Efecto de un tratamiento magnético sobre un proceso de compostaje utilizando cáscaras de plátano

Ilustraciones, gráficas

spa:En este trabajo se presentan los resultados de la exposición a campo magnético de un sistema de fermentación en estado sólido, aeróbico y termófilo con volúmenes que superan los metros cúbicos. Por lo que se construyeron láminas magnéticas de 50,0 cm  50,0 cm. a partir de la unión de imanes dipolares de sección rectangular magnetizados a través del espesor, con dimensiones de 10,0 cm x 5,0 cm y con espesor de 2.50 cm. Se determinó la distribución espacial de la densidad de flujo magnético (B) para las láminas. Se hallaron las características espaciales de B para dos alturas 4,0 cm y 8,0 cm sobre la superficie de la fuente. Los resultados obtenidos mostraron que la magnitud presentó una fuerte variación, lo que los convierte, en un tipo de fuente magnética adecuada para este tipo de sistemas biológicos, en los que se requieran aplicar altos gradientes de campo magnético. El propósito de esta investigación fue evaluar la eficiencia del proceso de compostaje asistido con magnetismo basado en el seguimiento de las poblaciones de actinobacterias termófilas y mesófilas y varios parámetros fisicoquímicos como pH, temperatura, humedad, saturación de oxígeno, determinación del contenido de carbohidratos totales y, los componentes de la fibra al inicio y al final del proceso en comparación con una pila de compost testigo. Las pilas de compost se formularon con residuos lignocelulósicos como cáscaras de plátano, cascarilla de café, podas, residuos de los restaurantes y cafeterías de la Universidad de Caldas y bovinasa de la Granja Tesorito de la misma institución. Las pilas se formularon con una masa mayor de 10 t, las cuales se dividieron en tres partes iguales para la investigación. El material de las pilas de compost fue mezclado durante tres semanas antes de iniciar la exposición magnética de las mismas. Posteriormente, cada una de las pilas experimentales fue asistida una vez por semana con el tratamiento magnético. Los resultados obtenidos mostraron una disminución importante en el tiempo total de degradación de los materiales, especialmente la pila con asistencia magnética de 30 min que terminó el proceso de degradación en aproximadamente 100 d en comparación con la pila control que terminó su proceso de degradación a los 150 d, mostrando una reducción de 50 d en el tiempo total de degradación de los materiales. Estos resultados son promisorios respecto a la posibilidad de estandarizar una nueva metodología que permita generar mayor eficiencia del proceso de compostaje a escala industrial, referida especialmente a la disminución de tiempo de proceso y al incremento en la calidad del producto terminado ya que durante la cuarta semana del proceso de degradación presentó temperaturas superiores de 65°C asegurando la máxima reducción de microorganismos patógenos

eng:These results are promising regarding the possibility of solid state, aerobic and thermophilic fermentation system with volumes exceeding cubic meters. Therefore, 50.0 cm  50.0 cm magnetic sheets were constructed. from the union of dipole magnets of rectangular section magnetized through the thickness, with dimensions of 10.0 cm x 5.0 cm and with a thickness of 2.50 cm. The spatial distribution of magnetic flux density (B) for the sheets. The spatial characteristics of B for two heights 4.0 cm and 8.0 cm above the surface of the source. The results obtained showed that the magnitude presented a strong variation, which makes them a type of magnetic source suitable for this type of system biological, in which high magnetic field gradients are required. The purpose of this research was to evaluate the efficiency of the assisted composting process with magnetism based on monitoring populations of thermophilic actinobacteria and mesophiles and various physicochemical parameters such as pH, temperature, humidity, oxygen saturation, determination of total carbohydrate content and, fiber components at the beginning and end of the process compared to a stack of control compost. The compost piles were formulated with lignocellulosic residues such as banana peels, coffee husks, pruning, waste from the restaurants and cafeterias of the Universidad de Caldas and bovinasa de la Granja Tesorito from the same institution. Batteries were formulated with a mass greater than 10 t, which were divided into three equal parts for research. The material from the compost piles was mixed for three weeks before starting their magnetic exposure. Subsequently, each of the experimental piles was assisted once a week with the magnetic treatment. The results obtained showed a significant decrease in the total time of degradation of materials, especially the 30 min magnetic assist battery which finished the degradation process in about 100 d compared to the control pile that finished its degradation process at 150 d, showing a reduction of 50 d in the total time of degradation of the materials. These results are promising regarding the possibility of standardizing a new methodology that allows generating greater efficiency in the composting process on an industrial scale, referring especially to the reduction in process time and the increase in the quality of the finished product since during the fourth week of the degradation process presented temperatures higher than 65 ° C ensuring the maximum reduction of pathogenic microorganisms

Capítulo 1. Contextualización de la investigación / 1.1 Introducción /1.2 Planteamiento del problema /1.3 Justificación / 1.4 Objetivos / 1.4.1 Objetivo general / 1.4.2 Objetivos específicos: / 1.5 Financiamiento / 2. Capítulo 2. Revisión bibliográfica / 2.1 Introducción / 2.2 Generalidades de producción de plátano / 2.3 Residuos lignocelulósicos para compostaje / 2.4 Efecto del tratamiento magnético aplicado a microorganismos / 2.5 Materias primas para el proceso de compostaje / 2.5.1 Residuos agroindustriales/ 2.5.2 Residuos agrícolas / 2.5.3 Residuos sólidos urbanos / 2.5.4 Heces de animales de cría /2.6 Microorganismos asociados al proceso de compostaje / 2.6.1 Bacterias ácido-lácticas (BAL) / 2.6.1.1 Mecanismo de acción de las bacteriocinas (BAL) / 2.6.2 Actinobacterias / 2.6.3 Hongos filamentosos / 2.7 Proceso de compostaje / 2.7.2 Parámetros de seguimiento / 2.7.2.1 Humedad / 2.7.2.2 pH / 2.7.2.3 Aireación / 2.8.3. Parámetros relativos a las materias primas / 2.8.3.1 Tamaño de partícula / 2.8.3.2 Relación carbono nitrógeno (C/N) / 2.8.3.3 Nutrientes / 2.8.3.4 Materia orgánica / 5 2.8.3.5 Conductividad eléctrica /2.9 Bioinsumo 37 2.9.1 Normatividad para los abonos orgánicos /2.9.2 Mercado de los bioinsumos / 2.10 El electromagnetismo / 2.10.1 Generalidades / 2.10.2 Fundamentos del magnetismo/ 2.10.3 Carga eléctrica y campo magnético /2.10.4 Tipos de magnetismo / 2.10.4.1 Diamagnetismo / 2.10.4.2 Paramagnetismo / 2.10.4.3 Ferromagnetismo y ferrimagnetismo / 2.10.5 Formas de generación de campo magnético / 2.10.5.1 Fuentes generadoras pasivas / 2.10.5.2 Fuentes generadoras activas / 2.10.6 Bioelectromagnetismo / 2.10.7 Magnetobiología / 2.10.8 Densidad de flujo magnético / 2.10.9 Dosis o tratamiento magnético / Capítulo 3. Caracterización de láminas con gradientes magnéticos utilizados para estimulación magnética en procesos de compostaje. / 3.1 Introducción / 3.2 Materiales y métodos / 3.2.1 Construcción de las láminas / 3.2.2 Caracterización de las láminas / 3.3 Resultados y discusión 49 3.4 Conclusiones./ Capítulo 4. Evaluación del efecto de los tratamientos magnéticos sobre el proceso de compostaje /4.1 Introducción /4.2 Materiales y métodos /4.2.1 Formulación del compost / 4.2.2 Determinación de la asistencia magnética / 4.2.3 Toma de la muestra / 4.2.4 Determinación de las poblaciones bacterianas / 6 4.2.5 Determinaciones fisicoquímicas / 4.2.6 Determinación de los componentes de fibra (Celulosa, hemicelulosa y lignina) / 4.2.6.1 Preparación de extractos / 4.2.7 Determinación de carbohidratos totales / 4.2.8 Diseño y análisis experimental / 4.2.8.1 Análisis de componentes principales (ACP) (Ver anexo 1B). / 4.2.8.2 Determinación de los componentes de la fibra al inicio y al final del proceso de compostaje (Ver anexo 1C). / 4.2.8.3 Determinación cuantitativa de carbohidratos totales (ver anexo 1D) / 4.3 Resultados y discusión /4.3.1 Evolución de la temperatura del proceso de compostaje con asistencia magnética / 4.3.2 Evolución del pH en el proceso de compostaje con asistencia magnética / 4.3.3 Evolución de la saturación de oxígeno en un proceso de compostaje con asistencia magnética / 4.3.4 Evolución de la actividad microbiana durante el proceso de compostaje con asistencia magnética. / 4.3.4.1 Variación del Ln (UFC)/gss de acuerdo con el tipo de agar y a la temperatura de siembra. / 4.3.5 Variación de los componentes de la fibra en el proceso de compostaje con asistencia magnética. / 4.3.6 Variación de los carbohidratos totales en el proceso de compostaje con asistencia magnética. / 4.3.6.1 Análisis del contenido de carbohidratos respecto a las diferentes fases del proceso de compostaje. / 4.3.6.2 Análisis del contenido de carbohidratos respecto al tiempo de exposición magnética / 4.4 Parámetros generales obtenidos en el proceso de compostaje / 4.5 Conclusiones / Capítulo 5. Patente de Invención Nacional-Proceso de Fermentación Aeróbico y Termófilo de Mezclas de Materiales Orgánicos Asistido con Magnetismo. / Capítulo 6. Conclusiones generales / 6.1. Contribuciones de la investigación / 6.2 Impactos potenciales del proyecto de investigación. / 6.3 Recomendaciones y trabajos futuros / Referencias bibliográficas / Anexos / 7 Anexo 1A.Diseño factorial (Ancova) / Anexo 1B.Análisis de Componentes Principales (ACP). / Anexo 1C. Análisis estadísticos de los componentes de la fibra / Anexo 1D. Análisis estadístico de los carbohidratos totales.

Universitario

Ingeniería de Alimentos

Ingeniero(a) de Alimentos