Proyecto Bioinge

OBTENCION DE ETANOL POR FERMENTACIÒN A PARTIR DE LA LEVADURA SACCHAROMYCES CEREVISIAE

RESUMEN
Este trabajo trata sobre el diseño de un proceso de producción biotecnologica de etanol por fermentación a nivel de una planta piloto incluyendo todo el análisis de las cinéticas, balances de masa y energía, diseño de birreactores, métodos utilizados y algunas otras cosas que se mostraran en elpresente proyecto, todo esto basándonos en el programa de la materia de bioingeniería.

INTRODUCCION
La principal materia prima para la producción de EtOH es la caña de azúcar, ya sea en forma de jugo de caña o como melazas (subproducto de la industria azucarera). Se pueden obtener cerca de 70L de EtOH/ton de caña y 9L EtOH/ton de melaza grado C, además de cerca de 100kg de azúcar (1). Para efectosde costeo (2) estimó que se debe esperar un rendimiento de 58 galones de EtOH a partir de 1 ton de melazas que contengan un 46% de azúcares.
La mayor parte del EtOH es producido mediante fermentación por lotes. La concentración de sustrato al inicio de la fermentación es de 15-25% (p/v) y el pH se ajusta a un valor de 4-5 para disminuir los riesgos de infección. El proceso se lleva a cabo a30-35ºC. Generalmente el rendimiento es del 90% del máximo teórico. El resto del sustrato es convertido en biomasa y otros metabolitos. La concentración de EtOH al término de la fermentación es de 80-100g·L-1. En la mayoría de las destilerías, el tiempo de fermentación es de 24h, aumentándose 6 h para la sedimentación de las levaduras en los tanques.El microorganismo más utilizado para la obtención deEtOH es la levadura Saccharomyces cerevisiae, que convierte las hexosas en EtOH en condiciones anaeróbicas, generando 2 moles del compuesto portador de energía en los seres vivos, el adenosín trifosfato (ATP), por cada mol de hexosa consumida además de 2 moles de EtOH. Este microorganismo tiene también la capacidad de convertir las hexosas en CO2 aeróbicamente, por lo que en dependencia de lasconcentraciones de O2 en el medio de cultivo y de la fuente de carbono, se puede favorecer uno de los dos procesos. Las levaduras tienen la ventaja adicional de tolerar concentraciones relativamente altas de EtOH (hasta 150g·L-1).


Según datos de F.O. Licht, la producción mundial de EtOH en 2004 fue de cerca de 41000mill de litros ( Tabla I). En promedio, el 73% del EtOH producido mundialmentecorresponde a alcohol carburante, el 17% a alcohol para bebidas y el 10% es alcohol industrial.

Los microorganismos
Las levaduras son microorganismos pertenecientes al grupo de las criptógamas; se encuentran dentro de los hongos. Como tales, son incapaces de emplear la fotosíntesis para su alimentación; no poseen flagelo por lo que las células individuales son inmóviles entre sí. Son capaces detransformar los hidratos de carbono en alcohol con desprendimiento de anhídrido carbónico. (3)
La levadura Saccharomyces cerevisiae permite una conversión aproximada del 85% al cabo de 32 horas y del 90% al cabo de 75 horas en la producción de etanol. Este microorganismo tiene un porcentaje en peso de carbono del 45%, de oxígeno del 30.6%, de hidrógeno del 6.8%, y de nitrógeno del 9%. A continuación sepresenta los requerimientos de energía en función de gramos de sustrato adecuado para el crecimiento de ella. (3)
Condiciones de crecimiento.
Energía de mantenimiento
g de célula / ( g de sustrato * hora).
Anaeróbico
0.036
Aeróbico
0.022

El microorganismo más utilizado es S. cerevisiae por su capacidad de hidrolizar la sacarosa de la caña de azúcar para su conversión hasta glucosa y fructosa, doshexosas fácilmente asimilables; además puede desarrollarse en condiciones anaeróbicas, pero se necesitan pequeñas cantidades de O2 para la síntesis de sustancias como ácidos grasos y esteroles. La reacción general de la fermentación se puede representar como:


Proceso de fermentación
La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos...