante adsorbida en mg/g de adsorbente, Ceq es la concentración de equilibrio de la

solución (al final de la adsorción) y k y n son parámetros constantes del modelo. Los valores de k y n obtenidos

para los colorantes rojo reactivo 120 y naranja reactivo 16 fueron 1.55 con 2.30 y 1.62 con 2.36, respectivamente.

Puede observarse también que el modelo tiene un mejor ajuste para los datos correspondientes al naranja reactivo

16.

Figura 5. Isotermas de adsorción para el rojo reactivo 120 y naranja rectivo 16.

0

10

20

30

40

0 200 400 600 800 1000

q, m

g/g

Concentración de equilibrio, …

Experimentales

(a)

0

10

20

30

40

0 200 400 600 800 1000

q, m

g/g

Concentración de equilibrio, mg/L

Experimentales

(b)





CONCLUSIONES

Se observó que el compósito obtenido es útil en la remoción de los colorantes rojo reactivo 120 y naranja reactivo

16 y que las isotermas de adsorción fueron bien representadas mediante el modelo Freundlich. Además el material

tiene una capacidad de remoción de 23 mg/g de adsorbente a una concentración de equilibrio de 500 mg/L para el

colorante rojo reactivo 120, mientras que para el colorante naranja reactivo 16 los respectivos valores fueron de

22.5 mg/g de adsorbente a 500 mg/L de concentración de equilibrio. BIBLIOGRAFIA

[1] Moellen,G.E y Garzón, M.A.2003. Desarrollo de Tecnologías no Convencionales para el tratamiento de efluentes de la fabricación de

colorantes tipo Azo. Anuario Imto.

[2] Bishop P. L. y Jiang H. (1994). Aerobic biodegradation of azo dyes in biofilms. Wat. Sci. Technol. 29. 10-11.Págs. 525-530

[3]Quezada Maribel, Buitrón Germán , BIODEGRADACIÓN AEROBIA DE COLORANTES TIPO AZO (ROJO ÁCIDO 151)

[4] Dabrowsky (2001





ELECTROPOLIMERIZACIÓN DE PIRROL SOBRE PLACAS DE ACERO INOXIDABLE Díaz Hernández, C.P.; Ovando Medina V.M.

Ingeniería Química, Coordinación Académica Región Altiplano (COARA), Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Carretera Cedral

Km. 5+600, Ejido San José de las

Trojes, Matehuala, S.L.P., MEXICO; C.P. 78700.

Palabras claves: Polipirrol, electropolimerización, acero inoxidable, electrodos

RESUMEN

En este trabajo se reporta la obtención de electrodos

de acero inoxidable recubiertos con polipirrol (PPy)

semiconductor para su uso en celdas de combustible

microbianas. El recubrimiento se realizó mediante

electropolimerización de pirrol empleando la técnica

de potencial constante con sulfato de potasio como

electrólito de transporte. El polímero obtenido fue

caracterizado mediante espectroscopia de UV/Vis y

voltametría cíclica. Se observó que al

electropolimerizar a 1.0 V durante 10 minutos el

porcentaje de PPy depositado sobre la placa de acero

inoxidable fue de 0.33%. Mediante esta técnica fue

posible obtener electrodos recubiertos

uniformemente.

INTRODUCCIÓN

Un polímero es una macromolécula que resulta de la

repetición de unidades monoméricas unidas

covalentemente entre a lo largo de la cadena. La

naturaleza del monómero y del tipo de enlace

covalente entre monómeros determina las

propiedades físico-químicas y por tanto el grado de

procesabiidad y propiedades mecánicas del polímero.

[1,2]

En esta última década, el desarrollo de una nueva

clase de polímeros orgánicos, llamados metales

sintéticos, con la remarcable capacidad de conducir

corriente eléctrica presenta un alto potencial para sus

aplicaciones tanto a nivel científico como

tecnológico. Este concepto nuevo sobre los

polímeros, ha concertado a científicos de diferentes

áreas, tales como la química, física, ingeniería

eléctrica, ciencia de los materiales, a trabajar hacía

un objetivo común: controlar las propiedades

eléctricas y mecánicas de estos materiales, resultando

el campo de los polímeros conductores altamente

interdisciplinario. [3] Estos polímeros llamados

también “polímeros inteligentes” se perfilan como

materiales prometedores para la fabricación de celdas

de combustible en términos de su aplicación y

operación, siendo el polipirrol (PPy) uno de ellos. La

razón principal para pretender usar estos polímeros

con este fin, es que presentan una actividad electro

catalítica en muchos casos similar a la del platino [5].

El PPy presenta alta conductividad eléctrica,

estabilidad térmica, resistencia a la oxidación y

relativas propiedades mecánicas, es de fácil

obtención, puede formarse a partir de soluciones

acuosas y en solventes orgánicos [4]. Por otro lado,

con el fin de disminuir costos en la producción de celdas de

combustible, se buscan alternativas con igual o mejor

eficiencia a la de los metales empleados en los

electrodos y un ejemplo de estos son los materiales

compuestos de matriz polimérica conductora [5,6].

De entre todos los polímeros conductores son los

poliheterociclos, especialmente polipirrol (PPi),

politiofeno (PT) y polianilina (PANI), los que

presentan una mayor estabilidad , por ejemplo el

polipirrol, en forma neutra presenta menos resistencia

al paso de iones que el polipirrol en estado oxidado

[7]

La reacción electropolimerización es un proceso

complejo y su mecanismo aún no es completamente

entendido. Se han propuesto una serie de mecanismos

(Guan et al, 1983;. Kim et al,. 1988; Asavapiriyanont

et al, 1984;. Qui & Reynolds, 1992) y son

ampliamente revisión (. Sadki et al 2000; Ansari,

2006 y Pina et al 2011.). Entre ellos, el mecanismo de

Díaz es la más aceptada (Guan et al., 1983) y con el

apoyo de Waltman y Bargon (1984 Y 1985) también.

En este mecanismo, la activación de pirrol (Py) se

produce a través de la transferencia de electrones

desde el monómero que forma una disolución de

catión radical-rica cerca del electrodo en varios pasos





Se a considerado de interés actual profundizar en la

síntesis química de PPy y la investigación de nuevos

materiales compuestos , dado que estos polímeros

presentan una mejor estabilidad eléctrica que la

mayoría de los polímeros conductores. Asimismo el

PPi se muestra particularmente atractivo desde el

punto de vista de las diversas

aplicaciones. La síntesis de este polímero puede

llevarse a cabo tanto química como

electroquímicamente y de cualquiera de las dos

formas se obtiene ya en estado conductor o dopado.

El tipo de materiales compuestos que se preparan en

el laboratorio son del tipo electroquímico.

El recubrimientos sobre la superficie de los metales

por materiales poliméricos han sido ampliamente

utilizado en las industrias de protección de estos

materiales contra la corrosión [8-9].La

electropolimerización es una técnica eficaz para la

superficie recubrimiento de diversos materiales

conductores con una amplia variedad de polímeros

con diversos espesores [10]. Electropolimerización de

conductor polímeros ha sido ampliamente

investigado. Recientemente, electropolimerización de

pirrol sobre sustratos de acero ha sido investigado con

el objetivo de producción uniforme y en

revestimientos fuertemente adherentes. Se encontró

que sólo los sistemas reactivos limitados (incluyendo

electrolitos y dopantes) podrían dar lugar a la

formación de recubrimientos de polipirrol sobre

sustratos de acero. Con el fin de obtener el potencial

de polimerización la electrolito utilizado para ser

capaz de controlar el sustrato de acero durante la

primera etapa de electropolimerización.

METODOLOGIA

a) Síntesis electroquímica para el recubrimiento

Se cortaron dos láminas de acero inoxidable con un

promedio de 0.050m de largo, 0.046m de ancho y

0.001m de espesor, posteriormente se pulieron

manualmente con una lija de trabajo grano entre 100

y 80 para una mejor área de electropolimerización,

para quitar y remover impurezas se lavaron en una

solución de 100ml de agua destilada durante 10min y

después desengrasarlos con otra solución de 100ml de

metanol en 5min.

Para la síntesis electroquímica de recubrimientos de

polipirrol/acero inoxidable electropolimerización de

polipirrol se llevó a cabo mediante el uso de un

Potentiostatic/Galvanostatic Modelo GAMRY 300 y

se preparó una solución acuosa de sulfato de potasio , todas las disoluciones utilizadas fueron preparadas con agua

destilada (204.84g) en 1.3489g de pirrol y 3.4920g de sulfato de

potasio, después se procedió a tomar dos hojas de acero

inoxidable donde una de ellas se utilizó como electrodo de

trabajo y la otra como contra electrodo así como un electrodo de

referencia de Ag/AgC l. La electropolimerización y todos los

ensayos electroquímicos se realizaron en una atmósfera de N2 y

Ar burbujeante durante 90min (marca INFRA para Argon y

PRAYAIR para Nitrógeno comprimido), para desplazar el

oxògeno existente en una matraz de vidrio de

250ml.La Voltametría cíclica se utilizó como la

técnica de coulometría de potencial constante

(constant potential coulometry) a un potencial de 1,0

V, con una velocidad de barrido de 200mV s-1.

Una vez terminada la voltametría cíclica figura 1se

lava la placa con agua destilada y para secar

totalmente el polímero se mete a la estufa durante

30min a 70 C.

b) Caracterización

(Barrido) Después de haber obtenido se le determinó

el espectro de UV/Visible mediante barridos entre

190 y 950 nm en un espectrofotómetro de absorción

marca Thermo Scientific (Genesis 10S UV/Vis), para

lo cual se dispersaron 0.051 g de compósito en 10.0 g

de agua destilada.

(Conductividad)Pasadas 24 hrs después de haber

sacado la placa de la estufa se remueve el polímero y

se pulveriza para compactarla a una presión de 3

bars. . La conductividad del compósito fue

determinada mediante el método de cuatro puntas en

un multímetro de alta resistencia marca Keithley

(2400).

RESULTADOS Y DISCUSIONES.

En este mecanismo, la activación de pirrol (Py) se

produce a través de la transferencia de electrones





desde el monómero que forma una disolución de

catión radical-rica cerca del electrodo en varios pasos.

La propagación continúa a través de las mismas

secuencias: la oxidación, acoplamiento, hasta

desprotonación se forma el producto final de

polímero. El electropolimerización no da el polímero

no conductor neutral, pero su forma de conducir

oxidado (dopado). La final cadena de polímero, de

hecho, lleva una carga positiva cada unidad Py , lo

cual es contador equilibrada por un anión. La

estructura del polímero dopado se puede administrar

como se muestra en la formación de la película

electroquímico a menudo es seguido por la

determinación estequiométrica de la número de

electrones donados por cada molécula. Este valor se

encuentra generalmente para estar en entre 2 y 2,7,

donde 2 electrones sirven en la formación de la

película y el exceso de carga es consumido por la

oxidación del polímero. El paso final en la

polimerización no es clara y diferentes hipótesis han

sido propuesto. Funt y Díaz (1991) creen que la

reacción con agua podría ser responsable de la

polimerización saciar. Mientras que, la calle (1986)

cree que el crecimiento de la cadena se detiene

porque el catión radical se convierte en relativamente

no reactivo hacia la propagación de la cadena o

porque la cadena reactiva termina convertido

estéricamente bloqueado.

El espectro de adsorción de UV/Vis del material de

polipirrol semiconductor en donde puede verse

claramente una banda de absorción entre los 260 a

900 nm con un máximo a los 280 nm que. indica que

las placas obtenidas, son materiales semiconductores

con aplicación en intercambio iónico .

La Figura 1. Típica curva de voltaje-tiempo de la electrodo de

acero inoxidable.

En este trabajo de investigación, (Figura 1). Esto

podría ser debido para pre pasivación del acero

inoxidable antes del tratamiento de polimerización.

La primera etapa de esta está relacionada a la

disolución de acero inoxidable y el segundo etapa

está relacionada con el proceso de polimerización. , y

luego el potencial se mantiene constante en la

segunda etapa.

El aumento del potencial en la primera de la segunda

etapa está relacionada con la nucleación de polímero

sobre la superficie. Después de la nucleación del

potencial será constante y igual al potencial de

polimerización de pirrol, o ambos de ellos. En este

potencial constante, la electropolimerización

continúa.

La conductividad del compósito medida por el

método de cuatro puntas fue de 0.1116 s/m

Figura 2. Curva de Potencial vs tiempo

Como se puede observar en la figura 2 el potencial es

crecientemente exponencial con respecto al tiempo

0,00E+00

2,00E-01

4,00E-01

6,00E-01

8,00E-01

1,00E+00

1,20E+00

1,40E+00

1,60E+00

019

,99

9539

,99

959

,99

8579

,99

899

,99

811

9,9

9713

9,9

9715

9,9

9617

9,9

9519

9,9

9521

9,9

9523

9,9

9425

9,9

9427

9,9

9329

9,9

9331

9,9

9233

9,9

9235

9,9

9137

9,9

9139

9,9

941

9,9

943

9,9

8945

9,9

8947

9,9

8849

9,9

8851

9,9

8753

9,9

8755

9,9

8657

9,9

8659

9,9

85

0

100

200

300

400

0 200 400 600 800





CONCLUSIONES

El método de Coulometría de potencial constante

empleado por un sistema de tres electrodos (descritos

anteriormente) es efectivo para que se lleve a cabo la

electropolimerización y llegar así a electrodos que

están uniformemente recubiertos los cuales presentas

buenos valores de conductividad y por ende

propiedades de intercambio iónico .

BIBLIOGRAFIA

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Springer-Verlag N.Y. (1972)

[2]Wunderlich B.; “Macromolecular Physics” Academic Press

N.Y. (1973)[3]H. Shirakawa, E. Louis, A. G. MacDiarmid, C.

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2006. pp. 186-201

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Activity of Platinum modified Polypyrrole Films for the

Methanol Oxidation reaction”. Journal of Applied

Electrochemistry. Vol. 31. 2001. pp. 501-507.

[6] K. Bouzek, K. M. Mangold, K. Jüttner. “Platinum

distribution and electrocatalytic properties of modified

polypyrrole films”. Electrochimica Acta. Vol. 46. 2001. pp. 661-

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(1992).

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enhancing treatment for steel, J. Appl. Polym. Sci., 59, 897-

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[10]Diaz A.F., Martinez A., Kanazawa K.K., and Salmon

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Electroanal. Chem., 130, 181-187 (1981).

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