ESPOL. proyecto de la obtención de etanol de banano

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Escuela Superior Politécnica del Litoral

Obtención del Etanol de Banano

VÉLEZ LUIS- VACA ROBERT- CAICEDO PABLO-CAICEDO FAUSTO

ESPOL

PREPOLITÉCNICO 2013

PROYECTO DE:

OBTENCIÓN DEL ETANOL A PARTIR DE LA PULPA DEL BANANO

ELABORADO POR:

VÉLEZ GILER LUIS MANUEL

VACA REYES ROBERT BORIS

CAICEDO CEVALLOS JUAN PABLO

CAICEDO CEVALLOS FAUSTO EDUARDO

PROFESOR:

ING. JOHN DANIEL FAJARDO CONTRERAS

ESPOL

GUAYAQUIL-ECUADOR

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ÍNDICE

LUIS: Objetivos…………………………………………………………………………………………………………………………..…3

L:Introducción………………………………………………………………………………………………………………………………..3

R: Listado de productos……………………………………………………………………………………………………………..4-5

L: Generalidades del banano……………………………………………………………………………………………………..5-6

L:Beneficios ………………………………………………………………………………………………………………………6 L: Composición……………………………………………………………………………………………………………..6-7

P: Impacto social, ambiental y perspectivas de comercialización del producto…………….……………7-9

P: Definición de términos........................................................................................................ P: Generalidades del etanol

R: Obteniendo el etanol…………………………………………………………………………………………………………13-15

F: Conclusiones y recomendaciones…………………………………………………………………………………………...16

Referencias bibliográficas…………………………………………………………………………………………………………….17

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OBJETIVOS

I. Aprovechar de manera eficiente uno de los productos alimenticios de mayor abundancia en el país. El banano.

II. Dar a conocer en detalle el proceso sistemático de la obtención y experimentación del etanol obtenido a partir de la pulpa de banano, el mismo que mediante la utilización de conocimientos y recursos científicos adquiridos, busca ser un proyecto capaz de demostrar que el uso de recursos ambientales es muy amplio y que cada vez es más tentadora y necesaria la creación de nuevos productos, que en muchos casos mejoren los ya existentes; además de, ser parte de la total satisfacción de las exigencias de los consumidores.

III. Realizar la condensación del etanol del banano a través de un proceso físico-químico.

IV. Utilizar los reactivos necesarios en la práctica.V. Obtener el producto esperado. El etanol.

INTRODUCCIÓN

Para la humanidad el término desarrollo ha estado ligado siempre, sin importar la época o sociedad, a un impacto directo hacia el medio ambiente. Desde que el hombre aprendió aprovechar los recursos de la naturaleza para mejorar su calidad de vida ha dedicado sus esfuerzos a la creación e innovación de continuas tecnologías dedicadas a este fin. Esto puede referirse tanto a una innovación de producto, como también a una forma organizacional, una tecnología, un procedimiento o un campo de aplicación. Por otra parte, la investigación en innovación se interesa por el cómo se pueden realizar esas metas; trabaja entonces con los procesos de innovación.El presente proyecto está fundamentado en esta idea. Es decir proporcionar a la sociedad un diferente y competitivo producto con sus semejantes.

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MATERIALES UTILIZADOS EN LA OBTENCIÓN DEL ETANOL DE BANANO

Banano bien maduro.

Recipiente para la fermentación: lugar en donde se realizó la fermentación del banano.

Aparato de destilación: técnicamente se emplea el término “alambique” para identificar al recipiente en donde se hierven los líquidos en el proceso de destilación. Aunque en ocasiones se emplea este término para identificar a todo el sistema incluyendo el condensador y el recipiente en donde se recoge el destilado. Por lo general los alambiques de laboratorio están hechos de vidrio, pero los industriales suelen ser de hierro o acero. Para disminuir el riesgo de contaminación por lo general se utiliza cobre.

Tubo refrigerante: es un aparato de vidrio, que se usa para condensar los vapores, por medio de un líquido refrigerante que circula por el mismo tubo refrigerante. Éste puede ser de vidrio, acero cobre.

Cocina eléctrica: método que utilizamos para dar calor a la mezcla por destilar.

Balón de base plana: recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplicará calor para destilar una sustancia.

Multímetro: aparato que mide la temperatura de una sustancia. Sirve para saber la temperatura de ebullición.

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Soporte universal: aparato que sirve para sostener los demás elementos del montaje.

Vaso de precipitado: recipiente donde cae la sustancia destilada.

Rejilla de asbesto: rejilla que separa el balón de base plana del calor del mechero.

Trípode: aparato que mantiene en altura el balón de base plana y el vaso de precipitado.

Codo de destilación: unión de tres lados entre el tubo refrigerante, la termocupla (hilo del multímetro) y el balón de base plana.

Mosto de banano: mezcla a destilar.

Levadura: Hongos microscópicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la descomposición mediante fermentación de diversos cuerpos orgánicos, principalmente los azúcares o hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.

DETALLES DEL PRINCIPAL INGREDIENTE

“EL BANANO”

El banano es una planta nativa de India, Australia y África tropical. Puede crecer hasta 20 pies o más. El banano es de la familia de las Musáceas, la cual incluye al guineo y al plátano (también conocido como plátano macho). Su cultivo se ha extendido a los países tropicales en Latinoamérica y el Caribe. Una de las ventajas del banano, además de su rico sabor y de sus beneficios para la salud, es que es una fruta que se puede conseguir durante todo el año.

A través de los tiempos, el banano se ha caracterizado por ser la comida favorita de los monos y por ser el motivo de los resbalones en las comedias. En muchas dietas para adelgazar, le han dado fama de ser una fruta que engorda y que por lo tanto no se debe comer si usted desea perder peso. La verdad es que el banano es usado por deportistas cuando desean ganar peso. Sin embargo, si se come con moderación, lejos de engordar, el banano es una fruta muy nutritiva.

http://www.mis-remedios-caseros.com/dietas.htm

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Beneficios del banano para la salud

El banano es uno de los alimentos más populares cuando se desea añadir potasio a la dieta. En un estudio realizado entre dos pueblos de Japón, se descubrió que el potasio puede ayudar a controlar la presión arterial. Los habitantes del pueblo que tenían niveles de potasio más altos, tenían una presión arterial más saludable que la de los habitantes del otro pueblo, lo cuales contaban con niveles de potasio más bajos.

Otro beneficio para la salud del banano es que fortalece el sistema digestivo. Tanto el banano como el plátano maduro protegen al estómago del ácido y de las úlceras. El banano produce mucosidades que crean una barrera entre las paredes del estómago y el ácido gástrico. En la India, los doctores usan un remedio a base de polvo de plátano verde para tratar úlceras. Además el banano es una de las mejores comidas para aliviar la gastritis.

El banano es bueno para la salud del corazón. Dos bananos pequeños proveen la fibra que provee una tajada de pan integral. Pero, a diferencia del pan, la fibra del banano es soluble. La fibra soluble que contienen las frutas y vegetales ayuda a bajar el colesterol.

En Curacao, utilizan un remedio casero con la cáscara del banano. Le quitan la cáscara al banano cuando todavía está verde, la ponen a secar y la usan para aliviar lesiones de herpes y úlceras en las piernas causadas por la diabetes.

Diferencias nutricionales entre un plátano verde y uno maduro

Es curioso cómo se van a comportar los nutrientes de los alimentos dependiendo del estado de maduración. Hay una gran diferencia nutricional entre un plátano verde y uno maduro. Un plátano verde está casi todo formado por almidón, un polisacárido de moléculas de glucosa que liberará energía poco a poco en el torrente sanguíneo.

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http://www.mis-remedios-caseros.com/colesterol.htm

http://www.mis-remedios-caseros.com/gastritis.htm

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http://www.mis-remedios-caseros.com/acidez.htm

http://www.mis-remedios-caseros.com/presionalta.htm

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En cambio un plátano maduro contiene un 90% de sacarosa y solo un 7% de almidón. La sacarosa está formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa, con lo que su absorción es mucho más rápida en sangre y produce mayor impacto en la glucemia y respuesta de la insulina. Por tanto, dependiendo de la madurez de esta fruta, la carga glucémica variará.

He puesto de ejemplo el plátano, pero ocurre en mayor o menor medida con todas las frutas cuando maduran. Si queremos energía rápida, por ejemplo para recargar los depósitos de glucógeno después de entrenar, elegiremos el plátano maduro. Si lo que necesitamos es aporte constante de energía previo a una actividad física, elegiremos el plátano más verde.

IMPACTO SOCIAL, AMBIENTAL Y PERSPECTIVAS DE COMERCIALIZACIÓN DEL PRODUCTO

El consumo de alcohol, ha sido durante mucho tiempo parte de la dieta humana.

Las técnicas de fermentación y destilación, se han practicado durante miles de años. El consumo de estos productos, en esencia el etanol en muchas veces es excedido, lo que puede provocar bajos rendimientos mentales afectando la conducta humana y la percepción.

El alcohol se consume a menudo durante las celebraciones, fiestas y muchas otras ocasiones sociales.

El etanol es relativamente alto en calorías, pero no ofrece los nutrientes esenciales.

De hecho, el consumo moderado de alcohol destruye algunos nutrientes y contribuye a enfermedades como la cirrosis del hígado.

Como sociedad, los beneficios para la salud que se atribuyen el consumo de alcohol leve no pueden ser mayores que el amplio espectro de problemas asociados con el abuso del alcohol y el alcoholismo.

DETALLES IMPORTANTES DEL ETANOL (CH3CH2OH)

El etanol es también conocido como alcohol etílico alcohol de grano, o espíritus.

Es un líquido volátil clasificado como una droga psicoactiva, lo que significa que afecta a la percepción y la conducta, de acuerdo con la Guía de la República Democrática Popular a las interacciones medicamentosas, efectos secundarios y las indicaciones.

http://www.vitonica.com/carrera/como-recargar-los-depositos-de-glucogeno-postentreno

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http://www.vitonica.com/alimentos/la-carga-glucemica-es-mas-practica-que-el-indice-glucemico

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El etanol es más conocido como el alcohol encontrado en bebidas espirituosas, vino y cerveza, pero que también se utiliza en termómetros, disolventes y combustibles.

Muchas fuentes se utilizan para producir diferentes variedades de etanol.

Las uvas se utilizan para hacer vino, cebada malteada hace la cerveza, las patatas que el vodka y la ginebra que las bayas de enebro.

Las técnicas de fermentación y destilación utilizado determinar el contenido de alcohol.

En general, las bebidas espirituosas como el vodka y la ginebra tienen el mayor contenido de alcohol, seguido por el vino, y luego la cerveza.

EFECTOS POR EL CONSUMO DE ETANOL

El consumo de etanol causa más daño a su cuerpo que bien.

El etanol se adelgaza en la sangre, lo que significa que evita que las células plaquetas en la sangre la formen coágulos.

La prevención de la coagulación puede ser beneficioso en determinadas circunstancias limitadas, pero el riesgo de hemorragia incontrolable pesa más que cualquier potencial a largo plazo de beneficios para la salud, de acuerdo con el libro Nutrición y Salud Pública: From Principles to Practice.

El etanol se trata como una toxina por su cuerpo y es metabolizado por el hígado.

No es tan tóxico como otros tipos de alcohol, tales como metanol, pero sí es perjudicial para el hígado, el páncreas y el cerebro si se consume en grandes cantidades.

El etanol también suprime los compuestos que combaten la inflamación y retardar el desarrollo de células cancerígenas.

Por otra parte, el metabolismo del etanol reduce ciertos minerales y vitaminas, especialmente vitaminas B, que puede conducir a síntomas de deficiencia.

Los beneficios de los antioxidantes establecidos de beber vino tinto están relacionados con los fitoquímicos en las uvas rojas, no el contenido de etanol.

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CONTENIDO NUTRICIONAL DEL ETANOL

El etanol no contiene ninguna vitamina, minerales, aminoácidos o ácidos grasos, pero es una fuente de calorías.

Un gramo de etanol contiene significativamente más calorías que la misma cantidad de proteínas, pero no tanto como un gramo de grasa, de acuerdo con el libro Ciencias de la Nutrición para la salud humana.

Debido a su falta de nutrientes, el alcohol a menudo se llama una fuente de calorías vacías.

Los alcohólicos a menudo se sienten llenos, mientras consumen bebidas ricas en etanol, están en mayor riesgo de malnutrición y carencia de la vitamina.

Precauciones

El etanol también tiene propiedades adictivas y se deben consumir de manera responsable y con precaución.

Según el Instituto Nacional de Abuso de Alcohol y Alcoholismo, 17,6 millones de estadounidenses abusan del alcohol o son alcohólicos.

El abuso de alcohol está vinculado a una variedad de cuestiones sociales, como los crímenes violentos, la desintegración familiar y las mayores tasas de depresión.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Generalidades del ETANOL (Alcohol Etílico, Metilcarbinol)

Un líquido incoloro, transparente e inflamable, con un olor vinoso característico y sabor acre. Su principal importancia radica en ser el componente principal de las bebidas alcohólicas.

Su fórmula química es H3C-CH2-OH, es el principal producto de las bebidas alcohólicas.

Es el alcohol que se encuentra en bebidas como la cerveza, la sidra, el vino y el brandy. Debido a su bajo punto de congelación, ha sido empleado como fluido en termómetros para medir temperaturas inferiores al punto de congelación del mercurio, -40 °C, y como anticongelante en radiadores de automóviles.

Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. El de uso comercial contiene un 95% en volumen de etanol y un 5% de agua. Ciertos agentes deshidratantes extraen el agua residual y producen etanol absoluto. El etanol tiene un

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punto de fusión de -114,1°C, un punto de ebullición de 78,5°C y una densidad relativa de 0,789 a 20°C.

Usos del ETANOL

Se utiliza principalmente en solventes, recubrimientos y tintas. Otros usos incluyen bebidas alcohólicas, síntesis de diversos productos químicos y cosméticos, jabones (libre de olores para estas aplicaciones), solvente para resinas celulósicas y gomas naturales, acetato de polivinilo, polivinil butiral, recubrimientos, elaboración de productos alimenticios y farmacéuticos de uso externo, desinfectantes, detergentes, desodorantes, como combustible, anticongelante, antiséptico, etc.

Propiedades del ETANOL

Altamente inflamable, soluble en agua en cualquier proporción, reacciona violentemante con oxidantes fuertes y lentamente con hipoclorito cálcico, óxido de plata y amoníaco.

Propiedades Físicas

Estado de agregación Líquido

Apariencia Incoloro

Densidad 810 kg/m3; (0,810 g/cm3)

Masa molecular 46,07 uma=g/mol

Punto de fusión 158,9 K (-114,1 °C)

Punto de ebullición 351,6 K (78,6 °C)

Temperatura crítica 514 K (241 °C)

Presión crítica 63 atm.

Punto de fusión.- Temperatura del momento en el cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido.

Punto de ebullición.- Temperatura que debe alcanzar una substancia para pasar del estado líquido al estado gaseoso.

Temperatura crítica.- Temperatura límite a la cual un gas no puede ser licuado aunque se aumente la presión. del ETANOL (Alcohol Etílico, Metilcarbinol.

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Propiedades Químicas

Acidez (pKa) 15,9

Solubilidad en agua Miscible

KPS n/d

Momento dipolar n/d D

Termoquímica

ΔfH0gas -235.3 kJ/mol

ΔfH0líquido -277.6 kJ/mol

S0líquido, 1 bar 161.21 J•mol-1•K-1

Valores en el SI y en condiciones normales

(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

Identificadores Químicos del ETANOL

NFPA 704 Rombo de seguridad del ETANOL

3-0-0

Inflamabilidad 3. Líquidos y sólidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura ambiental.

Salud 0. Materiales bajo cuya exposición en condiciones de incendio no existe otro peligro que el del material combustible ordinario.

Inestabilidad / Reactividad 0. Materiales que por sí son normalmente estables aún en condiciones de incendio y que no reaccionan con el agua

CAS Chemistral Abstracts Service

Número registrado CAS del ETANOL.- 64-17-5.

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Sinonimias del ETANOL

Alcohol etílico, alcohol de grano, alcohol potable, metilcarbinol, espíritus.

Peligrosidad del ETANOL

Ingestión.- Síntomas: Confusión, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza y pérdida de conocimiento.

Inhalación.- Síntomas: tos, dolor de garganta, somnolencia y dolor de cabeza.

Contacto con la piel.- Síntomas: piel seca.

Contacto con los ojos.- Síntomas: Enrojecimiento y dolor.

Recomendaciones y primeros auxilios en caso de:

1) Inhalación: respirar aire fresco, reposo, de ser necesario respiración artificial y atención médica inmediata.2) Ingestión: No provocar vómito y si la persona está consciente dar a beber agua, llamar a un médico de manera inmediata.3) Contacto con piel: quitar la ropa contaminada y lavar con abundante agua, pedir asistencia médica si los síntomas empeoran.4) Contacto con los ojos: lave con cuidado (de tener lentes de contacto, quitarlos), no poner ninguna sustancia sin indicación del médico, pedir asistencia médica aún en ausencia de síntomas.

En caso de fuego.- A menos que el flujo puede ser cortado intente apagar el fuego; use: agua pulverizada en grandes cantidades, espuma resistente al alcohol, polvos químicos, dióxido de carbono. Las corrientes sólidas de agua pueden ser ineficaces.

Ropa Protectora.- Utilice lentes de seguridad, guantes, protección respiratoria y bata.

OBTENCIÓN DEL ETANOL

Fundamento teórico

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El etanol se obtiene a través de un proceso llamado fermentación, que es la descomposición del azúcar por la levadura en etanol y dióxido de carbono. Posteriormente se puede destilar con el objetivo de concentrarlo, así mismo en años recientes se comenzó a utilizar absorción física con el mismo fin.

Proceso de la fermentación de la levadura

La fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación en ausencia de oxígeno (O2), originado por la actividad de algunos microorganismos como la levadura y bacterias, que procesan los azúcares (carbohidratos) como: glucosa, sacarosa, fructosa, entre otros. Los productos finales que se obtienen de este proceso son: etano, dióxido de carbono, NAD+ y 2 ATP. En el experimento llevado a cabo se prepararon 5 tubos de fermentación con la misma cantidad de levadura y agua, y la adición de diferentes tipos de azúcares (maltosa, glucosa, lactosa y sacarosa) para determinar cómo estas influyen en la producción de CO2. En este experimento se busca determinar qué tipo de azúcar resulta ser un buen fermentador de la levadura Saccharomyces cerevisiae, por lo tanto para determinar lo antes expuesto, el azúcar que resulte serlo deberá liberar CO2 en un periodo más corto de tiempo.

La destilación es una operación utilizada con frecuencia para la purificación y aislamiento de líquidos orgánicos, en nuestro caso aislamiento del etanol del mosto de banano. La destilación aprovecha las volatilidades y puntos de ebullición de los componentes líquidos a separar (temperatura de ebullición del etanol = 78ºC).

La destilación depende de parámetros como: temperatura, presión. La temperatura influye en las presiones de vapor. La presión tiene directa influencia en los puntos de ebullición de los líquidos orgánicos y por tanto en la destilación. Puntos de ebullición, son aquellos puntos o temperaturas de compuestos puros a las que sus presiones de vapor igualan a la presión atmosférica, produciéndose el fenómeno llamado ebullición.

Partimos vertiendo el mosto de banano en el balón de base plana. Luego, lubricamos el codo de destilación para unir el tubo refrigerante (el condensador), preparado anteriormente. El tubo refrigerante llega hasta el vaso de precipitado y la termocupla está conectada con el multímetro que más tarde medirá la temperatura de ebullición de la mezcla.

Después de tener todo armado, prendemos la cocina eléctrica y encima de ésta el balón de base plana que está separado por una rejilla de asbesto. El calor generado permanecerá alto hasta que la temperatura, que nos indicará el multímetro, llegue a 78ºC (temperatura de ebullición del etanol). Aquí es cuando empieza la acción.

La mezcla empieza a producir pequeñas burbujas, que indican que algo está pasando. Lo que pasa, es que el etanol se comienza a evaporar, dejando su estado líquido para tomar

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un estado gaseoso. Éste pasará al tubo refrigerante, que tendrá como rol condensar este vapor dejando el estado gaseoso para volver a ser líquido, hasta llegar al vaso de precipitado. La forma de llegar al vaso será de gota en gota, hasta quedar una pequeña cantidad de líquido transparente que sería el etanol separado del mosto de banano, presente en el balón de base plana.

Gracias a este proceso obtuvimos la separación de dos sustancias presentes en una mezcla y comprobamos su efectividad.

La cantidad de etanol que se obtiene es poca en comparación con la cantidad de mosto que se vertió en el balón para destilar. Esto se debe a la transformación la materia en otras sustancias más sencillas.

Datos de resultados

¿Cuál es la función del refrigerante en la destilación?- La función del refrigerante en la destilación es condensar los vapores que se desprenden del balón de destilación, por medio de un líquido refrigerante que circula por éste.

Mención de los cambios físicos involucrados en el proceso. - Primero presenciamos la evaporación, que refiere al proceso físico que trata del cambio de estado, de líquido a gaseoso en el cual el etanol se separa del mosto del banano por su punto de ebullición. Luego, encontramos la condensación que es cuando el vapor del etanol pasa a estado líquido cayendo en el vaso de precipitado.

Punto de ebullición vs. Presión de vaporEl punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso.La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico.

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Fermentación del banano

Seleccionando el banano y preparación de las levaduras, respectivamente.

Cálculos

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CONCLUSIÓN

En conclusión, la destilación es un método de separación de sustancias de una mezcla y es el más útil para purificar líquidos. Es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más inestables pasan a la fase de vapor y después, se enfría el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas inestabilidades, o sea separar los materiales inestables de los estables. Como discusión personal, hemos llegado a la conclusión, de que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Pensamos que es interesante realizar una mezcla, pero es tanto más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la técnica más adecuada.

BIBLIOGRAFÍA

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1. J Cell Physiol. ↑ «Anaerobic nutrition of Saccharomyces cerevisiae. I. Ergosterol requirement for growth in a defined medium.»

2. Antonie Van Leeuwenhoek ↑ «The influence of some organic acids on the alcoholic fermentation in yeasts of the genus Saccharomyces.»

http://www.angelfire.com/moon2/chemyst_bacterium/tiger.htm#DESTILACIÓN

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullición

http://es.wikipedia.org/wiki/Destilación

http://es.wikipedia.org/wiki/Presión_de_vapor

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensación

http://www.tagu.com.ar/-ciencias-de-la-salud?gclid=CPD7qtbairgCFfLm7AodGD0ARQ

http://es.wikipedia.org/wiki/Fitoqu%C3%ADmica

Instituto Nacional sobre el Abuso del Alcohol y el Alcoholismo

CAS Chemical Abstracts Servicehttp://www.cosmos.com.mx/a/tec/dcf8.htm

Documents

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