UNIVERSIDAD DE LOA ANDES NUCLEO UNIVERSITARIO RAFAEL RANGEL DEPARTAMENTAMENTO DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD DE LOA ANDES NUCLEO UNIVERSITARIO RAFAEL RANGEL DEPARTAMENTAMENTO DE INGENIERIA Fermentacin Alcohlica

INTEGRANTES:

Estudiantes de fuentes de Energa para la Agricultura

TRUJILLO-NOVIEMBRE DEL 2011

INTRODUCCION.OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL:Obtener etanol a travs de la fermentacin y destilacin alcohlica.Adquirir los conocimientos necesarios en el proceso de operacin del fermentador anaerbico para la obtencin de etanol a escala de laboratorio.Conocer el manejo y el sistema de destilacin y condensacin para la separacin del etanol.Verificar y evaluar el funcionamiento del equipoDeterminar la cantidad de etanol producida mediante la destilacin.OBJETIVOS ESPECFICOS:MARCO TEORICO.Etanol.

El Etanol o alcohol etlico es un compuesto lquido, incoloro, voltil, inflamable y soluble en agua cuyas molculas se componen de carbono, hidrgeno e hidroxilos (CH3-CH2-OH).

Materia prima para la produccin de etanol:

Almidones, que se encuentran en cereales y tubrculos.

Celulosa, que se encuentra en la madera, residuos agrcolas y forestales.

Sacarosas, que se encuentran en la caa de azcar, la melaza, el sorgo dulce, etc.

ETANOL (ALCOHOL CARBURANTE.)Se utiliza como:Oxigenante de gasolina, elevando su contenido de O2.Disminuye las emisiones de contaminantes de hidrocarburos no oxidados.Algunas Propiedades fsicas:Punto de ebullicin 78C.Punto de fusin -117C.Densidad relativa (agua=1): 0,8.Presin de vapor: a 20C: 5.8 KPa.

BIOCOMBUSTIBLES.Son todos aquellos productos biomasicos que pueden ser utilizados para la obtencin de energa. En funcin del estado que presenta : solido, liquido, gaseoso.

Los biocombustibles lquidos y biocarburantes son compuestos que pueden sustituir total o parcialmente la gasolina o el gasleo tradicional y que procede de materias primas vegetales(Alonso 2004).CICLO DEL BIOETANOL.

VentajasDesventajas-Se produce a partir de fuentes renovables.-Produce menos dixido de carbono que la gasolina, aunque el impacto total depende de los procesos de destilacin y la eficiencia de los cultivos.Genera menos monxidos de carbono al utilizarse como aditivos de la gasolina Con el uso de 10% deetanol en la mezcla se puede lograr un reduccin de25% a30% en la emisiones de CO.- Es menos inflamable que la gasolina y el diesel.- Baja toxicidadNo emite compuestos de azufre.

- La combinacin de 90% de gasolina y 10% etanol puede ser usado en los vehculos sin ninguna modificacin.- Presenta menor poder calorfico que la gasolina, porlo que requiere un mayor consumo- Contiene 2/3 de la energa contenida en el mismovolumen- La elaboracin de etanol a partir de granos es ms caro que la gasolina. Aproximadamente 1.5 veces.- Presenta problemas de corrosin en partes mecnicas y sellos.- En climas muy fros presenta dificultades para el encendido.- Genera emisiones de xidos de nitrgeno y aldehdos (contaminantes menores).- Para el uso de una mezcla de 85% etanol y 15% gasolina (E85) se requiere de una adecuada modificacin en los motores.

Tiene como finalidad biolgica proporcionar energa anaerbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxgeno para ello descomponen las molculas de glucosa y obtienen la energa necesaria para sobrevivir.LA FERMENTACINTIPOS DE FERMENTACIONFermentacin acticaEs la encargada de transformar el alcohol presente en cido actico, que es el producto que necesitamos en la fabricacin de vinagresFermentacin alcohlicaEs un proceso biolgico de fermentacin en plena ausencia de aire (O2)Fermentacin lcticaLa fermentacin lctica es causada por algunos hongos y bacterias.

10FERMENTACIN ALCOHLICA: Es un proceso biolgico de fermentacin en plena ausencia de aire(oxgeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azucares)como son:

para obtener productos finales: en forma de

almidnglucosasacarosaalmidon11FERMENTADOR.Llamado tambin BIOREACTOR; es un recipiente cilndrico de doble pared , de vidrio o acero inoxidable (para el control de temperatura y esterilizacin), cubierto d una platina de acero inoxidable. (Vsquez y otros (2007).

DESTILACIN.Se define como la separacin de una mezcla liquida por vaporizacin selectiva y parcial de la misma; la fraccin vaporizada se condensa y se recupera como liquido. (Bautista y otros (2001)).

LEVADURA (Saccharomyces cerevisiae). Son microorganismos eucariotas que cuando se encuentran en un medio liquido en azucares, proliferan y producen grandes cantidades del alcohol y CO2. (Bautista y otros (2001)). Esta convierte las hexosas en etanol en condiciones anaerbicas generando 2 moles del compuesto portador de energa en los seres vivos.

OTROS TIPOS DE BACTERIAS QUE SE UTILIZAN EN LA PRODUCCION DE ETANOL.Bacterias hidrolticas.

Bacterias fermentativas.

Bacterias acetognicas.

Bacterias metanognicas.EQUIPO DE FERMERTACION.Esta conformado por:

Caldero.

Cilindro de fragmentacin.

Mangueras.

Vlvulas.

Condensador.

Rendimiento de la sacarosa por hectrea de caa.Promedio de rendimiento nacional.Rendimiento de la sacarosa (lts/kg) cuanta sacarosa se convierte en alcohol y en etanol?Produccin esperada.Influencia de la sepa de bacterias (mostro).Condiciones de sustrato relacin agua sacarosa.Fermentaciones indeseables (recomendaciones).Obtencin de etanol.Para obtener el etanol se realizan dos procesos :Fermentacin:

Destilacin:MATERIALES UTILIZADOS:942 gr de Papeln (panela).

58 gr de Azcar.

Levadura. (Saccharomyces cerevisiae).

9 lts. de Agua.

Jabn.

Partes del fermentador utilizadoEsta conformado por:Caldero.

Cilindro de fragmentacin.

Mangueras.

Vlvulas.

Condensador.

Procedimiento para la obtencin de alcohol.Se divide en: fermentacin y destilacinProcedimiento de la fermentacin:Una vez limpio y seco, se procedi a colocar el reactor en su lugar respectivo en la banca de soporte de los elementos del equipo de fermentacin. Para realizar el ensayo de fermentacin alcohlica se aadi al bioreactor 0,009 m3 de agua; 1 kg de sacarosa (dividida sta en 949,2 gr panela de caa de azcar y 50,8 gr de azcar). Posterior al agregado del azcar al agua diluir dicha azcar mediante la agitacin de la mezcla y calentando el sustrato en la estufa.Diluida el azcar en el agua; se coloca la tapa al fermentador y se cerro ste. Se calent la mezcla hasta alcanzar la temperatura de 100 C, con el fin de esterilizar la mezcla y el fermentador, para evitar posible contaminacin por microorganismos; presentes tanto en la mezcla, como en el reactor.

Concluida la esterilizacin, se ubica el bioreactor en su sitio respectivo en la banca de soporte y se procede a refrigerar el fermentador mediante el sistema de refrigeracin/calefaccin; en este caso es necesario acoplar al reactor, las mangueras respectivas para tal fin. La refrigeracin se realiza hasta alcanzar una temperatura alrededor de los 40 C (temperatura idnea para las levaduras). Seguidamente se destapa el bioreactor y se inocula el medio con 85 gr de levadura comercial de la especie Saccharomyces cerevisiae; se agita la mezcla para distribuir uniformemente las levaduras en el sustrato y se cierra nuevamente el bioreactor para conservar las condiciones de anaerobiosis inherentes al proceso de fermentacin alcohlica; solo dejando el orificio central, como nico mecanismo para la salida de los gases (CO2 principalmente), producidos durante dicho proceso. Durante los 3 das que dura el proceso de fermentacin, es necesario monitorear la temperatura del sustrato en el bioreactor (al menos de 3 veces durante el da). En nuestro caso no se realizo, tambin es necesario colocarle al fermentador todos los elementos (manta trmica, etc.), para su aislamiento trmico durante las noches, ya que disminuye un poco la temperatura ambiental.

PROCEDIMIENTO DE LA DESTILACION.

Una vez ocurrido el proceso de fermentacin y obtenido como producto final el alcohol en forma de etanol, es necesario separarlo de la mezcla. El proceso de destilacin consiste en transferir calor a la mezcla mediante alguna fuente; para producir la evaporacin de los compuestos voltiles presentes en la solucin, estos compuestos voltiles una vez evaporados son conducidos al condensador. Esta solucin condensada; que contiene etanol hidratado principalmente, requiere ser redestilada para concentrar el alcohol. Esta metodologa es lo que se conoce destilacin sucesiva o destilacin en serie; con lo que se busca concentrar la cantidad a niveles mayores.

En el momento de la destilacin (mediante la columna de destilacin) se coloco un termmetro para tener en cuenta la temperatura del vapor que esta subiendo . Cabe destacar que esta temperatura varia en la medida que se este produciendo el alcohol (es constante) .

Resultados esperados:

Resultados obtenidosResultados esperadosANLISIS DE RESULTADOS.Cuantas hectreas de cultivo de caa de azcar se requieren para satisfacer la supuesta demanda de etanol para el estado Trujillo?Conclusin y recomendaciones.Sacarosa Su frmula qumica es:(C12H22O11)