Aplicación de la impregnación a vacío a la hidrólisis enzimática de residuos de industrialización de frutas y hortalizas

Abstract

[ES] Actualmente, los biocombustibles derivados de biomasa lignocelulósica se encuentran en un auge expansivo, debido a factores como el cambio climático, el agotamiento de fuentes de energía fósiles y sobre todo por la elevada cantidad de residuos agroalimentarios. El rendimiento de la fermentación para la obtención del bioetanol se encuentra condicionado por el grado de hidrólisis y por el acceso de las bacterias a los sustratos. En este trabajo, se estudia la aplicación de la técnica de impregnación a vacío con el fin de mejorar la hidrólisis enzimática y por tanto, aumentar el aprovechamiento de los residuos agroalimentarios. Se seleccionaron dos tipos de residuos (mandarina y alcachofa), teniendo en cuenta su disponibilidad y sus parámetros de porosidad. Los residuos fueron sometidos a una operación de troceado o triturado y, con el fin de facilitar el contacto enzima-sustrato, la mitad de las muestras se sometieron a la operación de impregnación a vacío previa a la etapa de hidrólisis enzimática, con disoluciones isotónicas de manitol y a dos niveles de hipotonicidad diferentes. El grado de sacarificación de los residuos sometidos o no a la operación de impregnación a vacío con las diferentes disoluciones se evaluó mediante la medida del índice de refracción (grados Brix), así como por cromatografía de intercambio iónico para identificar y cuantificar los azúcares presentes en los hidrolizados. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que la capacidad de impregnación de los residuos mejora significativamente con el triturado, lo que mejora los resultados de la hidrólisis enzimática. Por tanto, se propone la impregnación a vacío como operación complementaria para alcanzar un rendimiento más elevado en la producción de bioetanol. PALABRAS CLAVE: Residuos agroalimentarios, impregnación a vacío, hidrólisis enzimática, biomasa lignocelulósica, manitol, bioetanol.

[CA] Actualment, els biocombustibles derivats de biomassa lignocel·lulòsica es troben en un auge expansiu, a causa de factors com: el canvi climàtic, l'esgotament de fonts d'energia fòssils i sobretot per l'elevada quantitat de residus agroalimentaris. El rendiment de la fermentació per a l'obtenció del bioetanol es troba condicionat

1 Instituto Universitario de Ingeniería de los Alimentos para el Desarrollo (IUIAD). Departamento de Tecnología de Alimentos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. 46022. Valencia. 2 pel grau d'hidròlisi i per l'accés dels bacteris als substrats. En aquest treball, s'estudia l'aplicació de la tècnica d'impregnació a buit per tal de millorar la hidròlisi enzimàtica i per tant, augmentar l'aprofitament dels residus agroalimentaris. Es van seleccionar dos tipus de residus (mandarina i carxofa), tenint en compte la seva disponibilitat i els seus paràmetres de porositat. Els residus van ser sotmesos a una operació de trossejat o triturat i com a pretractament a l'etapa d'hidròlisi enzimàtica, la meitat de les mostres es van sotmetre a l'operació d'impregnació a buit amb dissolucions isotòniques de manitol o a dos nivells de hipotonicitat diferents. El nivell de sacarificació dels residus sotmesos o no al pretractament d'impregnació a buit amb les diferents dissolucions es va avaluar mitjançant la mesura de l'índex de refracció (graus Brix) i per cromatografia d'intercanvi iònic per identificar i quantificar els sucres. Els resultats obtinguts posen de manifest que els residus triturats augmenten de manera destacada la capacitat d'impregnació dels dos residus, així mateix en la hidròlisi enzimàtica milloren els resultats. Per tant, la impregnació a buit pot suposar una operació complementària per aconseguir un rendiment més elevat en la producció de bioetanol.

[EN] Currently, biofuels derived from lignocellulosic biomass are in an expansionary boom, due to factors such as climate change, depletion of fossil energy sources and especially due to the huge amounts of food waste. The fermentation yield in bioethanol production is conditioned by the degree of hydrolysis and bacteria access to substrates. In this work, the application of vacuum impregnation is studied in order to improve enzymatic hydrolysis and thus increase the utilization of agricultural food waste. Two types of waste (mandarin and artichoke) were selected, considering its availability and porosity parameters. Both residues were subjected to slicing of mincing prior to the enzymatic hydrolysis step, half of the samples were subjected to vacuum impregnation with isotonic solutions of mannitol and two different levels hypotonicity. Sugars present in the hydrolizates were determined by measuring the refractive index (Brix) and by ion exchange chromatography. Results indicate that mincing implies better impregnation characteristics, this implying better hydrolysis results. Therefore, vacuum impregnation could be used as a complementary stage to achieve a higher yield in the production of bioethanol.