INGENIERÍA QUÍMICA · 2025
Evaluación de tasas de difusión entre una proteína modelo y el almidón de residuos postcosecha de plátano macho
El presente proyecto tiene como objetivo principal evaluar las tasas de difusión entre una proteína (albúmina) y almidón extraído de desechos postcosecha del plátano macho, utilizando sistemas modelo en suspensión acuosa, con el fin de comprender los mecanismos de transporte de masa que intervienen. Para ello, se aislará almidón mediante operaciones unitarias como lavado, decantación, secado y molienda, promoviendo así el aprovechamiento de subproductos agrícolas en el marco de la economía circular. Posteriormente, el almidón obtenido será caracterizado física, química y estructuralmente. Además, se llevará a cabo una caracterización coloidal en medio acuoso utilizando técnicas de Dispersión de Luz Dinámica (DLS) y potencial Zeta, para conocer el comportamiento hidrodinámico y la estabilidad de las partículas en suspensión. Finalmente, se desarrollará un sistema experimental que permita evaluar la difusión de proteínas modelo a través de la suspensión de almidón, determinando parámetros clave como el coeficiente de difusión binaria y modelo de difusión multicomponente por Maxwell-Stefan.
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Contenido
- 1. INTRODUCCIÓNp. 9
- 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 10
- 3. JUSTIFICACIÓNp. 11
- 4. OBJETIVOSp. 13
- 4.1 Objetivo generalp. 13
- 4.2 Objetivos específicosp. 13
- 5. MARCO CONCEPTUALp. 14
- 5.1 Almidónp. 14
- 5.2 Industria de almidón en Colombiap. 15
- 5.3 Residuos agroindustriales de plátano en Colombiap. 16
- 5.4 Caracterización de almidón y residuos del plátanop. 17
- 5.5 Proteínas en soluciónp. 18
- 5.6 Albúmina (Proteína modelo)p. 19
- 5.7 pH y comportamiento de macromoléculasp. 19
- 5.8 Solubilidad y estabilidad coloidal de macromoléculasp. 20
- 5.9 Interacciones proteína-polisacáridop. 20
- 5.10 Difusión macromolecularp. 21
- 5.11 Fenómenos de transferencia de masap. 21
- 5.12 Dispersión de Luz dinámica (DLS) y Potencial Zeta (ζ)p. 22
- 6. ANTECEDENTESp. 23
- 7. METODOLOGÍAp. 25
- 7.1 Recolección de materia Primap. 25
- 7.2 Pretratamiento de materia primap. 25
- 7.3 Aislamiento de almidón de residuos poscosecha de plátanop. 25
- 7.4 Verificación de obtención de almidón con reactivo Lugolp. 26
- plátano machop. 39
- 7.5.1 Contenido de humedadp. 26
- 7.5.2 Índice de blancurap. 27
- 7.5.3 Espectroscopía Infraroja por transformada de Fourier (FTIR)p. 27
- 7.5.4 Determinación de pHp. 27
- 7.5.5 Determinación de solubilidad de almidonesp. 27
- 7.5.6 Determinación de Poder de Hinchamiento de almidonesp. 28
- 7.5.7 Determinación de capacidad de absorción en almidonesp. 28
- 7.5.8 Determinación de temperatura de gelatinizaciónp. 28
- 7.6 Caracterización coloidal: DLS y Potencial Zetap. 28
- 7.6.1 Preparación de soluciones buffer y verificación de pHp. 29
- 7.6.2 Preparación de suspensiones para análisisp. 29
- 7.6.3 Dispersión de Luz dinámica (DLS)p. 29
- 7.6.4 Potencial Zetap. 31
- 8. RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 31
- 8.1 Aislamiento de almidones de tallo y cáscara de plátano machop. 31
- Lugolp. 32
- 8.3.1 Determinación de contenido de humedadp. 32
- 8.3.2 Determinación de índice de blancurap. 33
- 8.3.3 Tamaño de partículap. 34
- 8.3.4 Espectroscopía de transformada de Fourier (FTIR)p. 34
- 8.3.5 Determinación de pHp. 27
- 8.3.6 Determinación de solubilidad en almidones de tallo y cáscara de plátanop. 36
- plátano machop. 39
- del plátano machop. 26
- buffer y Albúmina de huevop. 40
- plátano macho, solución buffer y albúmina de huevop. 40
- albúmina bajo variación de pH y concentraciónp. 42
- del plátano macho y proteína modelo a un pH específicop. 51
- 9. CONCLUSIONESp. 54
- 10. BIBLIOGRAFÍAp. 55
- Figura 1. Estructura química del almidónp. 14
- Figura 2. Estructura del tallo del plátano machop. 16
- de almidón extraído de cáscara (izquierda) y tallo (derecha) de plátano machop. 32
- Figura 4. Espectros de FTIR de almidones de tallo y cáscara de plátano machop. 35
- del plátano machop. 26
- cáscara de plátano machop. 38
- y cáscara de plátano machop. 39
- Figura 8. Potencial Zeta (ζ) de almidón de tallo del plátano macho y buffer fosfatop. 41
- Figura 9. Potencial Zeta (ζ) de almidón de cáscara del plátano macho y buffer fosfatop. 41
- Figura 10. Potencial Zeta (ζ) de proteína Albúmina de clara de huevo y buffer fosfatop. 42
- Figura 11. Modelo de Phillies para interacción de Almidón de tallo y Buffer fosfatop. 43
- Figura 12. Modelo de Phillies para interacción de Almidón de cáscara y Buffer fosfatop. 45
- Figura 13. Modelo de Phillies para interacción de Albúmina de huevo y Buffer fosfatop. 46
- Figura 14. Modelo de Zimm para interacción de Almidón de tallo y Buffer fosfatop. 48
- Figura 15. Modelo de Zimm para interacción de Almidón de cáscara y Buffer fosfatop. 49
- Figura 16. Modelo de Zimm para interacción de Albúmina de huevo y Buffer fosfatop. 50
- Tabla 1. Parámetros ópticos para cada muestra introducida en el equipo DLSp. 30
- Tabla 2. Rendimiento de extracción de almidón de tallo y cáscara de plátano machop. 31
- Tabla 3. Resultados índice de blancura de almidones extraídos de desechos del plátano machop. 33
- Tabla 4. Tamaño de partícula promedio de almidones extraídos de desechos de plátano machop. 34
- Tabla 6. Resultados de Phillies lineal de interacción de Almidón de tallo y Buffer fosfatop. 44
- Tabla 7. Resultados de Phillies lineal de interacción de Almidón de cáscara y Buffer fosfatop. 45
- Tabla 8. Resultados de Phillies lineal de interacción de Albúmina de huevo y Buffer fosfatop. 46
- Tabla 9. Resultados de modelo Zimm de interacción de Almidón de tallo y Buffer fosfatop. 48
- Tabla 11. Resultados de modelo Zimm de interacción de Albúmina de huevo y Buffer fosfatop. 50
- Tabla 12. Difusividades binarias ajustadas según pH 9p. 52
- Tabla 13. Difusividades binarias entre solutos (Maxwell Stefan) a pH 9p. 53