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dc.contributor.advisorDr. Chanona Pérez, José Jorge-
dc.contributor.advisorDr. Garibay Febles, Vicente-
dc.contributor.authorI.A. Perea Flores, María de Jesús-
dc.date.accessioned2013-05-22T21:30:53Z-
dc.date.available2013-05-22T21:30:53Z-
dc.date.issued2011-12-05-
dc.identifier.urihttp://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/16065-
dc.descriptionLos objetivos de este trabajo fueron realizar: (i) una caracterización química, física y microestructural de la semilla, (ii) modelar matemáticamente las cinéticas de secado por lecho fluidizado, (iii) evaluar los cambios estructurales en la testa y endospermo de la semilla debido al tratamiento térmico, (iv) evaluar el efecto que tiene el secado por lecho fluidizado de la semilla sobre los rendimientos de extracción del aceite y su efecto en la microestructura final de la torta y (v) caracterización química y el efecto del secado en el endospermo de la semilla mediante espectroscopía Raman. Para la caracterización química, física y microestructural de la semilla se emplearon técnicas fisicoquímicas y de microscopía, así como análisis de imágenes para obtener parámetros cuantitativos de la macro y microestructura y propiedades físicas y química de las semillas. Los resultados más relevantes de esta parte del estudio fueron confirmar el alto contenido de aceite (51.6 % bh) y proteínas (28.5 % bh) en el endospermo de las semillas. El microanálisis químico mostró que las células del endospermo contienen minerales como Mg, P, S, K que están asociados a las proteínas y lípidos. Se evidenció un alto número cuerpos lipídicos por célula del endospermo (9.6 por célula); células del endospermo con un diámetro mayor promedio de 44.01 m, células del embrión con 28.2 m y cuerpos lipídicos de 12.5 m. Este estudio fue importante para comparar los cambios microestructurales ocurridos cuando las semillas son secadas por lecho fluidizado a diferentes temperaturas (80, 90, 100 y 110 °C) y a una velocidad de aire de secado de 7 m/s. A partir de los datos de pérdida de humedad, se obtuvieron cinéticas de secado que sugieren que las semillas se deshidratan en el periodo de velocidad decreciente y que la estructura controla la difusión del vapor de agua. Las cinéticas de secado se modelaron matemáticamente, el modelo llamado aproximación de la difusión fue el que mejor ajuste proporciono. Se obtuvieron coeficientes de difusividad efectiva (Deff) en un intervalo de 8.21x10-10 a 2.61x10-9 m2/s para las temperaturas ensayadas y una energía de activación (41.41 kJ/mol), estos parámetros pueden ser utilizados en el diseño y simulación de equipo de secado. Los estudios microestructurales incluyeron observaciones de los cambios ocurridos en el endospermo y la testa debido al secado; esto fue asociado a las pruebas de compresión, donde se obtuvo una máxima fuerza para la fractura de la testa de alrededor de 67.5 N para la semilla nativa y 62 N para las semillas tratadas térmicamente. Asimismo, se cuantificó el patrón de fractura de los fragmentos generados y el efecto que tiene el secado sobre ellas; estos datos son útiles para procesos de descascarado de semillas. Se evidenció el efecto del secado por lecho fluidizado sobre las células del endospermo, el cual mostro que a mayor temperatura de secado mayor destrucción de las estructuras celulares. Los cambios estructurales inducidos en el endospermo mejoraron los rendimientos de extracción del aceite de las semillas tratadas térmicamente (61.23 % a 80 °C, 62.30 % a 90 °C, 63.92 % a 100 ºC y 64.27 % a 110 ºC) en comparación con las semillas sin tratamiento (53.16 %), esto fue asociado a un mayor daño estructural de las células del endospermo. Los estudios microestructurales permitieron observar una disminución de los cuerpos lipídicos en la torta residual a mayor temperatura de secado y después de ocho horas de extracción. La espectroscopía Raman realizada sugiere que las condiciones de 80 y 110°C los lípidos contenidos en las semillas sufrieron los mayores cambios conformacionales tanto en su estructura como en su composición. El efecto global que tiene el secado por lecho fluidizado de las semillas de R. communis sobre la estructura, y en la extracción del aceite pudo describirse exitosamente de forma cualitativa y cuantitativa a partir de las técnicas de microscopia, técnicas de espectroscopía y análisis de imágenes. La contribución más relevante de esta investigación fue que se generó conocimiento básico y aplicado, que podrían ser de utilidad en el futuro para un aprovechamiento integral de la semilla de R. communis con aplicaciones en la industria alimentaria y energética.es
dc.description.abstractThe objectives of this study were: (i) chemical, physical and microstructural characterization of the seed, (ii) mathematically modeling of fluidized drying bed kinetics, (iii) evaluate the structural changes in the seed coat and endosperm of the seed due to heat treatments, (iv) evaluate the effects of the fluidized drying bed on the seed and the extraction yields of oil and its effects on the final microstructure of the residual cake and (v) chemical characterization and the endosperm seed effects of drying using raman spectroscopy. In order to obtain physical and chemical quantitative parameters of the macro and microstructure of the seed were used image analysis, physicochemical and microscopy techniques. The most important results were the confirmation of the high lipids content (51.6% wb) and protein (28.5% wb) in the endosperm. The chemical microanalysis showed that the endosperm cells contain minerals such as Mg, P, S, K that are associated to proteins and lipids. Also it was found that there are a high number of lipids bodies in the endosperm per cell (9.6 lb per cell); endosperm cells with average diameter of 44.01 m, cells of the embryo of 28.2 m and lipid bodies of 12.5 m diameter. This study was important to compare the microstructural changes that occurred when the seeds are dried out by fluidized bed at different temperatures (80, 90, 100 and 110 ° C) and drying air velocity of 7 m / s. With the help of the moisture loss data was possible to obtained drying kinetics which suggest that the seeds were dehydrated in decreasing rate period and that the structure controls the diffusion of water vapor. The drying kinetics were modeled mathematically and it was found that the diffusion approximation model provide the best fit. The coefficients of effective diffusivity were obtained (Deff) in the range of 8.21x10-10 -2.61x10-9 m2 a / s for the temperatures tested and an activation energy of (41.41 kJ / mol), these parameters can be used in the design and simulation of drying equipment. The microstructural studies included observations of the changes in the endosperm and testa due to drying, and this was associated to the compression tests, where it was found that the maximum force to fracture the head is about 67.5 N for the native seeds and 62 N for heat-treated seeds. Also it was quantified the fracture pattern of fragments generated and the effect of drying process on them, these data are useful for seed hulling process. The results showed the effects of the fluidized bed drying on the endosperm cells, which allows concluding that at higher drying temperature, increased the destruction of cellular structures. The structural changes induced in the endosperm improved the extraction yields of oil from the seeds treated thermally (61.23% at 80 ° C, 62.30% at 90 ° C, 63.92% at 100 ° C and 64.27% at 110 ° C) compared with the untreated seeds (53.16%), this was associated with increased of the structural damage of the cells of the endosperm. Microstructural studies allowed observing a decrease of lipid bodies in the residual cake dry out at higher temperatures and after eight hours of extraction. Raman spectroscopy suggests that to conditions of 80 and 110 ° C the lipid content in the seeds were the main conformational changes in structure and composition. The overall effect that has the fluidized bed drying over the seeds structure, and extraction content of oil was successfully described qualitatively and quantitatively with the used techniques of microscopy, spectroscopy and image analysis. The most relevant contribution of this research was that it was generated basic and applied knowledge, which could be useful in the future for a better utilization of the seed of R. communis with applications in food and energy industry.es
dc.language.isoeses
dc.subjectRicinus communises
dc.subjectbiocombustibleses
dc.subjectsemillases
dc.titleEfecto del secado por lecho fluidizado en la estructura de semillas de Ricinus communis y en la extracción de su aceite como fuente alternativa de biocombustibleses
dc.typeThesises
dc.description.especialidadDOCTORADO EN CIENCIAS EN ALIMENTOSes
dc.description.tipoPDFes
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