Publicación: Evaluación técnica de la fermentación de suero lácteo para la producción de ácido láctico a nivel de laboratorio
| dc.contributor.advisor | Martínez Joachín, Carlo Roberto | |
| dc.contributor.author | Molina Padilla, Jassier Andrés | |
| dc.contributor.jury | Zambrano Ruano, Gamaliel Giovanni | |
| dc.contributor.jury | Lam Ceballos, José Andrés | |
| dc.contributor.jury | Martínez Joachín, Carlo Roberto | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-25T19:20:24Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Formato PDF digital — 117 páginas — incluye gráficos, tablas y referencias bibliográficas. | |
| dc.description.abstract | El presente trabajo de graduación evalúa técnicamente la fermentación de suero lácteo para la producción de ácido láctico a nivel de laboratorio. Se realizó la caracterización fisicoquímica del lactosuero, incluyendo humedad, cenizas, proteínas, grasas, densidad y azúcares. Posteriormente, se llevó a cabo la propagación del microorganismo Lactobacillus leichmannii y la fermentación del lactosuero bajo distintas condiciones de agitación y uso de buffer químico. Se generó un modelo cinético para describir el consumo de azúcares, la producción de ácido láctico y el desarrollo de biomasa, proporcionando una base técnica para futuras investigaciones en el área de la ingeniería química. | spa |
| dc.description.abstract | The objective of this graduation project was to conduct a technical study of whey fermentation using Lactobacillus leichmannii as the fermenting microorganism for the production of lactic acid. First, the whey was characterized in both its powdered form and as a 10% w/v solution. For the powdered whey, the moisture content (2.102% w/w) and ash content (30.789% w/w) were determined. For the solution, density (1.0210 g/mL), pH (5.90), fat content (0.00% w/v), protein content (0.13% w/v), initial lactose concentration (8.38205% w/v), and initial lactic acid concentration (0.19912% w/v) were measured. Based on these results, a theoretical stoichiometric product-to-substrate ratio of 1.076 was established, indicating that 1.076 g of lactic acid can theoretically be produced from each gram of lactose fermented. Subsequently, fermentations were carried out at 38 °C under different operating conditions, varying the agitation speed (50, 100, and 150 rpm) and evaluating the use of a potassium hydrogen phthalate–hydrochloric acid buffer. The objective was to determine the conditions that maximized fermentation yield. The optimal conditions were found to be an agitation speed of 50 rpm with the addition of the buffer solution. Under these conditions, an experimental yield of 10.474% was obtained, indicating that, for every 100 g of lactic acid theoretically producible, only 10.474 g were obtained experimentally. Finally, a kinetic model of the fermentation process was developed based on the experimental data obtained under the optimal fermentation conditions. The model was designed to predict the behavior of the species involved over time, including lactose consumption, the growth of the Lactobacillus leichmannii culture, and lactic acid production in the fermentation medium. The proposed equations are presented in the Results section as Equations R4, R5, and R6, respectively, and are illustrated in Figure 20. To validate the model, the mean squared error (MSE) was calculated for each fitted curve. The lactose consumption curve yielded an MSE of 1.88275, the biomass growth curve an MSE of 0.51547, and the lactic acid production curve an MSE of 0.55300. This kinetic model provides a valuable tool for identifying both the strengths and limitations of the fermentation system under the evaluated conditions. Furthermore, it facilitates the identification of opportunities for process improvement in future research and supports the potential scale-up of the process to an industrial level. | eng |
| dc.description.degreelevel | Pregrado | |
| dc.description.degreename | Licenciado en Ingeniería Química | |
| dc.format.extent | 117 p. | |
| dc.format.mimetype | application/pdf | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uvg.edu.gt/handle/123456789/6589 | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Universidad del Valle de Guatemala | |
| dc.publisher.branch | Campus Central | |
| dc.publisher.faculty | Facultad de Ingeniería | |
| dc.publisher.place | Guatemala | |
| dc.publisher.program | Licenciatura en Ingeniería Química | |
| dc.relation.references | Anderson, D. et al. (2016). Estadística para negocios y economía . 12ª ed. Ed. Cengage Learning, México. | |
| dc.relation.references | A mrane, A. & Prigent, Y. (1994). Mathematical model for lactic acid production from lactose in batch culture: Model development and simulation . Journal of Chemistry, Technology and Biotechnology. 60 (1994) 241 - 246. | |
| dc.relation.references | AOAC International. (2019). Official Method 990.20: Solids (Total) in Milk. En Official Methods of Analysis of AOAC International. | |
| dc.relation.references | ASTM International. (2021). ASTM D1576 - 21: Standard Test Method for Moisture in Wool by Oven - Drying. West Conshohocken , Pensilvania, Estados Unidos. | |
| dc.relation.references | Barillas, A. (2021). Cinética de reacción para la síntesis fermentativa de ácido láctico usando melaza de caña de azúcar mediante la utilización de Lactobacillus leichmannii . Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle de Guatemala, Guatemala. | |
| dc.relation.references | Bulteh 2000. (2024). Ultrasonic Milk Analyzers . Obtenido de: https://bulteh.com/milk - analyzers - ekomilk.html | |
| dc.relation.references | Cabra, C. & Rodríguez, F. (1 de enero de 2006). Evaluación de la producción de ácido láctico elaborado a partir de la fermentación del suero lácteo . Facultad de Ingeniería. Universidad de La Salle, Bogotá, Colombia. | |
| dc.relation.references | Central America Data (CAD). (17 de junio de 2021). Lácteos: Comercio regional creció 7% en 2020 . Obtenido de: https://www.centralamericadata.com/es/article/home/Lcteos_Comercio_regional_cre ci_7_en_2020 | |
| dc.relation.references | Collins, S. & Blennerhassett, P. (s.f.). Standard Operating Procedure for Autoclave Operation . | |
| dc.relation.references | Datta, R., Tsai, S., Bonsignore, P., Moon, S. & Frank, J. (1995). Technological and economic potential of poly ( lactic acid) and lactic acid derivatives. FEMS Microbiology Reviews, ELSEVIER. 16 (1995)221 - 231. | |
| dc.relation.references | Felder, R., Rousseau, R. & B ullard, L. (2018). Principios elementales de los procesos químicos . 4ª ed. Ed. Limusa. México. | |
| dc.relation.references | Gezini, G., Rocha, C. & Silva, M. (2022). Technological and nutritional properties of whey proteins: A review. Journal of Dairy Science & Technology, 102(4), 315 - 332. | |
| dc.relation.references | Guerrero, W., Gomez, C., Castro, J., González, C. & Santos, E. (28 de mayo de 2010). Caracterización fisicoquímica del lactosuero en el valle de T ulancingo. Centro de Investigaciones Químicas , Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México. | |
| dc.relation.references | Grand View Research (GVR). (2022). Lactic Acid Market Size, Share & Trends Analysis Report By Raw Material (Sugarcane, Corn, Cassava), By Application (PLA, Food & Beverages, Personal Care, Pharmaceuticals), By Region, And Segment Forecasts, 2022 – 2030 . Report ID: 978 - 1 - 68038 - 126 - 9. PP 130. | |
| dc.relation.references | Grupo Pochteca. (2022). Ácido l áctico . Obtenido de: https://mexico.pochteca.net/productos/acido - lactico/ | |
| dc.relation.references | Hofvendahl, K. & Hahn - H ägerdal, B. (15 de febrero de 1999). Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable sources. Lund University, Sweden. ELSEVIER. Enzyme and Microbial Technology. 26 (2000) 87 - 107. | |
| dc.relation.references | König, H., Unden, G. & Fröhlich, J. (2017). Biology of Microorganisms on Grapes, in Must and in Wine || Lactic Acid Bacteria. 10.1007/978 - 3 - 319 - 60021 - 5 (Chapter 1), 3 – 41. doi:10.1007/978 - 3 - 319 - 60021 - 5_1. | |
| dc.relation.references | Lehninger, D. & Cox, M. (2012). Principles of Biochemistry. 6ª ed. Ed. Freeman, W.H. & Company, New York , United States of America. | |
| dc.relation.references | Levenspiel, O. (1999). Chemical Reaction Engineering. 3ª ed. John Wiley & Sons, Inc. New York, United States of America. | |
| dc.relation.references | Levine, I. (2014). Principios de fisicoquímica . 6ª ed. Ed. McGraw - Hill. Distrito Federal de México, México. | |
| dc.relation.references | Marcoline, F., Grabe M., Nayak, S., Zahnley, T., Oster, G. & Macey, R. (28 de febrero de 2021). Berkeley Madonna User’s Guide. Versión 10.2.6. Obtenido de: https://www.berkeleymadonna.com. | |
| dc.relation.references | Martínez, A. (Abril de 2014). Identificación de los parámetros de mayor representatividad en la descarga de aguas residuales del sector industrial de lácteos según el A G 236 - 2006 y propuesta de unidades de tratamiento para su reducción. Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería. Universidad San Carlos de Guatemala, Guatemala. | |
| dc.relation.references | Ministerio de Economía (MINECO). (31 de mayo de 2019). Guatemala conmemora Día Mundial de la Leche . Gobierno de Guatemala, Guatemala. Obtenido de: https://www.mineco.gob.gt/guatemala - conmemora - d%C3%ADa - mundial - de - la - leche#:~:text=Actualmente%20en%20el%20pa%C3%ADs%20se,y%20cabra%20en %20el%20pa%C3%ADs. | |
| dc.relation.references | National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK). (2022). Síntomas y causas de la intolerancia a la lactosa . National Instittutes of Health, gobierno de Estados Unidos, Estados Unidos. Obtenido de: https://www.niddk.nih.gov/health - information/informacion - de - la - salud/enfermedades - digestivas/intolerancia - lactosa/sintomas - causas | |
| dc.relation.references | Pérez, R. (22 de julio de 2021). MAGA promueve la industria lechera en la región. Diario de Centro América . Gobierno de Guatemala, Guatemala. Obtenido de: https://dca.gob.gt/noticias - guatemala - diario - centro - america/maga - promueve - la - industria - lechera - en - la - region/ | |
| dc.relation.references | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (2022). Calidad y evaluación . Portal lácteo. Obtenido de: https://www.fao.org/dairy - production - products/products/calidad - y - evaluacion/es/ | |
| dc.relation.references | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (2022). Composición de la leche. Portal lácteo . Obtenido de: https://www.fao.org/dairy - production - products/products/composicion - de - la - leche/es/ | |
| dc.relation.references | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (2011). Proceso para la elaboración de productos lácteos . Proyecto GCP/GUA/012/SPA, II fase. | |
| dc.relation.references | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) (2022). Tipos y características. Portal lácteo . Obtenido de: https://www.fao.org/dairy - production - products/products/tipos - y - caracteristicas/es/ | |
| dc.relation.references | Rojas, A., Montaño, L. & Bastidas, M. (17 de noviembre de 2015). Producción de ácido láctico a partir del lactosuero utilizando Lactobacillus delbrueckii, subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus . Grupo Energías Alternativas y Biomasa, Universidad del César, Sede Hurtado, Grupo Desarrollo de Estudios y Tecnologías Ambientales del Carbono y Universidad de la Guajira. Colombia. | |
| dc.relation.references | Salinas, E . & Pantaleón, I. (12 de julio de 2022). El sector lácteo en Guatemala, una oportunidad de desarrollo . Forbes Centroamérica. Obtenido de: https://forbescentroamerica.com/2022/07/12/el - sector - lacteo - en - guatemala - una - oportunidad - de - desarrollo | |
| dc.relation.references | Serna - Cock, L., Méndez - Castillo, A. & Rengifo - Guerrero, J. (2015). Aprovechamiento de subproductos de la fermentación láctica para la producción de ensilajes. Revista de investigación Agraria y Ambiental (RIAA), 6(1), 165 - 176, | |
| dc.relation.references | Skoog, D., West, D., Holler, F. & Crouch, S. (2015). Fundamentos de química analítica. 9ª ed. Ed. Cengage Learning, Distrito Federal de México, México. | |
| dc.relation.references | Smith, J., Van Ness , H., Abbott. M., Swihart, M. (2018). Introducción a la termodinámica en ingeniería química. 8ª ed. Ed. McGraw - Hill, Ciudad de México, México. | |
| dc.relation.references | Wee, Y., Kim, J. & Ryu, H . (2006) . Biotechnological Production of Lactic Acid and Its Recent Applications . Chonnan National University, Republic of Korea. Food Technol Biotechnol 44 (2006) 163 - 172. | |
| dc.relation.references | W eiss, N., Schillinger, U., & Kandler, O. (1983). Lactobacillus lactis, Lactobacillus leichmannii and Lactobacillus bulgaricus, Subjective Synonyms of Lactobacillus delbrueckii, and Description of Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis comb. nov. and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus comb. nov. Systematic and Applied Microbiology. 4(4), 552 – 557. doi:10.1016/s0723 - 2020(83)80012 - 5. | |
| dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.coar | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |
| dc.rights.license | Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0) | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.armarc | Cinemática | |
| dc.subject.armarc | Acido láctico | |
| dc.subject.armarc | Fermentación | |
| dc.subject.armarc | Biotecnología | |
| dc.subject.armarc | Whey -- Guatemala | |
| dc.subject.armarc | Lactic acid -- Guatemala | |
| dc.subject.armarc | Lactobacillus -- Guatemala | |
| dc.subject.armarc | Fermentation products industry | |
| dc.subject.armarc | Ingeniería química -- Investigaciones | |
| dc.subject.armarc | Lactobacillus leichmannii -- Guatemala | |
| dc.subject.ddc | 660 - Ingeniería química | |
| dc.subject.ocde | 2. Ingeniería y Tecnología::2D. Ingeniería Química | |
| dc.subject.ods | ODS 9: Industria, innovación e infraestructura. Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación | |
| dc.subject.ods | ODS 12: Producción y consumo responsables. Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles | |
| dc.title | Evaluación técnica de la fermentación de suero lácteo para la producción de ácido láctico a nivel de laboratorio | spa |
| dc.title.translated | Technical evaluation of whey fermentation for lactic acid production at laboratory scale | |
| dc.type | Trabajo de grado - Pregrado | |
| dc.type.coar | http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f | |
| dc.type.coarversion | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |
| dc.type.content | Text | |
| dc.type.driver | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis | |
| dc.type.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | |
| dc.type.visibility | Public Thesis | |
| dspace.entity.type | Publication |
