Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 4 año 2022 Articulo 3

ANÁLISIS PARCIAL DE MICROORGANISMOS METANOGÉNICOS DURANTE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA DE ESTIÉRCOL BOVINO CON SUERO DE LECHE EN POLVO

PARTIAL ANALYSIS OF METANOGENIC MICROORGANISMS DURING ANAEROBIC DIGESTION OF CATTLE MANURE WITH WHEY POWDER


María L. Ruiz-Nito1, Marcela Cárdenas-Manríquez2, María M. Rivera-Ramírez2, José E. Botello-Álvarez1 y Ramiro Rico-Martínez3,* (1) Tecnológico Nacional de México Campus Celaya, Departamento de Ingeniería Bioquímica-Ambiental, Antonio García Cubas #600, Col. Alfredo Vázquez Bonfil, Celaya, Guanajuato – México, (2) Tecnológico Nacional de México Campus Celaya, Departamento de Ciencias Básicas, Antonio García Cubas #600, Col. Alfredo Vázquez Bonfil, Celaya, Guanajuato – México, (3) Tecnológico Nacional de México Campus Celaya, Departamento de Ingeniería Química, Antonio García Cubas #600, Col. Alfredo Vázquez Bonfil, Celaya, Guanajuato – México


Resumen

La digestión anaeróbica representa una alternativa sustentable para la conversión de residuos agroindustriales en productos de valor agregado como el biogás. Este estudio evalúa el efecto de la codigestión anaerobia de estiércol bovino con suero de leche en polvo sobre la dinámica de comunidades microbianas en condiciones mesofílicas. Se prepararon por triplicado tratamientos con una relación de inóculo-estiércol de 0.3 gVSII/gVSCM incluyendo acetato de sodio (406 mgC/L), BES (10 mM) o suero de leche en polvo (406 mgC/L). El análisis de la comunidad basada en secuenciación Illumina MiSeq reveló que Methanosaeta concilii (metanógeno acetoclástico) fue el arquea dominante durante el experimento completo. Comparado con el grupo control, el tratamiento con suero de leche incrementó la abundancia relativa de Methanosaeta concilii hasta en un 120%. Esta abundancia es alcanzada al día 19 y no es mantenida a lo largo de la digestión anaerobia probablemente debida al agotamiento del suero. Los tratamientos afectaron la diversidad y composición de bacterias y arqueas pero los filos dominantes fueron los mismos en todos, con excepción de la enmienda BES.

Abstract

Anaerobic digestion represents a sustainable alternative for the conversion of agro-industrial waste into value- added products such as biogas. This study evaluates the effect of anaerobic co-digestion of cattle manure with whey powder on the dynamics of microbial communities at mesophilic conditions. Amendments were prepared in triplicate with an inoculum-manure ratio of 0.3 gVSII/gVSCM including sodium acetate (406 mgC/L), BES (10mM) or whey powder (406 mgC/L). Illumina MiSeq sequencing-based community analysis revealed that Methanosaeta concilii (acetoclastic methanogen) was the dominant archaea during the whole experiment. Compared with the control group, treatment with added whey powder increased the relative abundance of Methanosaeta concilii by as much as 120%. This abundance is achieved on day 19 and is not maintained during the anaerobic digestion probably due to whey depletion. The amendments affected the diversity and composition of bacteria and archaea but the dominant phyla were the same in all, except the BES amendment.

 

Palabras clave: Bromoetanosulfonato de sodio (BES), suero de leche en polvo, estiércol bovino, Illumina MiSeq, Methanosaeta concilii Keywords: Sodium bromoethanesulfonate (BES), whey powder, cattle manure, Illumina MiSeq, Methanosaeta concilii



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 4 año 2022 Articulo 2

SEGURIDAD EN LA INDUSTRIA DE LA FERMENTACIÓN ABE: ESTUDIO DE PUNTOS DE INFLAMACIÓN Y MODELOS TERMODINÁMICOS

SAFETY IN THE ABE FERMENTATION INDUSTRY: STUDY OF FLASH POINTS AND THERMODYNAMIC MODELS


Jennifer L. Pérez-Vicente1, Cristian Ricárdez-García1, Antioco López-Molina1,*, Carolina Conde-Mejía1, Luis M. Valenzuela-Gómez1 (1) División Académica Multidisciplinaria de Jalpa de Méndez, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, Carr. Libre Villahermosa–Comalcalco km. 27, Tabasco – México


Resumen

La fermentación ABE (Acetona-Butanol-Etanol) es relevante en la industria e investigación por su capacidad de producir solventes y productos químicos valiosos. Evaluar su peligrosidad es crítico debido a la producción de solventes inflamables y volátiles, lo que conlleva riesgos de incendios y exposición. Este estudio analiza el cambio en la peligrosidad de la mezcla ABE en solución acuosa. Se evaluaron los puntos de inflamación en concentraciones que varían del 100% v/v al 1.5% v/v para acetona + agua, butanol + agua, etanol + agua y ABE + agua. Se utilizaron equipos especializados de copa cerrada Pensky-Martens (modelo SYP1002B-IV) y un recirculador para el control de temperatura. Los resultados experimentales se compararon con cuatro modelos termodinámicos (NRTL, UNIFAC, UNIQUAC y Wilson). La ecuación de Antoine se usó para medir la presión de vapor y se aplicó una versión modificada de la ecuación de Le Chatelier para estimar los puntos de inflamabilidad. Se encontró que la mezcla ABE sigue siendo inflamable a concentraciones de 3.7% v/v, cambiando su nivel de peligrosidad de altamente inflamable a fácilmente inflamable. Sin embargo, las predicciones de los modelos termodinámicos presentaron desviaciones de hasta 6.6% de error a concentraciones bajas de las mezclas analizadas. Esto resalta la importancia de una evaluación detallada de riesgos en la fermentación ABE y en las secuencias de separación de productos para evitar posibles escenarios de incendio en el manejo, almacenamiento y transporte de productos.

Abstract

ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) fermentation is relevant in industry and research due to its ability to produce valuable solvents and chemicals. Assessing its hazard is critical due to the production of flammable and volatile solvents, which carry fire risks and exposure. This study analyzes the change in the hazard of the ABE mixture in aqueous solution. Flashpoints were evaluated at concentrations ranging from 100% v/v to 1.5% v/v for acetone + water, butanol + water, ethanol + water, and ABE + water. Specialized Pensky-Martens closed cup equipment (model SYP1002B-IV), and a recirculator were used for temperature control. The experimental results were compared with four thermodynamic models (NRTL, UNIFAC, UNIQUAC, and Wilson). Antoine’s equation was used to measure vapor pressure, and a modified version of Le Chatelier’s equation was applied to estimate flash points. It was found that the ABE mixture remains flammable at concentrations of 3.7% v/v, changing its hazard level from highly flammable to easily flammable. However, the predictions of the thermodynamic models presented deviations of up to 6.6% error at low concentrations of the analyzed mixtures. This highlights the importance of detailed risk assessment in ABE fermentation and product separation sequences to avoid potential fire scenarios in product handling, storage, and transportation.

 

Palabras clave: Punto de Inflamación, coeficiente de actividad, copa cerrada, bioprocesos Keywords: Flash Point, activity coefficient, closed Cup, bioprocesses



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 4 año 2022 Articulo 1

ANÁLISIS EXERGÉTICO PARA UN EVAPORADOR MULTIEFECTO DE ALIMENTOS CON TERMOCOMPRESIÓN

EXERGETICAL ANALYSIS FOR A FOOD MULTI-EFFECT EVAPORATOR WITH THERMOCOMPRESSION


Christian O. Díaz-Ovalle1,*, Erika Ramos-Ojeda1, Fabiola Herrera-Enciso1, Florianne Castillo-Borja2 (1) Tecnológico Nacional de México/I. T. Roque, Departamento de Ingenierías, carretera Celaya-Juventino Rosas km 8.0 Celaya, 38124, Guanajuato – México, (2) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, Av. López Mateos 1801 Ote, 20256, Aguascalientes – México


Resumen

El análisis exergético es una estrategia que indica el nivel de aprovechamiento de la energía disponible de un sistema y su relación con los alrededores, esto está vinculado a un valor bajo de exergía destruida (ExD). Esta estrategia ha sido aplicada a plantas de procesamiento de alimentos, incluyendo la evaporación. En este trabajo, un análisis de exergía es desarrollado en un sistema de evaporación con termocompresión, el cual consiste en balances de exergía generalizados para cualquier tipo de secuencia y número de efectos. Un caso de estudio fue tomado de la industria láctea para comprender el cambio de ExD respecto a distintos parámetros del sistema de evaporación. La solución numérica fue posible con el paquete computacional FEVAT ®. Los resultados indicaron que la ExD es reducida: 8% por el aumento de un efecto en la secuencia, 3% por el cambio del efecto que envía vapor al termocompresor y 6% por usar la capacidad calorífica del alimento como constante. El análisis de exergía aporta una descripción mayor sobre la sustentabilidad y eficiencia que pueden presentar los procesos de alimentos.

Abstract

The exergetical analysis indicates the performance level of the available energy in a system and its relation with the environment, which is related to a low value of exergy destruction (ExD). This strategy has been applied to foodstuff processing plants that include evaporation. Herein, an exergetical analysis is developed through a milk evaporation process with thermocompression, which involves generalized exergy balances for any evaporation sequence and quantity of effects. From the dairy industry, a study case was considered to understand the change of ExD to a diversity of parameters from the evaporation system. The numerical solution was possible with the FEVAT ® computational package. The results showed that ExD is reduced: 8% by an increment in the number of effects, 3% by changing the effect that feeds the thermocompressor, and 6% by a constant heat capacity of the foodstuff. The exergy analysis provides an outstanding description of the sustainability and performance of the foodstuff processes.

 

Palabras clave: balances de energía, exergía destruida, paquete FEVAT, industria láctea Keywords: energy balances, destroyed exergy, software FEVAT, dairy industry



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 4 año 2022

ISSN: 0718-8706

Teoría/Aplicación (Theory/Application)


1. Análisis exergético para un evaporador multiefecto de alimentos con termocompresión. Exergetical analysis for a food multi-effect evaporator with thermocompression. Christian O. Díaz-Ovalle, Erika Ramos-Ojeda, Fabiola Herrera-Enciso, Florianne Castillo-Borja (pp. 1-8).


2. Seguridad en la industria de la fermentación abe: estudio de puntos de inflamación y modelos termodinámicos. Safety in the abe fermentation industry: study of flash points and thermodynamic models. Jennifer L. Pérez-Vicente, Cristian Ricárdez-García, Antioco López-Molina*, Carolina Conde-Mejía, Luis M. Valenzuela-Gómez (pp. 9-16).


3. Análisis parcial de microorganismos metanogénicos durante la digestión anaerobia de estiércol bovino con suero de leche en polvo. Partial analysis of metanogenic microorganisms during anaerobic digestion of cattle manure with whey powder. María L. Ruiz-Nito1, Marcela Cárdenas-Manríquez2, María M. Rivera-Ramírez2, José E. Botello-Álvarez1, Ramiro Rico-Martínez (pp. 17-26).


4. Estimación de la permeabilidad relativa bifásica a partir de la simulación de flujo de fluidos en micrografías de rocas. Estimation of the two-phase relative permeability from fluid flow simulations in rock micrographs. Jorge A. Briones-Carrillo, Carlos G. Aguilar-Madera, Víctor Matías-Pérez (pp. 27-35).


5. Modelo semi-empírico para determinar la viscosidad aparente de una espuma que fluye a través de una fractura. Semi-empirical model to determine the apparent viscosity of a foam flowing through a fracture. Víctor Matías-Pérez, Josué Pérez-Esparza, Simón López-Ramírez, Carlos G. Aguilar-Madera, Jorge A. Briones-Carrillo (pp. 37-45).

Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022 Articulo 5

OBTENCIÓN SUSTENTABLE DE EXTRACTOS ACUOSOS DE SALVADO DE TRIGO SUSTITUYENDO LAVADO Y SECADO POR MOLIENDA PARCIAL

SUSTAINABLE OBTAINING OF AQUEOUS EXTRACTS OF WHEAT BRAN BY REPLACING WASHING AND DRYING BY PARTIAL MILLING


René R. Balandrán-Quintana1, Ana M. Mendoza-Wilson1, José A. Azamar-Barrios2, José Á. Huerta-Ocampo3, Gabriela R. Clamont-Montfort3 (1) Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46, Hermosillo, Sonora – México, (2) Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN-Unidad Mérida. Departamento de Física Aplicada. Carretera Antigua a Progreso km 6, Mérida, Yucatán – México, (3) Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Ciencia de los Alimentos. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas No. 46, Hermosillo, Sonora – México


Resumen

Se compararon dos pretratamientos en el proceso de obtención de extractos acuosos de salvado de trigo. Un lote de salvado se sometió al proceso convencional de cernido, lavado, secado, extracción acuosa, centrifugado y liofilización. Un segundo lote se molió parcialmente, para después cernirse y pasar directamente al paso de extracción acuosa. Se comparó el gasto de energía y agua, rendimiento en peso, contenido de proteínas, almidón y ácido fítico de los extractos acuosos, entre pretratamientos. Un mayor rendimiento de extractos y contenido de ácido fítico, así como un menor gasto de energía y agua, en el pretratamiento con molienda parcial, sugiere sustituir las etapas de lavado y secado por la molienda parcial para hacer un proceso más sustentable. El contenido de proteínas y almidón no fue significativamente diferente entre pretratamientos. Después de la extracción acuosa se precipitó una fracción rica en almidón.

Abstract

Two pretreatments were compared in the process of obtaining aqueous extracts of wheat bran. A batch of bran was subjected to the conventional process of sifting, washing, drying, aqueous extraction, centrifugation and lyophilization. A second batch was partially ground, then screened and passed directly to the aqueous extraction step. Energy and water expenditure, weight yield, protein, starch and phytic acid content of the aqueous extracts were compared between pretreatments. A higher yield of extracts and phytic acid content, as well as a lower expenditure of energy and water, in the pretreatment with partial grinding, suggests replacing the washing and drying steps with partial grinding to make a more sustainable process. The protein and starch content were not significantly different between pretreatments. After aqueous extraction, a starch-rich fraction precipitated.

 

Palabras clave: extracción acuosa, residuos agroindustriales, sustentabilidad, valorización Keywords: aqueous extraction, agro-industrial waste, sustainability, recovery



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022 Articulo 4

IMPACTO DE LA RESOLUCIÓN DE LA CUANTIFICACIÓN DE ERRORES DE MEDICIÓN EN SENSORES DE MONÓXIDO DE CARBONO CON ADC DE 10 Y 16 BITS

IMPACT OF THE RESOLUTION OF THE QUANTIFICATION OF MEASUREMENT ERRORS IN CARBON MONOXIDE SENSORS WITH ADC OF 10 AND 16 BITS


Victor M. Mora-Romo1, Mónica C. Villalobos-López2 (1) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Posgrado, Av. López Mateos 1802 Ote, Aguascalientes – México, (2) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química, Av. López Mateos 1802 Ote, Aguascalientes – México


Resumen

La presente investigación realiza un análisis comparativo del impacto de la resolución de cuantificación en la medición precisa del monóxido de carbono (CO), utilizando sensores MQ7 con convertidores analógico-digitales (ADC) de 10 y 16 bits. Donde se lleva a cabo una evaluación exhaustiva del rango de amplitud de las mediciones obtenidas. Además, se procede a calcular la relación señal a ruido (SNR, por sus siglas en inglés) con el fin de evaluar la calidad de la señal capturada en comparación con el ruido introducido durante el proceso de cuantificación. Dicho cálculo se lleva a cabo para ambas resoluciones de ADC y se expresa en decibeles (dB). Por último, se realiza una evaluación minuciosa de la distorsión armónica total (THD, por sus siglas en inglés), la cual representa la cantidad de distorsión presente en la señal como consecuencia del proceso de cuantificación. Se calcula el THD para ambas configuraciones de medición y se expresa como un porcentaje. Estos resultados son esenciales para determinar la resolución óptima de cuantificación en aplicaciones de detección de CO, contribuyendo así al desarrollo de sensores más precisos y confiables en la detección.

Abstract

This research presents a comparative analysis of the impact of quantization resolution on the accurate measurement of carbon monoxide (CO) using MQ7 sensors with 10-bit and 16-bit analog-to-digital converters (ADCs). A comprehensive evaluation of the measurement range is conducted, and the signal-to-noise ratio (SNR) is calculated to assess the quality of the captured signal in relation to quantization noise. The SNR calculation is performed for both ADC resolutions and expressed in decibels (dB). Furthermore, a detailed assessment of total harmonic distortion (THD), representing the amount of distortion in the signal due to quantization, is carried out. THD is calculated for both measurement configurations and expressed as a percentage. These findings are crucial for determining the optimal quantization resolution in CO detection applications, thereby contributing to the development of more accurate and reliable sensors in this field.

 

Palabras clave: convertidores analógico-digitales (ADC), relación señal-ruido (SNR), ruido de cuantificación, distorsión armónica total (THD) Keywords: analog-to-digital converters (ADCs), signal-to-noise ratio (SNR), quantization noise, total harmonic distortion (THD)



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022 Articulo 3

HERRAMIENTAS PROTEÓMICAS Y BIOINFORMÁTICAS REVELAN LA COMPOSICIÓN ALERGÉNICA DEL POLEN DE PARKINSONIA MICROPHYLLA

PROTEOMICS AND BIOINFORMATICS TOOLS REVEAL ALLERGENIC COMPOSITION OF PARKINSONIA MICROPHYLLA POLLEN


Martha B. Morales-Amparano1, Daniela Álvarez-Campa2, Magdalena Hernández-Ortiz3, Sergio Encarnación-Guevara3, Luis M. Terán-Juárez4, José Á. Huerta-Ocampo1 (1) Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A. C, Coordinación de Ciencia de los Alimentos, Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas #46, Sonora – México, (2) Universidad de Sonora, Licenciatura en Ciencias Genómicas, Avenida Luis Donaldo Colosio s/n, Edificio 7G, Sonora – México, (3) Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias Genómicas. Avenida Universidad s/n, Morelos – México, (4) Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias, Departamento de Investigación en Inmunogenética y Alergia. Calzada de Tlalpan 4502, Ciudad de México – México


Resumen

El Palo Verde (Parkinsonia microphylla) es un árbol desértico del noroeste de México y el suroeste de Estados Unidos, es polinizado por insectos y una causa de alergia debido a la gran cantidad de flores que son arrastradas por el viento. Hasta el momento, no se han identificado alérgenos del polen de Palo Verde. Para comprender la composición alergénica del polen de Palo Verde, se identificaron sus proteínas y se predijeron las alergénicas utilizando bioinformática. Setenta y nueve proteínas identificadas se clasificaron como alérgenos putativos. Un análisis más refinado permitió clasificar estas proteínas con base en su identidad con proteínas alergénicas reportadas por el Subcomité de Nomenclatura de Alérgenos de la OMS/IUIS. Estableciendo fuerte evidencia de alergenicidad en 15, débil en 21 y ninguna evidencia en 43 de estas proteínas. Las proteínas alergénicas putativas pueden contribuir al desarrollo de nuevas modalidades diagnósticas y terapéuticas para la alergia al polen de Palo Verde.

Abstract

Palo Verde (Parkinsonia microphylla) is a common tree in the deserts of northwestern Mexico and the southwestern United States. Although an insect pollenated tree, it can cause allergy because of the huge volume of flowers that fall to ground, dry, and then picked up by the wind. So far, Palo Verde pollen allergens have not been identified. To understand the allergenic composition of Palo Verde pollen, we identified pollen proteins and allergenic proteins were predicted using bioinformatics tools. Among 809 identified proteins, 79 were categorized as putative allergens. Additional software allowed classifying putative allergenic proteins based on their sequence identity with allergenic proteins from WHO/IUIS Allergen Nomenclature Sub-Committee database. Strong allergenicity evidence was established in 15 proteins, weak in 21 cases, and no evidence in 43 cases. Putative allergenic proteins may contribute to the development new diagnostic and therapeutic modalities in Palo Verde pollen allergy.

 

Palabras clave: alergia, leguminosas del desierto, palo verde, proteínas Keywords: allergy, desert legumes, palo verde, proteins



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022 Articulo 2

DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN MICELAR CRÍTICA MEDIANTE CAMBIOS EN LAS ENERGÍAS POTENCIAL Y CINÉTICA USANDO DINÁMICA MOLECULAR

DETERMINATION OF THE CRITICAL MICELLE CONCENTRATIO THROUGH CHANGES IN THE POTENTIAL AND KINETICS ENERGIES BY USING MOLECULAR DYNAMICS


Luis A. Salas-Hernández1, Edgar O. Castrejón-González1, Ricardo E. Macías-Jamaica2, Vicente Rico-Ramírez1 (1) Departamento de Ingeniería Química, Tecnológico Nacional de México en Celaya, Av. Antonio García Cubas 600 pte., Celaya, Guanajuato – México, (2) School of Engineering and Sciences, Tecnológico de Monterrey, Anillo Periférico 6666, Tlalpan, Ciudad de México – México


Resumen

Existen algunos métodos de simulación por Dinámica Molecular (DM) para determinar la concentración micelar crítica (CMC), en la mayoría se utilizan modelos de grano grueso o modelos atomísticos que incluyen cálculos de energía libre, pero requieren tiempos de cómputo elevados. En este trabajo se propone un método alternativo para la determinación de CMC usando DM en equilibrio que consiste en evaluar el comportamiento de las energías cinética y potencial; además se propone una ligera modificación en el campo de fuerza OPLSAA, requiriendo un tiempo de cómputo considerablemente menor que las simulaciones usadas actualmente. La metodología se aplicó al surfactante aniónico octil sulfato de sodio (SOS) inmerso en agua. Se analizaron los agregados micelares y se determinó la excentricidad. Los resultados obtenidos, CMC entre 120 y 140 mM, son consistentes con los experimentales reportados en la literatura, CMC entre 115 y 140 mM.

Abstract

There are some methods that employee molecular dynamics simulation to determine the Critical Micelle Concentration (CMC), most of them use coarse-grained approach or all-atoms models that include free energy calculation; however, a large simulation time is required. An alternative method to approach the estimation of the CMC is proposed in this work by using Equilibrium Molecular Dynamics simulations. This methodology uses both the potential and kinetics energies. Moreover, a slight modification in the OPLSAA force-field is proposed to considerably reduce the time of micelle formation. This methodology was applied to the anionic surfactant sodium octyl sulphate (SOS) immersed in water. Micellar aggregates and eccentricity were also analyzed. Results, ranging between 120 and 140 mM, are in good agreement with those obtained experimentally and reported in the literature, which range between 115 and 140 mM.

 

Palabras clave: formación micelar, octil sulfato de sodio, excentricidad, agregados micelares Keywords: micelle formation, sodium octyl-sulphate, eccentricity, micellar aggregates



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022 Articulo 1

DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES TEXTURALES DE MODELOS DE CARBÓN ACTIVADO UTILIZANDO SIMULACIÓN MOLECULAR

DETERMINATION OF TEXTURAL PROPERTIES OF ACTIVATED CARBON MODELS USING MOLECULAR SIMULATIONA


Florianne Castillo-Borja1,*, Virginia Hernández-Montoya1, Erika González-Ramírez1, Christian O. Díaz-Ovalle2, Ulises I. Bravo-Sánchez1 (1) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica, Av. López Mateos 1801 Ote., 20256, Aguascalientes – México, (2) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Roque, Departamento de Ingenierías, km 8 carretera Celaya-Juventino Rosas, Celaya, 38124, Guanajuato – México


Resumen

En este trabajo se estudiaron modelos de carbones virtuales generados por medio de la aglomeración de diferentes unidades estructurales básicas (UEB), cuya geometría es similar a la reportada experimentalmente para los carbones activados. La caracterización de los carbones virtuales (área superficial, distribución del tamaño y volumen de los poros) se realizó por métodos geométricos. Para clasificar a los modelos generados de acuerdo con la tipología propuesta por Brunauer, se calcularon isotermas de adsorción de nitrógeno por medio de simulación molecular Monte Carlo, utilizando el colectivo gran canónico. Los resultados obtenidos mostraron que los carbones activados virtuales tienen microporos y la isoterma de adsorción del nitrógeno es tipo I de acuerdo con la clasificación de la IUPAC, la cual es característica de sólidos microporosos. Los resultados se compararon con datos experimentales reportados en la literatura y se observó que existe una adecuada concordancia para las propiedades texturales obtenidas.

Abstract

In this work, virtual carbon models generated by the agglomeration of different basic structural units, whose geometry is similar to that reported experimentally for activated carbons, were studied. The characterization of the virtual carbons (surface area, size distribution and volume of the pores) was carried out by geometric methods. In order to classify the generated models according to the typology proposed by Brunauer, Nitrogen adsorption isotherms were calculated by means of Monte Carlo molecular simulation, using the Grand Canonical ensemble. The results obtained showed that the virtual activated carbons have micropores and the nitrogen adsorption isotherm is type I according to IUPAC classification, which is characteristic of microporous solids. The results were compared with experimental data reported in the literature and it was observed that there is an adequate agreement for the textural properties obtained.

 

Palabras clave: Monte Carlo, colectivo gran canónico, material carbonoso, caracterización textural Keywords: Monte Carlo, grand canonical ensemble, carbonaceous material, textural characterization



Avances en Ciencias e Ingeniería Vol. 13 nro 3 año 2022

ISSN: 0718-8706

Teoría/Aplicación (Theory/Application)


1. Determinación de propiedades texturales de modelos de carbón activado utilizando simulación molecular. Determination of textural properties of activated carbon models using molecular simulationa. Florianne Castillo-Borja, Virginia Hernández-Montoya, Erika González-Ramírez, Christian O. Díaz-Ovalle, Ulises I. Bravo-Sánchez (pp. 1-9).


2. Determinación de la concentración micelar crítica mediante cambios en las energías potencial y cinética usando dinámica molecular. Determination of the critical micelle concentration through changes in the potential and kinetics energies by using molecular dynamics, Luis A. Salas-Hernández, Edgar O. Castrejón-González, Ricardo E. Macías-Jamaica, Vicente Rico-Ramírez (pp. 11-21).


3. Herramientas proteómicas y bioinformáticas revelan la composición alergénica del polen de Parkinsonia microphylla. Proteomics and bioinformatics tools reveal allergenic composition of Parkinsonia microphylla pollen. Martha B. Morales-Amparano, Daniela Álvarez-Campa, Magdalena Hernández-Ortiz, Sergio Encarnación-Guevara, Luis M. Terán-Juárez, José Á. Huerta-Ocampo (pp. 23-30).


4. Impacto de la resolución de la cuantificación de errores de medición en sensores de monóxido de carbono con ADC de 10 y 16 bits. Impact of the resolution of the quantification of measurement errors in carbon monoxide sensors with ADC of 10 and 16 bits. Victor M. Mora-Romo, Mónica C. Villalobos-López (pp. 31-36).


5. Obtención sustentable de extractos acuosos de salvado de trigo sustituyendo lavado y secado por molienda parcial. Sustainable obtaining of aqueous extracts of wheat bran by replacing washing and drying by partial milling. René R. Balandrán-Quintana, Ana M. Mendoza-Wilson, José A. Azamar-Barrios, José Á. Huerta-Ocampo, Gabriela R. Clamont-Montfortz (pp. 37-44).