ESTUDIO CINETICO DE LA FERMENTACIÒN ALCOHOLICA DEL JUGO DE CAÑA DE AZUCAR PARA LA OBTENCIÒN DE ETANOL

1

ESTUDIO CINETICO DE LA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA DEL JUGO DE

CAÑA DE AZUCAR (Saccharum officinarum ) PARA LA OBTENCIÒN DE ETANOL

Autores: Marlo García, Pamela; Saravia Rivera, Evelyn; Shiroma Tolentino, Sandra; Taype

Gonzales, Alina.

Asesor: Mg. Terry Calderón, Víctor Manuel

[email protected]

FACULTAD DE OCEANOGRAFIA, PESQUERIA, CIENCIAS ALIMENTARIAS Y ACUICULTURA,

INSTITUTO DE INVESTIGACION FOPCA –UNFV.

Roma 350 Miraflores Lima - Perú

RESUMEN

En el presente estudio se desarrollo el proceso de obtención de etanol usando como materia

prima el jugo de la caña de azúcar (Saccharum officinarum) y a partir de la cual se realizo la

fermentación alcohólica en lo cual se determino las constantes cinéticas del respectivo

proceso.

El hongo utilizado es la levadura Saccharomyces cerevisiae por su capacidad de hidrolizar

la sacarosa a través de la invertasa, por lo cual le sirve a la Saccharomyces cerevisiae para

la transformar los azucares en etanol y dióxido de carbono.

Las unidades experimentales utilizadas fueron a través del empleo del bioreactor operando

a temperatura de 30ºC. De los datos analizados se obtuvieron los valores cinéticos para los

dos tratamientos así como el modelo que va interpretar estos dos tratamientos. Obteniendo

los resultados que el verdadero valor de la constante de velocidad de consumo de sustrato

(k,dia-1

) se encuentra ente 0,0922 y 0,1457 dia-1

, a un nivel del 95% o 5% de nivel

significancia

%51457,0),(,0922,0 1diakLC

También se determino la ecuación que interpreta el experimento, a través de un análisis de

probabilidades, mostrando como varia la concentración en función del tiempo

teC 10899,0.00,12

Con los cual se consiguió una simulación de proceso de fermentación, donde se considera

el sustrato (S), El Producto (P), la generación de biomasa (X), como valores teóricos, para

las condiciones de la experiencia.

Palabras claves: fermentación alcohólica, constante cinética de la fermentación, modelos

matemáticos para la ingeniería de alimentos.

2

ABSTRACT

This study is developing the ethanol process using as raw juice of sugar cane (Saccharum

officinarum) and from which took place the fermentation which determine the kinetic

constants of the corresponding process. The fungus used is the Yeast Saccharomyces

cerevisiae by its ability to hydrolyze sucrose through Invertase, by which it serves to the

Saccharomyces cerevisiae to the transform sugars into ethanol and carbon dioxide. The

used experimental units were through the use of the bioreactor operating at temperature of

30 ° C. The kinetic values for the two treatments as well as the model that will interpret

these two treatments were obtained from the analyzed data. Obtaining the results that the

true value of the consumption of substrate (k, day-1) rate constant is between 0,0922 and

0,1457 day-1, to a level of 95% or 5%...

%51457,0),(,0922,0 1diakLC

Also determine the equation that interprets the experiment, through an analysis of likely

teC 10899,0.00,12

With which was a simulation of process of fermentation, where it is considered the

substrate (S), product (P), the generation of biomass (X), as theoretical, to the conditions of

experience values. Key words: alcoholic fermentation, constant fermentation kinetics

model mathematicians for food engineering.

Key words: alcoholic fermentation, constant fermentation kinetics models

mathematicians for food engineering.

3

INTRODUCCIÓN

Actualmente se viene implementando aérea de cultivo de caña de azúcar para la obtención

de etanol (biocombustible) sin que reste aéreas de cultivo por el consumo humano.

El etanol se considera un combustible ecológico debido a que sus emisiones de CO2 entra

en el ciclo de carbono de la biomasa de origen vegetal eso significa que las plantaciones

de azúcar tomen el carbono de la atmosfera, y que ser transformado el carbono de la azúcar

a etanol y este combustión para formar C02 y H2O y donde el carbono del C02 regresara al

proceso de fotosíntesis, lo que no sucede con los combustible no renovables o también

denominado fósiles, cuya emisiones si van a formar parte de la atmosfera causando los

problemas conocido como efecto de invernadero.(Chaves, 2001)

Las levaduras son los microorganismos más utilizados para producción de etanol por la vía

fermentativa, debido a su alta productividad en la conversión de azúcar al bioetanol y que

se separa mejor después de la fermentación. Además, la producción de toxina es muy

inferior a la de otro microorganismo. Entre las especies más utilizadas están:

Saccharomyces cerevisiae, S. ellipsoideus, s. anamensisi, Candida seudotropicalis, S.

carlsbergensis, Kluyveromyces marxiamus, Candida bytyrii, pichia stipatis,

Schizosaccharomyces. (Echegaray 2000)

Los microorganismos mencionados tienen las características tales como: tolerancia al

etanol, tolerancia a las altas temperaturas, tolerancia a altas concentraciones de azúcar,

rendimiento alcohólico y eficiencia en la fermentación y productividad.

El etanol obtenida a partir de la fermentación de los azucares se encuentran en los

productos vegetales tale como seriales, remolacha, caña de azúcar, sorgo o biomasa. Se

obtiene por fermentación de los azucares y de acuerdo a ciertos autores estos vegetales se

pueden calificar directamente fermentables como son pulpas de fruta, caña de azúcar,

remolacha, sorgo o indirectamente fermentables a los almidones obtenidos en la yuca,

4

maíz, camote, papa, plátano o la celulosa contenido en bagazo de caña de azúcar y en

planta.(Ochoa , 2010)

Aunque todas las fuentes de carbohidrato pueden ser fermentables se pueden considerar

aquellos que presentan alta concentración de este componente en la materia prima, de la

cual debe presentar alta productividad agrícola, rendimiento de alcohol y rentabilidad.

De todo lo observado la que mejor es el jugo de la caña de azúcar donde el promedio de la

composición química de los jugos de la caña de azúcar es: sacarosa a 75-90%, glucosa 70-

98% y fructosa 2-4%. (Gonzales, 2002)

Dentro de la clasificación de Gaden, las fermentaciones alcohólicas por lotes se clasifican

dentro de los procesos tipo I, es decir, aquellos donde la formación del producto está

directamente relacionada con la utilización del sustrato. Considerando que el consumo de

sustrato según Gaden que consideran a la fermentación alcohólica como una reacción de

primer orden y donde el ratio de consumo es directamente proporcional al consumo. Estas

suposiciones hace que el tratamiento de los datos se analizó a través de los modelos

matemáticos utilizando el análisis de regresión (Quezada, 2000) para poder obtener la

constante cinética y el respectivo modelo que intérprete el modelo. (Quintero 1981)

Siendo los objetivos es la determinación de las constantes cinéticas en el proceso de

fermentación alcohólica, así como la obtención de un modelo matemático que nos permite

realizar simulaciones a diferentes temperaturas para ingeniería a escala. (Cardona, 2005)

METODOLOGIA

El trabajo fue realizado en el laboratorio de Tecnología de los Alimentos de la UNFV

FOPCA, el estudio fue realizado por un año. Y es de carácter empírico, analizado de

acuerdo a los parámetros de la Estadística y la estructura de los modelos matemáticos

Tamaño de la muestra: La muestra de jugo de caña de azúcar fue procedente de

Cooperativa Laredo (5 galones) enviada al laboratorio de Tecnología de Alimentos.

5

La unidad de análisis que se realizo para la obtención de datos fue un bioreactor

condicionado para operar a una temperatura programada.

Sobre una muestra de 5 galones se determino el número de ensayos que se debían realizar.

Materiales y métodos

Los métodos e instrumentos que se emplearon para realizar los ensayos y poder controlar la

hipótesis planteada a través de los objetivos fueron: Bioreactor, cronometro, jugo de caña,

sulfato de amonio, refractómetro, potenciómetro, termostato y materiales de vidrio y

vagueta, jeringa,

El análisis de los resultados se llevó de acuerdo al diseño del modelo matemático

planteado que como se puede observar que la formula general favorece a una ecuación de

primer orden.

Estructura del modelo matemático para el consumo de sustrato siendo la ecuación general:

E – S + G – C = A…………………… (1)

Donde:

E = entradas

S = salidas

G = generación

C = consumo

A = acumulación

Para el presente trabajo se ha considerado ensayo por lotes donde :

E = 0

S = 0

G = 0

Quedando la ecuación de balance de energía

6

-C = A…………. (2)

Con las suposiciones de Belamy y de Gaden se muestran en el presente diagrama de flujo

la estructura del modelo utilizando los dos primeros términos de la serie de Taylor.

7

Planteando el modelo matemático

E = 0

S=0

Aplicando la ecuacion de Taylor

ENTRADA t t + st

0 0

SALIDA t t + st

0 0

ACUMULACION C

CONSUMO KC

Aplicando la ecuación general

E - S - C = A

- C = A

Sustituyendo valaores

La condición inicial

t = 0 C = Co

Determinando el valor de la constante

La ecuacion para el consumo de sustrato es:

donde:

C: concentracion de sustrato remanente para un tiempo (t)

Co: concentraación inicial %

k: constante de velocidad de consumo de sustrato dia-1

Tiempo (t) : dia

C-KCVSs

S: Sustrato

t=0; S=So

tdt

dCC

tdt

KCdKC

)(

)( EKdt

dC

ctetkC )(ln

cteCo ln

CotkC ln)(ln

)(ln

lntk

Co

C

)( tkeCo

C

)(tk

oeCC

Ctdt

dCCtt

dt

dKCKCKC

8

La ecuación deducida para la presente experiencia fue:

)(. tkeCoC ……..(3)

Donde :

C: concentración del sustrato remanente (% sólidos)

Co: Concentración inicial del sustrato (% sólidos)

k: constante de la velocidad de consumo del sustrato (dia-1

)

t: tiempo de proceso (día)

También es viable el uso de la ecuación

tkCLnCLn o ()( ………(4)

El diseño experimental.

1. Caracterización de la muestra, física y química.

2. Formulación de la muestra para realizar la fermentación

3. Sobre la base de 6 experimentos de fermentación alcohólica realizados a 30 ºC

4. Determinar para cada experimento, el valor de la constante velocidad de consumo

del sustrato ( k), establecer su límite de confianza, para pequeñas muestras, a un

nivel de significación de 5%.

5. Determinar la curva probabilística en base a una ecuación promedio de los seis

experimentos. A un nivel de significación del 95%

6. Se definió la ecuación de los ensayos.

7. Simular la producción de etanol y consumo de sustrato

9

CARACTERIZAR

FISICA Y QUIMICA

DE LA MUESTRA

ETANOL

LIMITE DE CONFIANZA

PARA LA CONSTANTE

DE VELOCIDAD DE CONSUMO

DE SUSTRATO

DETERMINAR

LA CURVA

PROBABILISTICA

DETERMINAR LA

ECUACION DE LA EXPERIENCIA

VINAZA

EL DISEÑO EXPERIMENTAL

RECEPCION DE LA MUESTRA

DETERMINACIONDEL NUMERO

ENSAYOS

ENSAYOS DE FERMENTACION

ANALISIS DE REGRESION

DE ACUERDO AL MODELO

DETERMINAR EL PROMEDIO DE LOS ENSAYOS

DESTILACION

FIN

INICIO

10

RESULTADOS

Población.- Se recepciono, 5galones ( 19 litros aprox) de una muestra de jugo de caña,

proveniente de la Cooperativa Laredo, sito en Trujillo.

Al ser un proceso experimental sometido a un control de operaciones, donde las

experiencias previas han sido favorables, por lo que se asumió que el 95 % de las pruebas

efectuadas son favorables, y se considero que el 5% no son favorables aceptándose un

10 % de error, en las mediciones, por lo que se considero la realización de 6 ensayos de 1

litro de jugo de caña de azúcar cada uno.

Formulación del sustrato

En la tabla 1, se presenta la formulación que tuvo cada una de las experiencias

Tabla 1. Formulación de la experiencia

Jugo de caña de azúcar 2000 ml

Nutriente sulfato de amonio 2 g

Levadura 2 g

Sólidos totales 11 – 12 %

Temperatura de trabajo 30 ºC

Numero de muestra 6

pH 5,5

Resultado de la experiencia 1

Efectuada con la formulación de tabla 1 y a temperatura constante T= 30ºC

En la figura numero 0 1 se muestra el análisis de regresión efectuado a los datos de la tabla

01 aplicando la ecuación del modelo matemático deducido.

11

tkeCoC .

C: concentración remanente del sustrato (%)

Co: concentración del sustrato (%)

K: constante residual de consumo (dia-1

)

t: tiempo (día)

Tabla 2 Variación de la concentración del sustrato en función del tiempo

El análisis de regresión de acuerdo al modelo matemático da como resultado el valor de l

constante de la velocidad de consumo de sustrato:

k1= 0.144 dia-1

Donde el coeficiente de regresión: R = 0.8525

Tiempo (t)hora Concentracion ( C ) %

0 11

1 10,3

2 10

3 9,9

4 9

5 8,7

6 8

7 4

8 3

12



Tabla2 Concentración de sustrato remanente en función del tiempo


constante de la velocidad de consumo de sustrato: K2= 0.069 dia-1


S = 13,488e-0,144(t) R² = 0,7269

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 Co

nce

ntr

acio

n d

e su

stra

to (

S) %

tiempo(t) horas

Figura 1: Fermentacion alcoholica muestra 1

Series1

Exponencial (Series1)


0 12,5

1 12

2 12

3 12

4 12

5 12

6 11,8

7 11,5

8 11

9 7,5

10 7

11 6,5

12 6,5

13 6

14 5

15 5

13



Tabla 3 Concentración de sustrato remanente en función del tiempo

El análisis de regresión de acuerdo al modelo matemático da como resultado el valor del

constante de la velocidad de consumo de sustrato: K3= 0.126 dia-1


S = 14,887e-0,069(t) R² = 0,862

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20

Co

nce

ntr

acio

n d

e s

ust

rato

(S)

%

Tiempo (t) dia

Figura 2: Fermentacion alcoholica muestra 2

Series1



0 12,5

1 12

2 12,3

3 12,3

4 12

5 10

6 9

7 5

8 4,5

14




El análisis de regresión de acuerdo al modelo matemático da como resultado el valor de la

constante de velocidad de consumo de sustrato: k4= 0.199 dia-1


S = 15,478e-0,126(t) R² = 0,7344

0

5

10

15

20

0 2 4 6 8 10

Co

nce

ntr

acio

n d

e su

stra

to (

S) %

TTiempo (t) dia

Figura 3: Fermentacion alcoholica, muestra 3

Series1



0 13

1 13

2 12,5

3 12

4 11

5 10

6 6

7 6

8 5,5

9 5

10 5

15




El análisis de regresión de acuerdo al modelo matemático da como resultado el valor del

constante de la velocidad de consumo de sustrato: K5= 0.123dia-1


S = 15,119e-0,119(t) R² = 0,9042

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10 12

Co

nce

ntr

acio

n d

e su

stra

to (

S) %

Tiempor (t) dia

Figura 4: Fermentacion alcholica, muestra 4

Series1



0 12

1 12

2 11,5

3 10

4 9

5 6

6 5,5

7 5

8 5

9 5

16



Tabla 6 Concentración de sustrato remanente en función del tiempo

Tiempo (t)hora

Concentración ( C )

%

0 11

1 10

2 9

3 8

4 7

5 6

6 5,5

7 4,8

8 4

9 3


constante de la velocidad de consumo de sustrato: K6= 0.137dia-1


S = 13,187e-0,123(t) R² = 0,9119

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10

Co

nce

ntr

acio

n d

e su

stra

to (

S) d

ia

Tiempo (t) dia

Figura 5: Fermentacion alcoholica, muestra 5

Series1


17

El valor promedio de las seis experiencias realizadas se muestras en la siguiente tabla, la

cual fue utilizada para encontrar la curva probabilística

Tabla 7 Valor promedio de la concentración de sustrato en función del tiempo.

tiempo(t) h Promedio

C (%)

0 12,0

1 11,6

2 11,2

4 10,7

5 10,0

6 8,8

7 7,6

8 6,1

9 5,5

S = 11,725e-0,137(t) R² = 0,9792

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10

Co

nce

ntr

acio

n d

e su

stra

to (

S) %

Tiempo (t) dia

Figura 6: fermentacion alcoholica, muestra 6

Series1


18

Para poder realizar el intervalo de confianza probabilístico de las 6 muestras de bio

conversión del sustrato a etanol se tomo el promedio de las 6 muestras y se aplicó la

ecuación del modelo matemático dando como resultado el valor de K7 =0, 1089 dia-1

, y

con un coeficiente de regresión R=0.9083 habiéndose determinado su ecuación se procedió

a realizar el respectivo análisis de intervalo de confianza probabilística que se aprecia en la

figura numero 08.

Ln( C) = -0,1089(t) + 2,6618 R² = 0,825

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 2 4 6 8 10

Ln(c

on

cen

trac

ión

C)%

Tiempo (t) dia

Figura 7: Determinacion del Valor calculado Cc

Series1

Lineal (Series1)

19

Se observa que el 88% de los puntos de la curva promedio están dentro de los límites de la

curva probabilística donde está el Ls y el Li.

La ecuación:

La relación que existe entre la ecuación de relación y los datos se puede observar de

manera cuantitativa y esto es clculando el error típico de la estima Syx cuya ecuación es:

0,00000

0,50000

1,00000

1,50000

2,00000

2,50000

3,00000

3,50000

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Co

nce

ntr

acio

n (

C)

%

Tiempo (t) dia

Figura 8:Curva Intervalo de confianza probabilistica

Series1

Series2

Series3

Series4

YCC StYI .

Ln C = 2.618 -0.1089 (t) ± (t studend) Syx

mn

n

n

yyS

c

x

y

.

2

Ln C = LnCo - K(t) ± (t studend) Syx

20

Syx , tiene propiedades análogas a la desviación típica y que al momento de plotearse se

encontrara los puntos muestréales tal como se muestra en la figura 08, donde el 88% se

encuentra dentro de los respectivos limites.

De acuerdo a los valores encontrados por análisis de regresión en los seis ensayos, la

ecuación que interpreta el proceso de fermentación se determino, en primera instancia

determinando el valor promedio de las constantes de velocidad de consumo de sustrato y su

respectiva validez, utilizando el análisis estadístico.

Tabla 8 Valores obtenidos de constantes de la velocidad de consumo de sustrato, en los seis

ensayos

Muestras K(dia-1) Co

1 0.144 11

2 0.126 12.5

3 0,119 12.5

4 0.123 13

5 0.137 12

6 0.069 11

Promedio (X) 0,119

Desviación

estándar (s)

0,0265

Numero de

muestras (n)

6

Valore de t-

student t0,975 (95%)

2,26

Utilizando la ecuación para pequeñas muestras

1975,0

n

stX …… (5)

Y sustituyendo los valores se obtiene la ecuación

16

265,026,2144,0

De donde se deduce que:

El verdadero valor de la constante de velocidad de consumo de sustrato (k) se

encuentra ente 0,0922 y 0,1457 dia-1

a un nivel del 95% o 5% de nivel significancia

%51457,0),(,0922,0 1diakLC

21

Con este valor de la constante de velocidad promedio k= 0,144 dia-1

, asi como el

valor encontrado en la ecuación de la curva probabilística k= 0,1089 dia -1

, las

cuales se encuentran dentro de los limites de confianza deducidos en la ecuación

Se planteo la ecuación que interpreta los las seis experiencias realizadas a una

temperatura de 30 ºC a un nivel de confianza del 95% ( C: concentración remanente

de sustrato; t: tiempo de procesamiento

teC 10899,0.00,12

El obtener la ecuación de consumo de sustrato nos permitió realizar una simulación

de la fermentación alcohólica, considerando, el sustrato (S) y el producto (P)

De acuerdo a la ecuación estequiométrica de la fermentación alcohólica se puede

determinar los valores teóricos de consumo de sustrato, producción de etanol y

generación de biomasa

252612661262112212 44 COOHHCOHCOHCOHOHC levadurainvertasa

Tabla 9 Simulación de la generación de etanol de acuerdo a la ecuación integrada

Tiempo(t)h %C C Remanente (g) C(consumido)g etanol (g)

0 12,00 120,00 - 0

1 10,76 107,61 12,39 6,23

2 9,65 96,50 23,50 11,82

3 8,65 86,53 33,47 16,83

4 7,76 77,60 42,40 21,33

5 6,96 69,58 50,42 25,36

6 6,24 62,40 57,60 28,97

7 5,60 55,96 64,04 32,22

8 5,02 50,18 69,82 35,12

9 4,50 45,00 75,00 37,73

10 4,04 40,35 79,65 40,06

11 3,62 36,18 83,82 42,16

22

De donde podemos deducir una productividad teórica de:

355,0)(120

)tan(16,42

Sustratog

olEgY

S

P

La figura 9, presenta la simulación del del proceso de fermentación del jugo de caña

de azúcar a una temperatura de 30 ºC

DISCUSION

Los resultados obtenidos de los procesos de fermentación y que se reportan en las tablas del

2 al 7, se deduce que la bio conversión del sustrato a etanol, sigue un curso de una reacción

de primer orden tal como lo especifica Gaden, en tipos de fermentación, y por lo que el

modelo propuesto es válido, en las experiencias realizadas. (Quintero 1981).

Los valores de la constantes de velocidad de conversión de sustrato a etanol ( k) , que

obtuvieron, están dentro del rango del limite de confianza obtenido, según el método que se

deriva de la estadística descriptiva, (Quezada 2000)

-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

0 2 4 6 8 10 12Co

nce

ntr

acio

n d

e s

ust

rato

C,(

%);

Eta

no

l(g)

Tiempo (t) dia

Figura 9 Simulación de fermentación

Series1

Series2

Sustrato

Remanente (g)

Etanol (g)

23

La curva probabilística de la figura 8 (Quezada 2000), comprueba que las experiencias

realizadas y evaluadas, según el modelo matemático propuesto y considerando que es una

reacción de primer orden según Gaden ( Quintero 1981), permitió la obtención de una

curva promedio con la se procedió a realizar una simulación para el consumo de sustrato,

producción de etanol en función del tiempo como se aprecia en la tabla 9 y figura 9. Y con

lo cual se obtiene una productividad teórica 0,355 g/g

CONCLUSIONES

Las unidades experimentales utilizadas fueron a través del empleo del bioreactor operando

a temperatura de 30ºC.De los datos obtenidos se determino los valores cinéticos para los

tratamientos así como el modelo que va interpretar estos dos tratamientos. Obteniendose los

resultados que el verdadero valor de la constante de velocidad de consumo de sustrato

(k,dia-1

) se encuentra ente 0,0922 y 0,1457 dia-1

, a un nivel del 95% o 5% de nivel

significancia

%51457,0),(,0922,0 1diakLC

Se comprobó que la ecuación que interpreta el experimento, a través de un análisis de

probabilidades, y mostrando como varia la concentración en función del tiempo es.

teC 10899,0.00,12

Con los cual se consiguió una simulación de proceso de fermentación, donde se considera

el sustrato (S), El Producto (P), la generación de biomasa (X), como valores teóricos, para

las condiciones de la experiencia. Obteniéndose una productividad de

355,0)(120

)tan(16,42

Sustratog

olEgY

S

P

RECOMENDACIONES

A partir de los valores obtenidos programar una serie de ensayos a nivel de escala, que

permita la obtención de valores de la cinética de la fermentación y una la operación de una

columna de destilación de platos.

Como residuo se obtuvo un efluente denominado vinaza, con alto valor en DBO, que debe

ser estudiado a fin de mitigar sus efectos contaminantes (foto 7)

24

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

ECHEGARAY, O.F., et al: Fed-Batch Culture of Saccharomyces cerevisiae in Sugar-Cane

Blackstrap Molasses: Invertase Activity of Intact Cells in Ethanol Fermentation. Biomass

and Bioenergy. Vol. 19.2000. 39-50.

CARDONA, C.A. et al: Simulación de los Procesos de Obtención de Etanol a partir de

Caña de Azúcar y Maíz. Scientia et Técnica. Año XI. No 28. Octubre de 2005. U.T.P. 187-

192

QUINTERO, R.: Ingeniería Bioquímica. Teoría y Aplicaciones. Primera Edición. México.

Alhambra Mexicana. 1981. 332 p.)

QUEZADA, L.: Estadística para Ingenieros. Primera Edición. Perú Empresa Editora Macro

E.I.R.L, 2000

Páginas Web:

OCHOA, I.: BIOETANOL

http://www.uninorte.edu.co/extensiones/IDS/Ponencias/biocombustibles/BIOETANOL_ Ivan_Ochoa1.pdf (2010)

GONZALES, D.: La caña de azúcar en la alimentación de cerdos

http://www.sian.info.ve/porcinos/eventos/expoferia2002/daniel.htm

CHAVES, M.: Producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar.

http://www.una.ac.cr/redibec-cisda/ponencias/Energia/Marco.pdf. 2001

25

Anexo 1

CALCULO DEL INTERVALOS DE CONFIANZA PARA LA CURVA

PROBABILISTICA

Resultados de ensayos realizados sobre 06 muestras y su promedio

Calculo de la curva probabilística y su determinación de los parámetros respectivos

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Promedio

tiempo(t) h C (%) C (%) C (%) C (%) C (%) C (%) C (%)

0 11,0 12,5 13,0 12,0 11,0 12,50 12,0

1 10,3 12,0 13,0 12,0 10,0 12,00 11,6

2 10,0 12,3 12,5 11,5 9,0 12,00 11,2

4 9,9 12,3 12,0 10,0 8,0 12,00 10,7

5 9,0 12,0 11,0 9,0 7,0 12,00 10,0

6 8,7 10,0 10,0 6,0 6,0 12,00 8,8

7 8,0 9,0 6,0 5,5 5,5 11,80 7,6

8 4,0 5,0 6,0 5,0 4,8 11,50 6,1

9 3,0 4,5 5,5 5,0 4,0 11,00 5,5

42

4,666666667X

Promedio Ln ( C) C cal (Y-Yc)^2

C (%) Ln(Cobs) Ln(C cal) (Ln(C )-Ln(C calc))^2 (x-X)^2 (x-X) (1/n)-(x-X)^2/S(x-X)^2 Syc Isup Iinf

12,0 2,49527 2,66180 0,02773 21,77778 -4,667 2,57500 1,60468065 0,09798193 2,9735785 2,3500215

11,6 2,47022 2,55290 0,00684 13,44444 -3,667 1,63750 1,27964839 0,07813543 2,80152695 2,30427305

11,2 2,44885 2,44400 0,00002 7,11111 -2,667 0,92500 0,9617692 0,0587257 2,63086519 2,25713481

10,7 2,40243 2,22620 0,03106 0,44444 -0,667 0,17500 0,41833001 0,02554326 2,30747867 2,14492133

10,0 2,32728 2,11730 0,04409 0,11111 0,333 0,13750 0,37080992 0,02264168 2,18934584 2,04525416

8,8 2,16045 2,00840 0,02312 1,77778 1,333 0,32500 0,57008771 0,0348096 2,11916415 1,89763585

7,6 1,96361 1,89950 0,00411 5,44444 2,333 0,73750 0,8587782 0,05243707 2,06635474 1,73264526

6,1 1,60944 1,79060 0,03282 11,11111 3,333 1,37500 1,17260394 0,07159929 2,01842894 1,56277106

5,5 1,50408 1,68170 0,03155 18,77778 4,333 2,23750 1,49582753 0,09133535 1,97232908 1,39107092

Suma= 0,02237 8,88889

26

Tiempo(t) dia Valor calculado I, superior I,Inferior Valor observado

0,0 2,66180 2,97358 2,3500215 2,495269437

1,0 2,55290 2,80153 2,30427305 2,470215934

2,0 2,44400 2,63087 2,25713481 2,4488476

4,0 2,22620 2,30748 2,14492133 2,402430428

5,0 2,11730 2,18935 2,04525416 2,327277706

6,0 2,00840 2,11916 1,89763585 2,160445326

7,0 1,89950 2,06635 1,73264526 1,963609726

8,0 1,79060 2,01843 1,56277106 1,609437912

9,0 1,68170 1,97233 1,39107092 1,504077397

8,88889

0,02237

0,06106

2

Xx

2

cyy

28

8.

8

02237.0

x

yS

2

2

1

Xx

Xx

nSS

x

yYC

mn

n

n

yyS

c

x

y

.

2

YCC StYI .

27

Anexo 2

Foto 1: Equipo de fermentación

Foto 2: Equipo de fermentación

28

Foto 3: Bioreactor

Foto 4: Bioreactor y gasómetro

29

Foto 5: Bioreactor

Foto 6: Equipo de destilación para obtener etanol

30

Foto 7, Vinaza efluente derivado de la destilación para obtener etanol

Foto 8, potenciómetro

31

Documents

ESTUDIO CINETICO DE LA FERMENTACIÒN ALCOHOLICA DEL JUGO DE CAÑA DE AZUCAR PARA LA OBTENCIÒN DE ETANOL