Doctorado Facultad de Química e Ingeniería Química

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Optimización de la producción de Proteína Celular con Candida sorboxilosa mediante el aprovechamiento de mucilago de café (Coffea arabica) para uso potencial como complemento alimenticio de animales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Pillaca Pullo, Omar Santiago; Estela Escalante, Waldir Desiderio
Busca optimizar la producción de proteína celular por candida sorboxilosa LBTF.Lev5 mediante aprovechamiento del agua residual procedente de la remoción del mucílago de café (Coffea arabica) para uso potencial como complemento alimenticio de animales. La producción de café es una actividad agroindustrial importante en el Perú. Sin embargo, durante el procesamiento húmedo de los granos de café se generan grandes volúmenes de efluentes de aguas residuales que impactan negativamente en los ecosistemas debido a su descarga inadecuada en cuerpos de agua cercanos. Una alternativa biotecnológica conveniente involucra la reutilización de las aguas residuales de la eliminación del mucílago de café (Coffea arabica) para producir moléculas de valor agregado como proteína celular utilizando la levadura Candida sorboxilosa LBTF.Lev5. El bioproceso desarrollado en este estudio presenta ventajas como reutilización de altos volúmenes de ARC suplementados solo con dos fuentes de nitrógeno; simplificación del cultivo en biorreactor a temperatura ambiente con mínimo uso de dispositivos adicionales, lo que otorga alta factibilidad de aplicarse cerca plantas de procesamiento de café, generando una fuente alternativa de ingresos para las comunidades de productores peruanos de café.
Uso de espectros de absorción de luz visible-UV para la caracterización y evaluación de la cinética de crecimiento de nanopartículas de oro producida por síntesis química
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Vicuña Galindo, Eder Clidio; Carranza Oropeza, María Verónica
Define las características mecanísticas e influencia de factores en el proceso cinético de crecimiento de las nanopartículas de oro por síntesis química mediante espectros de absorción de luz usando procedimientos experimentales, sostenidos por métodos matemáticos implementados en programas computacionales. Se focaliza en dilucidar los mecanismos fenomenológicos y el rol que juega la naturaleza y concentración del precursor de oro y del reductor bajo la influencia de iones y del pH en un reactor de flujo retenido (RFR); utilizando para ello la técnica de Absorción de luz UV-vis. Usando la combinación sinérgica de una fundamentación teórica apropiada, experimentación y programas computacionales basados en la teoría de Mie, se ha probado que la técnica de Absorción de luz UV-vis es capaz de determinar, tanto cuantitativamente como cualitativamente, las características de una distribución de nanopartículas de oro (AuNP) de geometría esférica. También se evalúa el proceso cinético de crecimiento de estas AuNP bajo condiciones extremas, usando un reductor fuerte (K2SO3) a altas concentraciones y sin estabilizador, así como también usando un reductor moderado (ácido ascórbico) con propiedades estabilizantes tipo ligando. Para el primer caso, se demuestra que el proceso de reducción y nucleación es extremadamente rápido, a centésimas de segundo, con un intermediario con pico de absorción a 382 nm que sigue una cinética química reversible.
Desarrollo de un proceso con aplicación de biomasa para remoción de plomo disuelto de las Aguas Superficiales procedentes del ACR Humedales de Ventanilla
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Fajardo Vidal, Narda Stella; Wong Dávila, Jorge Luis
Establece la capacidad de la biomasa levadura para la remoción comparativamente eficiente de plomo (Pb) en muestras de agua superficial procedentes del ACR Humedales de Ventanilla (Lima, Perú). En la actualidad, uno de los problemas que afectan a ecosistemas frágiles tales como los humedales costeros a escala global es la contaminación por metales pesados en los cuerpos de agua. El Area de Conservación Regional Humedales de Ventanilla (ACR HV), localizado en la región Callao en Perú, es un área de conservación que presenta alta concentración de metales pesados particularmente Plomo (Pb) y Cadmio (Cd) en sus cuerpos de agua. Las levaduras (activas o muertas) tienen un gran potencial de aplicación como biosorbentes para muchas clases de contaminantes inorgánicos, incluyendo Pb en humedales costeros. Entre los procesos de separación para una potencial remoción de metales pesados del agua, la adsorción/biosorción podría presentar un mecanismo técnico y económicamente factible. Con el objetivo de proponer una alternativa entre proceso biológico y de ingeniería química para la remediación de los humedales en cuestión, se investiga para determinar la presencia de potenciales microorganismos (levaduras nativas) en el Área de Conservación Regional (ACR) Humedales de Ventanilla, y evaluar la capacidad sorbente a Pb de las levaduras nativas que mostraron mayor tolerancia al Pb en el estudio.
Evaluación mediante simulación del proceso más eficiente para la obtención de úrea a partir del gas natural
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Ortiz Guzmán, Rommel Hans; Bueno Lazo, Antonio Ramiro Jesús
La úrea es el fertilizante de mayor consumo interno en la agricultura; sin embargo, actualmente se importa principalmente de países tales como Rusia, China y Argelia. El Estado Peruano debería promover la inversión en la producción de úrea a partir del gas natural proveniente de las reservas probadas de gas natural de los yacimientos disponibles de Camisea; de este modo se podría revertir las importaciones generando diversos beneficios al país: el aumento de la Balanza Comercial, incremento en el desarrollo económico y comercial del país. En la presente investigación se planteó la determinación del proceso más eficiente de obtención de úrea a partir de gas natural mediante la simulación en ASPEN PLUS V.11, definiendo una producción de 400 KTM/año de úrea granulada, calculando una alimentación de 15.2 MMSCFD de gas natural. Se analizó comparativamente tres procesos comerciales actualmente en funcionamiento: Stamicarbon, Snamprogetti y Toyo, determinando que la tecnología Toyo es la más eficiente y consume 23.98 MM Kcal/h de energía; diseñándose la planta de úrea con dicha tecnología para determinar su evaluación económica, definiendo un tiempo de operación de la planta de 10 años, demostrándose que si es económicamente viable, ello se verifica a través de los siguientes indicadores económicos: un Valor Actual Neto Financiero de 50 MMUS$ y una Tasa Interna de Retorno Financiero de 25.61%, recuperando la inversión después de un periodo de 5.36 años. A continuación, se realizó el análisis pinch del proceso mediante Aspen Energy Analizer V.11 para disminuir aún más el consumo energético, el cual fue 50.28% del consumo energético inicial, modificando el dimensionamiento, y en consecuencia el costo de los equipos del proceso. Finalmente se realizó una reevaluación del análisis económico y el flujo de caja del proyecto, obteniendo un Valor Actual Neto Financiero de 78 MMUS$ y una Tasa Interna de Retorno Financiero de 34.06%, recuperando la inversión después de un periodo de 3.82 años.
Síntesis, caracterización y actividad farmacológica de nuevos compuestos orgánicos derivados de la semicarbazona e isoniazida
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Carrasco Solis, Fernando Carlos; Santiago Contreras, Julio César
Sintetiza y caracteriza compuestos derivados de la semicarbazona con fragmentos indol e isoxazol, así como, compuestos derivados de la isoniazida con fragmentos isoxazol. Para el caso de los compuestos derivados de la semicarbazona se evalúa su posible actividad antibacteriana en las cepas Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli. Así mismo, para el caso de los compuestos derivados de la isoniazida se evaluará su actividad antimicobacteriana frente a las cepas de Mycobacterium tuberculosis H37Rv y TB DM 97. De los resultados obtenidos; los compuestos 11-18 ensayados frente a la cepa sensible TB H37Rv y los compuestos 12-14, 16 y 17 ensayados frente a la cepa resistente TB DM 97, resultaron ser activos con valores MICs en el rango de 0.34-0.41 y 12.41-24.82 µM, respectivamente. Estos resultados fueron comparados con la actividad encontrada para el fármaco isoniazida frente a la cepa sensible H37Rv (0.91 µM) y resistente, TB DM 97 (29.17 µM). Por otro lado, el compuesto 1 fue previamente sintetizado por otros autores donde dos señales correspondientes al RMN 1H del fragmento indol fueron erróneamente asignadas, así mismo, desarrollaron el estudio de la actividad antiplaquetaria. Por lo que, el aporte realizado en el presente trabajo a esta molécula resulta ser una nueva contribución, debido a que los datos espectroscópicos bidimensionales permitieron la correcta asignación de las señales y los resultados de la actividad antibacteriana son nuevos ensayos realizados sobre este compuesto.
Síntesis y caracterización de ligandos polidentados n, o y s dadores y sus complejos metálicos por modificación estructural en las periferias de las aciltioureas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Lino Pacheco, María Nieves; Angulo Cornejo, Jorge Reinaldo
Búsqueda y síntesis de nuevos ligandos que contengan átomos N, S y O dadores y sus complejos metálicos. La modificación estructural de las aciltioureas por sustitución de los principales átomos dadores O, N y S permite la síntesis de nuevos ligandos con potenciales posibilidades aplicativas en la hidrometalurgia y en potenciales aplicaciones biológicas y médicas como drogas, bactericidas, fungicidas, tuberculostáticas, etc. La estrategia para la sustitución del O del grupo acilo (C=O) por diferentes sustituyentes orgánicos, pasa por la obtención de los N-tiocarbamoilbenzimidoil cloruros, que se preparan por reacción de cloración de un complejo de níquel con una aciltiourea sustituida. La reacción de los Ntiocarbamoil- benzimidoil cloruros con diferentes grupos de moléculas como aminas, mercaptanos y otros sustituyentes, es sin duda factible de realizar a las condiciones normales de un laboratorio básico de síntesis. Dos ligandos tipo benzoilguanidinas (15, 16); dos ligandos tipo NBenzoilimino- benzoxazol (17 y 19), un ligando tipo N-Benzoiliminobenzotiazol (18). Se han sintetizado los complejos metálicos de cobre de los ligandos 15, 16, 17 y 18. Complejos de níquel de los ligandos 15, 16, 17. Complejos de paladio del ligando 15. Complejo de plata del ligando 15 y un complejo de zinc con el ligando 18. Asimismo se han resuelto la estructura molecular por difracción de rayos-X de los siguientes ligandos: 7, 11, 12, 16 y 18 y la estructura molecular de los complejos de cobre de los ligandos 7, 8, 11, 12, 15, 16 y 18. La estructura molecular de los complejos de níquel de los ligandos 11, 16 y 17. La estructura molecular del complejos de paladio con el ligando 7 y el complejo de cobalto con el ligando 11. Sobre la base de estos resultados, consideramos importante continuar las investigaciones y realizar estudios aplicativos de estos nuevos compuestos y determinar sus propiedades sobre los sistemas biológicos y sus aplicaciones como agentes antibacterianos, fungicidas, tuberculostáticos etc., asimismo evaluar sus posibles aplicaciones en los procesos hidrometalúrgicos.
Estudio fitoquímico del líquen Everniopsis trulla y preparación de una crema protectora solar a base de quitosano con el extracto del liquen
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Castro Mandujano, Olivio Nino; Santiago Contreras, Julio Cesar
El presente trabajo de investigación, se divide en tres etapas: en la primera parte, se realizó el estudio fitoquímico del liquen Everniopsis trulla. Este liquen se recolectó en el departamento de Ancash. La muestra liquénica seca y molida se ha realizado extracción por maceración con etanol, 3 veces; luego, se concentró, se aplicó diferentes técnicas de purificación (solubilidad, cromatografía en columna y recristalización); finalmente, se ha obtenido 5 compuestos cristalinos: A, B, C, D y E; estos se elucidaron en base a los datos espectroscópicos de UV, IR, RMN-H1, RMN-C13, EM y difracción de rayos X; estos compuestos son: compuesto A es el ácido úsnico; compuesto B la atranorina; el compuesto C: es un compuesto nuevo llamado trullarin (C20H20O8); compuesto D: nombrado como 2,4-dihidroxi-3-formil-6-metilbenzoato de etilo; y el compuesto E, es un compuesto nitrogenado nuevo, cuya fórmula global es C11H13N6O4 y m/z es 293,0993 (en la página 89 está la estructura química propuesta). También, se realizó análisis de ácidos grasos y esteroles por cromatografía gaseosa acoplado a masas. Después, se identificó a un nuevo dépsido en el extracto metanólico del liquen E. trulla basado en un análisis metabolómico UHPLC-DAD-MS y se identificó a 32 compuestos. Además, se hizo análisis de actividad antioxidante y fenoles totales del extracto, el cual dio 50,5 mg de ácido gálico por gramo de muestra y un valor de CI50 a una concentración de 10 mg/mL. Finalmente, se realizó análisis de metales por ICP al liquen. En la segunda parte, se caracterizó al quitosano, se analizó su porcentaje de humedad, cenizas, proteína; también se determinó el grado de desacetilación por RMN-H1, peso molecular por viscosimetría de Ostwald; luego, se purificó y finalmente se despolimerizó con nitrito de sodio, para obtener quitosano de menor peso molecular. Después, se prepararon las nanopartículas de varios sistemas, combinando el quitosano de bajo pesomolecular, el ácido úsnico (AU) aislado del liquen, óxido de zinc ZnO y tripolifosfato TPP; luego, estas nanopartículas se caracterizaron por IR y SEM. En la tercera parte, se procedió a preparar la crema fotoprotectora, para ello, se validó aplicando el diseño factorial 2x2; después, se prepararon otras cremas (empleando quitosano, ácido úsnico; sólo, o en combinación de estos agregando el ZnO; bajo la forma de nanopartículas), también se preparó con el extracto etanólico del liquen y como crema patrón la crema denominada comercialmente Natura 8. Se han determinado su Factor de Protección Solar FPS para todas las cremas preparadas, aplicando el método de transmitancia UV con lámpara de mercurio, este es un método diseñado para la tesis. Para finalizar, se ha explicado la acción fotoprotectora del ácido úsnico y la caracterización completa de la crema optima (Qno+AU), determinando su análisis sensorial, análisis fisicoquímicos, químicos, metales totales, análisis farmacológico, etc. La crema obtenida tiene como FPS un 9,6% de transmitancia UV y la crema de nanopartículas tiene 7,9% de FPS, se comprobó el efecto antiinflamatorio de la crema A (0,5 % quitosano + 0,5% ácido ùsnico), además, se determinó su propiedad cicatrizante; y finalmente, estos resultados demuestran que la crema fotoprotectora es apto para su uso.
Cuantificación cromatográfica y electrométrica de selenometionina y selenocisteína intracelular de levadura Saccharomyces cerevisiae en función de la concentración de selenito en el medio de cultivo
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Rodríguez Best, Carmen Alicia; Ceroni Galloso, Mario
Considera utilizar el modelamiento matemático para evaluar el crecimiento de la levadura Saccharomyces cerevisiae respecto a la adición de cantidades de selenito de sodio al medio de cultivo durante la fase de crecimiento exponencial; la selección del tratamiento para la obtención de biomasa de selenio-levadura; la obtención y recuperación de esa biomasa; la aplicación de etapas de mineralización, hidrólisis y extracción, según se requiera, para la cuantificación intracelular de selenio total, selenometionina y metilselenocisteína. Los logros de la presente investigación han sido cuantificar los contenidos intracelulares de 745 ± 38 mg de selenio total, 1141 ± 42 mg de selenometionina y 630 ± 150 mg de metilselenocisteína por kg de biomasa de selenio-levadura en base seca, mediante técnicas accesibles, para muchos laboratorios de investigación, como el método espectrofotométrico almidón-yoduro a 590 nm y el método HPLC-DAD (combinado con hidrólisis alcalina, extracción ácida y derivatización con OPA). Asimismo, se han conseguido las condiciones experimentales adecuadas para la obtención de selenio-levadura con mayor biomasa y viabilidad superior a 90%, en condiciones aeróbicas, lo que ocurre con la adición de selenito de sodio en una concentración de 8 mg Se(IV)/L al medio líquido YEPD, después de 5 horas de la inoculación, en un cultivo de 48 horas a 30 °C y 200 rpm. Finalmente, se encontró que el efecto matriz de la selenio-levadura, después de la mineralización, interfiere grandemente la detección y cuantificación del selenio intracelular por voltametría cíclica a concentraciones menores a 10 mg Se(IV)/L.
Adsorción del dodecilbenceno sulfonato sódico usando grafenos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Chávez Sumarriva, Israel Juan; Garrido Schaeffer, Cecilio Julio Alberto
Estudia la adsorción del surfactante sódico dodecilbenceno sulfonato (SDBS) usando grafeno (rGO) para eliminar este aniónico tensoactivo del agua para evitar la contaminación por este tipo de tensoactivo. El problema es que los surfactantes (detergentes) se eliminan en las aguas residuales causando contaminación del agua por eutrofización, un surfactante aniónico es ampliamente utilizado en la industria química (papel, textil, petróleo, etc.) y domésticamente es el surfactante de sodio dodecilbenceno sulfonato, que debe eliminarse de las aguas residuales. Se presenta un estudio de detalle del mecanismo de adsorción del dodecilbenceno de sodio sulfonato (SDBS) en solución acuosa sobre grafeno (rGO), se consideran tanto datos termodinámicos y cinéticos. Se realiza una comparación entre la adsorción de sitio único y dual; se demuestra que el mecanismo de sitio dual está fuertemente favorecido sobre el sitio único convencional. Para este propósito, la ecuación isoterma para la adsorción de sitio dual se deriva por primera vez y se reportan los coeficientes de la tasa de adsorción y desorción de sitio dual, en base a un enfoque de análisis de regresión mejorado. Se identifica una temperatura óptima de 298 K, considerando las cantidades iniciales de SDBS bajas y altas. Además, se demuestra que la presencia inicial de cloruro de sodio permite reducir el tiempo de contacto de 30 a 10 horas. Por lo tanto, el sistema de adsorción bajo investigación se muestra atractivo para el tratamiento de corrientes de aguas residuales de relevancia industrial. Como resultado de esta investigación, se publicó un artículo científico titulado Nuevos conocimientos en el tratamiento de aguas residuales con grafeno: adsorción de doble sitio por sodio dodecilbencenosulfonato en la revista Industrial & Engineering Chemistry Research, Volumen 55, páginas 9387-9396, 2016.
Estudio de catalizadores de Pd y Fe sobre soportes basados en Al2O3 para la transformación selectiva de citral hacia citronelal y derivados
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Linares Fuentes, Thais Cleofe; Garrido Schaeffer, Cecilio Julio Alberto
Estudia el sistema Pd y Fe sobre soportes basados en Al2O3 como catalizadores para la transformación selectiva de citral hacia citronelal y derivados. Los catalizadores se preparan por impregnación de las sales precursoras de los metales en una relación atómica Pd/Fe de 1 y con un porcentaje de 1,6% en peso. La calcinación de los precursores se lleva a cabo durante tres horas a 823 K. Se utilizan como métodos de caracterización: área superficial BET, adsorción y desorción de nitrógeno, quimisorción de monóxido de carbono, DRX, RTP y ATG. Los resultados muestran que los catalizadores Pd-Fe/Al2O3, Pd/Al2O3 y Pd/Fe2O3-Al2O3 son similares en términos de superficie BET, superficie metálica y son térmicamente estables. Los catalizadores óxidos metálicos se someten a un proceso de reducción a 573 K en una corriente de hidrógeno durante dos horas obteniéndose paladio metálico y hierro parcialmente reducido, por lo que la nomenclatura Pd-Fe corresponde al Pd-Fe2+. Las medidas de actividad se llevan a cabo a 353 K en un reactor semicontinuo: una solución de citral en 2-propanol y flujo continuo de Hidrógeno. Se toman muestras a intervalos de 5 min para monitorear la reacción, las cuales se analizan por cromatografía de gases en un equipo previamente calibrado para tal fin. Se evalúa la influencia del promotor Fe2+. Los resultados de la actividad muestran que el paladio es selectivo hacia citronelal. El Hierro en el estado oxidado Fe2+ orienta las reacciones hacia citronelal e dihidrocitronelal mientras que el Fe3+y el Mg2+ hacia citronelol.
Evaluación de efectos sinérgicos en la reología de soluciones acuosas de goma de Tara y goma de Xantán
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014) Miranda Zanardi, Luis Felipe
Comprende el estudio de las propiedades reológicas de las mezclas de soluciones acuosas de las gomas de Tara y Xantán. Se ha encontrado que existen importantes efectos de interacción entre estas gomas que condicionan su comportamiento reológico. Se ha determinado la viscosidad intrínseca de las gomas de Tara, Xantán y de sus mezclas evidenciando un efecto de sinergia importante, dado que todos los valores de las mezclas son superiores a los de los componentes puros, presentando un máximo a la fracción de goma de Tara de 0,50. El modelo que mejor ajusta los valores experimentales es el Tangerplaitbul & Rao. Asimismo se ha caracterizado la dependencia de la viscosidad de las soluciones de goma de Tara, Xantán y sus mezclas en función de la gradiente de velocidad, la concentración total, la temperatura y –en el caso de las mezclas-, de la fracción de goma de Tara. Los resultados muestran que existen efectos de sinergia entre las gomas mostrando valores máximos de viscosidad cuya localización depende de la concentración total de la solución. Salvo bajo condiciones muy diluidas, las soluciones presentan comportamiento pseudoplástico y se advierte efectos de sinergia importantes. Para correlacionar los datos experimentales de viscosidad en función de la gradiente de velocidad se han empleado principalmente los modelos de Herschel & Bulkley y de Cross. Una revisión del modelo de Cross y de sus variantes permite proponer un nuevo Modelo de Coordenadas Reducidas (MCR) como la mejor opción. Asimismo se ha investigado la dependencia de los parámetros de estos modelos en función de la temperatura y la concentración. El modelo de Auslander es el que mejor representa los datos experimentales de viscosidad de las mezclas de Tara y Xantan.
Caracterización, análisis sensorial y estabilidad oxidativa del aceite de sacha inchi (Plukenetia huayllabambana). Autenticidad de aceites comerciales de sacha inchi
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2017) Chasquibol Silva, Nancy Ascención; Ceroni Galloso, Mario
Determina el perfil característico de los componentes mayoritarios y minoritarios como triglicéridos, ésteres metílicos de ácidos grasos, tocoferoles, esteroles, hidrocarburos; así como de otros parámetros físico-químicos (densidad, viscosidad, índice de acidez y peróxido, entre otros), análisis sensorial y estabilidad oxidativa; del aceite de sacha inchi de la especie Plukenetia huayllabambana, que comprueben la calidad y autenticidad de los aceites etiquetados y comercializados como aceites de sacha inchi virgen y extra virgen. Determina el perfil organoléptico del aceite de sacha inchi de la especie P. huayllabambana y los marcadores de calidad y genuinidad de aceites comerciales de sacha inchi.
Aislamiento de aceites esenciales con flujo pulsante de vapor
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Palomino Infante, Rubén Alfredo; Sharratt, Paul
Aborda el estudio de una nueva tecnología para el aislamiento de aceites esenciales, que permite remover sus componentes volátiles de interés comercial. La materia prima de ensayo fue la semilla triturada de Schinus molle L. (SML), elegida por su alto contenido de aceite esencial (EO), su disponibilidad y una variedad de aplicaciones. El dispositivo experimental fue diseñado e implementado por el autor haciendo uso de materiales y dispositivos disponibles localmente. Los resultados remarcables indican que la tecnología de vapor (PST) aumenta en 45% el rendimiento alcanzado con arrastre de vapor (SST). En resumen, el estudio implica el modelado matemático de cada una de las tres etapas en las que fue dividido el proceso para su análisis, los que fueron validados a la luz de los datos experimentales utilizando herramientas estadísticas y de simulación, develando así una tecnología limpia de separación intensificada que puede sustituir exitosamente al clásico proceso de arrastre de vapor.

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