http://hdl.handle.net/10498/17674 2026-11-06T19:48:21Z http://hdl.handle.net/10498/40266 Estudio del pre-tratamiento hidrotérmico de polímeros para optimizar la impregnación supercrítica de compuestos farmoactivos y diseño de un reactor para dicho pre-tratamiento Cadenas Romero, María En la actualidad, la ingeniería de tejidos constituye una de las líneas de mayor proyección dentro de la biomedicina, orientada al desarrollo de soportes tridimensionales que permitan la regeneración de tejidos dañados. Entre estos soportes destacan los scaffolds poliméricos biodegradables, estructuras porosas que sirven de matriz temporal para la adhesión y proliferación celular y que, adicionalmente, pueden actuar como sistemas de liberación controlada de fármacos en el propio foco de la intervención quirúrgica. Frente a las técnicas convencionales de fabricación, que requieren el empleo de disolventes orgánicos residuales incompatibles con el uso biomédico, la tecnología de fluidos supercríticos permite generar la estructura porosa e impregnar el principio activo en una única etapa y en condiciones libres de residuos. El presente Trabajo de Fin de Grado, correspondiente a los grados de Ingeniería Química y Biotecnología, integra un estudio experimental de investigación y un proyecto de diseño basado en los resultados obtenidos en dicho estudio. El objetivo de la parte experimental es evaluar la influencia de una etapa de pretratamiento hidrotérmico, previa al espumado con dióxido de carbono supercrítico, sobre la porosidad y la carga de fármaco de estructuras poliméricas de policaprolactona y ácido poliláctico (PCL:PLA). El objetivo de la parte de ingeniería es el diseño de un reactor discontinuo que permita llevar a cabo dicho pretratamiento a escala industrial. Las muestras poliméricas se prepararon mediante solvent casting, empleando diclorometano como disolvente para disoluciones al 5 % p/v de cada polímero, y estudiándose las proporciones PCL:PLA de 75:25, 85:15 y 95:05. El pretratamiento hidrotérmico se realizó en un reactor discontinuo sin agitación de 1 L de capacidad, empleando nitrógeno como gas inerte. Se plantearon siete ensayos hidrotérmicos, en un rango de temperatura entre 100 y 150 ºC, un rango de presión entre 5 y 25 bar, y tiempos de reacción entre 10 y 30 minutos, para los cuales las condiciones de presión y temperatura variaron ligeramente de las planteadas. Las muestras tratadas se sometieron posteriormente a espumado e impregnación con ibuprofeno mediante dióxido de carbono supercrítico, caracterizándose por microscopía electrónica de barrido y determinándose su carga de principio activo. Los resultados obtenidos indican que el pretratamiento hidrotérmico no favoreció la porosidad final de las muestras, alcanzándose el valor máximo (37,5 %) en la muestra sometida únicamente a la etapa de espumado. No obstante, dentro de las condiciones hidrotérmicas ensayadas, tanto el incremento de temperatura como el de presión resultaron favorables, obteniéndose la mayor porosidad (19,6 %) y la distribución de tamaño de poro más adecuada para la aplicación prevista (97,8 % de los poros entre 10 y 100 µm) bajo condiciones de 147 ºC y 25,4 bar durante 10 minutos. La carga de ibuprofeno se situó entre 100,8 y 126,1 µg/mg sin mostrar dependencia con las condiciones del tratamiento hidrotérmico, concluyéndose que esta depende principalmente de las condiciones del proceso de espumado y de la proporción entre fases poliméricas. Asimismo, la presencia de estructuras esféricas embebidas en una matriz continua evidenció la separación de fases entre ambos polímeros, resultando el tratamiento hidrotérmico inadecuado para obtener muestras homogéneas de ambos polímeros. En consecuencia, se toman las condiciones de 150 ºC, 25 bar y un tiempo de operación de 30 minutos, como las condiciones de operación para el diseño del reactor que constituye la parte ingenieril del trabajo. El dimensionamiento del equipo parte de un estudio de la demanda del mercado nacional de intervenciones en el ámbito de traumatología, del que se deriva una capacidad de producción de 461 unidades poliméricas por ciclo y un volumen útil requerido de 33,19 L. El reactor diseñado es cilíndrico, de disposición vertical, con una capacidad total de 50,1 L y un diámetro interior de 319 mm. Está construido en acero inoxidable austenítico SA-240 316L, con un espesor de pared de 7 mm y fondos elipsoidales 2:1, habiéndose establecido unas condiciones de diseño de 30,08 bar y 250 ºC conforme al Código ASME BPVC Sección VIII, División 1. El cierre superior, desmontable para permitir la carga y limpieza del equipo, se realiza mediante dos bridas de cuello para soldar NPS 14 Clase 400 unidas por veinte espárragos, con junta espirometálica de grafito flexible. La protección frente a sobrepresión se confía a un disco de ruptura tarado a la presión de diseño. Para alcanzar la temperatura de operación, el equipo dispone de una manta calefactora eléctrica de 15 kW de potencia nominal dispuesta sobre la superficie cilíndrica, aislada mediante 80 mm de lana de roca, junto con un lazo de control por retroalimentación que regula la potencia suministrada en función de la temperatura interna medida. 2026-09-18T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/37687 Caracterización de subproductos de la industria azucarera como sustrato para la formación de bioproductos López Bass, Jesús Este trabajo fin de grado se ha centrado en la industria alimentaria, específicamente en la industria azucarera y más concretamente en la pulpa agotada de remolacha azucarera, generada tras la extracción del azúcar, la cual será la materia prima de este trabajo. En un contexto de biorrefinería, se ha propuesto caracterizarla para conocer su contenido, en humedad, cenizas, celulosa, hemicelulosa, lignina y extractos solubles. Para ello se han usado los protocolos específicos para biomasas lignocelulósicos del NREL de los Estados Unidos, en los cuales se lleva a cabo una doble etapa de extracción y digestión ácida. Como resultado de esta caracterización se ha conseguido cerrar el balance de masas en un 91,42 % en masa seca. Dentro de este porcentaje se ha obtenido un 9,23 % en celulosa (glucosa), 9,36 % en hemicelulosa (galactosa, manosa, xilosa y arabinosa), 4,10 % en lignina (soluble e insoluble en ácido), 63,26 % en extractos (acuosos y etanólicos) y un 5,47 % en cenizas. Estos resultados muestran que estamos ante una biomasa lignocelulósica muy pobre en lignina lo que hace que sea potencialmente útil para procesos industriales de biorrefinería por su poco carácter recalcitrante. Se considera que una opción adecuada de valorización para esta biomasa podría consistir en aprovechar su contenido en carbohidratos (celulosa y hemicelulosa) mediante fermentación tras unas etapas previas de extracción e hidrólisis. Como resultado de esa fermentación se podrían obtener productos como bioetanol, para biocombustibles, si se realiza mediante un proceso aerobio o se podría obtener biogás (metano e hidrógeno) si se procediera en condiciones de fermentación anaerobia. Además, esta biomasa puede ser de interés para su aprovechamiento mediante la obtención de nanofibras de celulosa para desarrollar nuevos bioplásticos más sostenibles y resistentes ante el desgaste. Las posibilidades con esta biomasa son múltiples por su versatilidad. Por ello, se proponen finalmente varias líneas de trabajo tales como la continuación de la caracterización con el fin de completar al máximo su contenido, el estudio y optimización de distintos pretratamientos para una posterior conversión en bioproductos o biocombustibles bajo condiciones óptimas estudiadas. Seguidamente, para completar el aprovechamiento de esta, un estudio y aprovechamiento de la lignina. Por último, puede ser viable un estudio tecno-económico de la remolacha azucarera a nivel nacional para realizar su conversión de manera efectiva y completar con una economía circular. 2025-10-27T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/37641 Diseño de un biorreactor de fermentación oscura para la generación de biohidrógeno a partir de desechos vinícolas Altamirano Román, Ana En un escenario global marcado por la necesidad de avanzar hacia modelos energéticos sostenibles y estrategias de gestión más responsable de los residuos industriales, la valorización de subproductos agroalimentarios se presenta como una línea prioritaria de investigación e innovación. Entre los sectores que generan residuos con alto potencial contaminante destaca la industria vinícola, especialmente en regiones como el Marco de Jerez, donde la elevada densidad de producción genera grandes volúmenes de desechos. Estas corrientes líquidas residuales, ricas en materia orgánica, suponen tanto un reto ambiental como una oportunidad de aprovechamiento energético. El presente Trabajo Fin de Grado se enmarca dentro de este contexto, y tiene como objetivo el diseño de un biorreactor de fermentación oscura para la obtención de biohidrógeno a partir de vinazas de vino, un subproducto altamente contaminante generado en la elaboración de vino. La fermentación oscura se postula como una tecnología biológica prometedora para la producción de hidrógeno renovable, ya que permite transformar materia orgánica en condiciones anaerobias, mediante una vía no fotobioquímica y gracias a la acción de bacterias específicas. Este proceso convierte residuos líquidos con alta carga orgánica en una corriente gaseosa rica en hidrógeno, reduciendo significativamente su impacto ambiental y ofreciendo una alternativa energética limpia. El hidrógeno, por su elevada capacidad energética y por no generar emisiones contaminantes durante su uso, ocupa un papel clave en la transición hacia un modelo energético basado en fuentes renovables. Frente a otros métodos más exigentes como la electrólisis o el reformado térmico, la fermentación oscura representa una vía más accesible y compatible con residuos agroindustriales de origen local, al margen de posibilitar su tratamiento y depuración, contribuyendo a resolver el problema derivado de su alta carga contaminante. El proyecto aborda el diseño y dimensionamiento mecánico del biorreactor, así como la selección y diseño de los sistemas auxiliares necesarios para su operación. Para ello, se ha llevado a cabo un análisis detallado de la composición de las vinazas, su potencial fermentativo, y las rutas metabólicas implicadas en la producción de hidrógeno, estableciendo además un modelo cinético basado en la ecuación de Gompertz modificada para predecir el comportamiento del sistema. La planta proyectada está diseñada para tratar un caudal de 150 m^3/día de vinazas, con una DQO inicial de 38,92 g/L, obteniendo una producción estimada de 40 m^3/día de biohidrógeno. El proceso tiene lugar en un reactor tipo tanque agitado continuo con una capacidad de 241 m^3, fabricado en acero inoxidable 316L, operando a presión atmosférica, 55 ºC y con un tiempo de retención hidráulica de 34 horas. Este Trabajo de Fin de Grado pretende demostrar la viabilidad técnica de una alternativa sostenible para la valorización de residuos vinícolas, contribuyendo al desarrollo de soluciones energéticas limpias y a una gestión ambiental más responsable dentro del sector agroindustrial. 2025-09-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/36187 Estudio del efecto del tipo de malta y las condiciones de fermentación sobre las características físico-químicas de la cerveza Romero Moreno, Joaquín Tomás La cerveza es una bebida alcohólica fermentada, no destilada, producida a partir de cereales, generalmente cebada, pudiéndose utilizar otros como el trigo o el maíz. El proceso de elaboración de cerveza consta de unas etapas fundamentales de malteado, macerado, cocción y fermentación, que requieren del uso de métodos que permitan el control de la calidad del producto, durante y tras la fermentación, definiendo una serie de parámetros para comprobar que estén dentro de los estándares de calidad. En el presente TFG se han elaborado 10 cervezas diferentes, en los que se han empleado distintos tipos de malta (rubias, de trigo y ámbar), lúpulos y/o levaduras diferentes. Se ha realizado el seguimiento de la fermentación, mediante el control de la biomasa y el grado Plato, esté último dando idea de la concentración de azúcares durante el proceso. Además, en este trabajo se analizó la variación del color del mosto durante la fermentación mediante el método de color CIE 1931, el cual demostró ser un método muy preciso para comprobar, de manera objetiva, en qué regiones de la paleta cromática se situaban las cervezas de estudio. Una vez finalizada la primera fermentación, se llevó a cabo una segunda fermentación en botella para la generación de la espuma característica de esta bebida fermentada. Se llevó a cabo la caracterización de las cervezas obtenidas mediante el análisis de la turbidez, el índice de polifenoles totales, el grado alcohólico y, finalmente, el color, comparando este último con las medidas realizadas en la primera fermentación. Se determinó que el principal causante del color en las cervezas era el tipo de malta empleado, además de establecerse una relación entre el contenido en polifenoles y la turbidez del producto. Se obtuvieron cervezas con características físico-químicas en el rango habitual, concretamente con valores de IPT entre 11,25 y 59,5, de turbidez entre 3,79 y 16,2 NTU, y grado alcohólico entre 4,01 y 7,04 % v/v. 2024-07-01T00:00:00Z