TEMA:

OBTENCION DE ETANOL A PARTIR DE “ LPOMOEA BATATAS”OBTENCION DE ETANOL A PARTIR DE “ LPOMOEA BATATAS” (CAMOTE)(CAMOTE)

ESTRUCTURA DE ESTUDIO:

1.- INVESTIGACION MONOGRAFICA Y RECOLECION DE PATENTES.( SEMANA1)

2.-BUSQUEDA DE AMBIENTE, MATERIALES E INSUMOS, PARA DESARROLLAR LA EXPERIENCIA (SEMANA2)

3.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA : (SEMANA3 Y 4)

DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL ALMIDON DEL CAMOTE

DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL ALCOHOL ETILICO A PARTIR DEL CAMOTE

PROCESO INDUSTRIAL PARA OBTENER ALCOHOL ETILICO A PARTIR DE BIOMASA En general, el proceso de fabricación del alcohol de camote , es similar al del alcohol decereales y se diferencia únicamente en las fases relacionadas con la preparación de lamateria prima. Las principales operaciones de fabricación, mediante el proceso deenzimático se aprecian en el diagrama anexo.

a. Lavado – pelado:

Después de pesarlas, las raíces se lavan y se pelan simultáneamente en peladores –lavadores, a fin de eliminar las fibras e impurezas que podrían interferir con la penetración del calor en la operación de cocción.

b. Desintegración – rallado:

Esta operación se realiza en ralladores , como los utilizados para fabricar, almidóno harina de yuca, y tiene por objeto aumentar la superficie de contacto de la materia prima,exponiéndola más fácilmente al calor y a los agentes sacarificantes, a fin de hacer máseficientes las operaciones subsiguientes de cocción, hidrólisis y fermentación.Las etapas iniciales de preparación (lavado y pelado) no son necesarias cuando se utilizantrozos en lugar de raíces enteras. Los trozos se muelen en seco en molinos de martillo,semejantes a los empleados para moler maíz.

c. Cocción o pre hidrolisis:

Mediante la cocción, se liberan los gránulos de almidón, ligados a los compuestoslignocelulósicos, con el objeto de facilitar la reacción entre los agentes sacarificadores y elalmidón en la fase siguiente. A consecuencia del calor, el gránulo de almidón absorbe agua yse hincha, ocasionando la ruptura de la pared celular, y el almidón se gelatiniza. Al final deeste proceso, que tiene una duración de 30 a 40 minutos, la masa se licua por la acciónconjunta del calor y del fraccionamiento de la oc-amilasa adicionada.

d. hidrólisis o sacarificación:

El proceso de sacarificación y el empleo de un agente sacarificador eficiente y de bajo costo,son factores fundamentales en la fabricación del alcohol a partir de sustancias amiláceas, yaque el almidón debe ser desdoblado en azúcares fermentables, a fin de que pueda actuar lalevadura alcohólica. La sacarificación se puede efectuar mediante el proceso ácido oenzimaticoEl proceso de hidrólisis acida , que generalmente emplea ácido sulfúrico o clorhídrico, se consideraobsoleto. Las desventajas de emplearlo son: a) bajo rendimiento del alcohol debido a que elácido degrada parcialmente los azúcares, formando compuestos que, además de no serfermentables, pueden inhibir la actividad de la levadura; y b) el uso frecuente del ácido,corroe los equipos y aumenta los riesgos de accidentes al tener que manipularloconstantemente.El proceso biológico, utiliza enzimas amilolíticas que se pueden obtener de varias fuentes. Enlos países occidentales, usualmente se emplea malta, y en los orientales, salvado de trigo ode arroz germinados.

En años recientes, se ha hecho mucho énfasis en la investigación sobre producción deenzimas, elaboradas por microorganismos para ser utilizadas en la fabricación de alcohol. EnFrancia se desarrolló el proceso Amylo utilizando especies de Rhizopus, y en los EstadosUnidos, Banzon et al desarrollaron el proceso del salvado de cereales germinados con baseen trabajos de Takamine y Underkofler et. al. y Lemense et. al, el de fermentaciónsumergida. Este último fue empleado con éxito por Texeira et al en la sacarificación delalmidón de yuca para fabricar alcohol.Todos estos procesos, dieron rendimientos iguales o superiores a los obtenidos con la malta,por tanto, siempre son mejores que los de la hidrólisis ácida. La malta es una fuente deenzimas de origen vegetal, a la que podría recurrirse, pero su producción es restringida en elpaís e importarla resultaría muy costoso. Las enzimas microbianas, tiene un mercado cadavez mayor en relación con los procesos de fermentación sumergida y salvado de cerealesgerminados, ya que no requieren instalaciones adicionales costosas en las destilerías, nimano de obra especializada.Es conveniente describir, como es la sacarificación del almidón y cómo actúan las enzimasprovenientes de diversas fuentes en el proceso.El desdoblamiento del almidón gelatinizado, comprende la hidrólisis de los enlaces oc-1,4,los cuales unen las moléculas de glucosa en cadenas largas, y los enlaces oc-1,6, queforman los puntos de ramificación del componente amilopectina del almidón. La maltacontiene las enzimas más importantes del desdoblamiento del almidón: B-amilasa y ocglucosidasa,ésta última conocida como maltasa. La oc-amilasa rompe los enlaces oc-1,4 alazar dentro de la molécula, dando lugar a pequeñas cadenas de dextrosas denominadasdextrinas. Esto hace que la pasta gelatinizada del almidón, sea menos viscosa y suministraun mayor número de terminales de cadenas sobre los que actúan las enzimassacarificadoras. Si dicha enzima no rompe los enlaces oc-1,6, todos los puntos deramificación, tanto de las moléculas del almidón, como de las dextrinas formadas por la ocamilasa,permanecen intactos después del tratamiento con la oc-amilasa. Lo mismo que laoc-amilasa, la B-amilasa no rompe los enlaces oc-1,6, de modo que ambas no conviertenmás del 85% del almidón en azúcares fermentables. La oc-glicosidasa, ataca enlaces oc-1,6de las moléculas de maltosa y, en menor grado, las dextrinas, formando glucosa. Estas tresenzimas permiten hidrolizar completamente la molécula de almidón formando azúcares

fermentables.Las encimas microbianas oc-amilasa bacteriana termoestable y amiloglicosidasa fúngica,también hidrolizan completamente las moléculas de almidón. La primera actúa como agentelicuante y la segunda como agente sacarificador. La oc-amilasa bacteriana, actúa de lamisma manera de la oc-amilasa de la malta. No obstante, presenta algunas propiedadesdiferentes, como la poca estabilidad a un pH bajo, aunque es bastante más estable atemperaturas elevadas. La amiloglicosidasa, ocasiona la ruptura de los enlaces oc-1,4 a oc-1,6 de las moléculas del almidón y de la dextrina, liberando glucosa. Esa es la principaldiferencia entre esta enzima y la oc-amilasa de la malta que produce maltosa.. Cuando se utilizan enzimas microbianasprefabricadas, el sistema de adición es semejante al empleado para la malta. Las cantidadesempleadas, dependen de la actividad de la enzima y de la cantidad de almidón que se va asacarificar. Generalmente, el fabricante suministra las cantidades y las especificacionesrelacionada con su empleo, las que en última instancia, dependerán de las propiedadesbioquímicas de la enzima.

e. Fermentación:

Esta etapa comienza con la preparación del inóculo, cuya finalidad es multiplicar la levaduraSaccharomyces cerevisiae, hasta que alcance la cantidad necesaria, para iniciar lafermentación en las cubas. Se toma el cultivo de levadura de un tubo de ensayo y semultiplica en frascos que contienen mosto esterilizado; los volúmenes crecientes, setransfieren sucesivamente hasta alcanzar la etapa de inoculación en los multiplicadores delcultivo puro. La multiplicación del fermento, prosigue en estos aparatos hasta obtener unvolumen de inóculo correspondiente al 5-10% del volumen útil de la cuba de fermentación.Al mosto que se está sacarificando, cuyo contenido de azúcares totales fluctúa de 15 a 18%,se agrega macro y micronutrientes (principalmente sales de nitrógeno y fósforo) antes de lalevadura. El pH debe estar entre 4,0 y 5,0.La fermentación alcohólica, es un proceso exotérmico que requiere mantener la temperaturaalrededor de 250 C, o sea la temperatura óptima de actividad de la levadura, evitando, almismo tiempo, las pérdidas de alcohol por evaporación. Esto se logra, equipando las cubascon un sistema de enfriamiento externo o interno. El tiempo de fermentación fluctúa de 36 a48 horas, No obstante, con el proceso actual de fermentación rápida, el cual requiere unaconcentración elevada de células y determinados micro-nutrientes y factores de crecimiento,el tiempo se podrá reducir considerablemente a 12 horas o menos.

f. Tamizado:

Concluida la fermentación, el mosto se hace pasar por un tamiz para eliminar las partículassólidas, constituidas principalmente por restos de fibras de la cáscara, que podrían perjudicarla destilación. A continuación se centrifuga el material para recuperar parte del fermento que,después de lavarlo, centrifugarlo y deshidratarlo nuevamente, podrá ser utilizado comosuplemento alimenticio para animales por su gran contenido proteínico. Una parte pequeñadel fermento centrifugado vuelve a las cubas para iniciar una nueva fermentación.

g. Destilación:

El destilado, deberá contener del 7 al 11% de alcohol en volumen, el cual se separa dela mezcla hidroalcohólica por la diferencia del punto de ebullición del alcohol y del agua. Estaoperación se efectúa en columnas de destilación, empleando las columnas de bajo gradopara la destilación del aguardiente con cerca del 50% de alcohol en volumen. Para obteneralcohol industrial, se somete el producto obtenido de la primera columna, a una segundadestilación en columnas rectificadoras, cuya función es concentrar y purificar el alcohol, loque da como resultado un contenido alcohólico máximo de 97,2% en volumen.La deshidratación del etanol, es necesaria cuando se desea obtener alcohol carburante paramezclarlo con la gasolina. Los métodos químicos utilizados emplean compuestosdeshidratantes que absorben el agua del alcohol, tales como el acetato de sodio, el óxido decalcio y otros. En uno de los dos procesos físicos, se incorpora una tercera sustancia

denominada arrastradota, que por ser insoluble en uno de los dos componentes, ocasiona laseparación del alcohol y del agua en una tercera columna. Mediante este proceso se obtiene99,9% de etanol en volumen. Otro proceso físico llamado absorción regenerable, emplea unlíquido con una alta capacidad de absorción de agua como la glicerina, el glicol y la soluciónde carbonato de potasio en glicerol. La ventaja de este proceso es que permite recuperar el

absorbente por métodos físicos.