Clas Bioetanol 2C 2_0_0_5

8/20/2019 Clas Bioetanol 2C 2_0_0_5

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Bioetanol


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Producción de azúcar • Molienda de caña de azúcar.• Pesado y análisis del primer jugo.• Purificación.

• Decantación.• Jugo clarificado, cachaza, jugo filtrado.• Concentración del jugo clarificado.• Cocción del jugo concentrado.• Separación del azúcar de mieles y melaza.


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• Azúcar de 1a: refinamiento, secado, pesado,embolsado y expedición o almacenaje.

• Azúcar de 2a: se usan como azúcares crudos o se

diluyen en agua y retornan al cocimiento de 1a.• Azúcares de 3a: se diluyen en mieles de 1a y retornan

al cocimiento de 2a.• Mieles de 1a: pasan en parte al 2o cocimiento y en

parte se usan para diluir el azúcar de 3a.

• Mieles de 2a: pasan al 3

er cocimiento.• Melaza: contiene cierta cantidad de azúcar; se utiliza

como M. P. para obtener alcohol, en destileríasanexas al ingenio o en destilerías independientes.


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Obtención de etanol: materias primas• Sustancias con alto contenido de sacarosa

(caña de azúcar, remolacha, melazas, sorgodulce)

• Sustancias con alto contenido de almidón(maíz, papa, yuca)• Sustancias con alto contenido de celulosa

(madera, residuos agrícolas)• Hidrocarburos


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Sustancias ricas en sacarosa• Azúcar de caña• Azúcar de remolacha• Mieles• Melazas• Jugo de frutas

• Mostos• Sorgo dulce• Suero de leche


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Mieles: PropiedadesComponente Miel de caña Miel de remolacha

Agua (%) 15-20 16-20

Materia orgánica (%) 74 72

Sacarosa (%) 32 50

Glucosa (%) 14 1

Fructosa (%) 16 1

Azúcares totales (%) 62 52

Nitrógeno total (%) 0.51 1.7

Proteína Kjeldahl (%) 3.2 10.6

Ceniza (%) 12.4 7.4


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Melazas

• Minerales presentes en melazas• Colorantes• Contenido microbiano• Condiciones de proceso en la

fabricación

• Almacenamiento


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Jugo de los filtros• Corriente del proceso azucarero (corriente

intermedia que se obtiene al separar la cachazadel jugo clarificado)

• Preacondicionamiento• Ventajas y desventajas respecto de la melaza


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Mostos o vinazas de destilería

• Residuos del proceso• Ventajas: fermentaciones más rápidas (retornode compuestos nitrogenados y sales

minerales), mayor acidez en fermentadores• Otros usos (fertilizantes, alimentación animal,

obtención de levaduras, biogas)


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Obtención de etanol: etapas

• Conversión de carbohidratos en azúcaressimples• Fermentación de azúcares en etanol• Separación del etanol de los subproductos


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Fermentación alcohólica• Enzimas: concepto• Microorganismos:

– levaduras – hongos

– bacterias• Elección• Tipos, géneros• Cultivos binarios o mixtos,

trabajados genéticamente, etc.

• Importancia


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Componentes minoritarios luego de lafermentación

• Sustancias: – Alcoholes superiores – Ésteres – Ácidos

– Aldehídos• Importancia


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Residuos lignocelulósicos

• Ventajas• Residuos lignocelulósicos – Madera dura (eucaliptus) – Madera blanda (pino) – Residuos agroindustriales (bagazo) – Cultivos agroenergéticos (cardo)

• Composición• Desventajas


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Conversión de materialeslignocelulósicos a etanol: etapas básica

• Hidrólisis de la celulosa del materiallignocelulosico a azúcares reductores fermentables(catalizada por enzimas: “celulasas”).

• Fermentación de los azúcares a etanol (levaduras o bacterias).Factores que afectan la hidrólisis: porosidad de lamateria prima (área de superficie accesible),cristalinidad de la fibra celulósica y contenido delignina y hemicelulosa.


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Etapas• Pretratamiento: hacer más accesible el material

para la etapa posterior.• Prehidrólisis: permite liberar las hemicelulosas

que contiene el material.• Hidrólisis: libera la glucosa presente en losmateriales lignocelulósicos.

• Fermentación: de las hexosas y pentosas paraobtener etanol.

• Separación y concentración del alcohol.


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Pretratamiento

Clasificación:• Físicos.• Físicos- químicos.• Químicos.• Biológicos.

Sin un pretratamiento efectivo, los rendimientosen azúcares son bajos, la celulosa no seráalcanzada por las enzimas celulasas.


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Pretratamientos Físicos

Dividen el material lignocelulósico en partículasfinas (superficie/ volumen↑ => celulosasusceptible a hidrólisis. La acción mecánica

también causa una reducción de la cristalinidad ydel grado de polimerización de la celulosa.• Tratamiento mecánico• Radiación de alta energía• Pirólisis


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Pretratamientos Físico - Químicos

• Explosión a vapor (autohidrólisis)• Explosión con amonio• Oxidación húmeda


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Pretratamientos Químicos• Ozonólisis• Hidrólisis ácida• Hidrólisis alcalina• Delignificación oxidativa• Proceso Organosolv


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HidrólisisLuego del pretratamiento del materiallignocelulósico se realiza la hidrólisis de lacelulosa y las hemicelulosas.

• Procesos de hidrólisis ácida.• Procesos de hidrólisis enzimática: la celulosa

es degradada por las celulasas a azúcaresreductores que pueden ser fermentados porlevaduras o bacterias a etanol.


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Sacarificación y fermentaciónsimultáneas (SFS)

• ↑ velocidad de hidrólisis• < requerimiento de enzimas

• ↑ rendimientos• < tiempo de proceso


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Costo

• Costo de MP• Composición MP• Proceso de obtención (consumo MP, de

catalizador, volúmenes producidos,consumo de energía, inversión).

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