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“OBTENCION DE ETANOL GRADO INDUSTRIAL MEDIANTE LA FERMENTACION DE AZUCARES DEL MUCILAGO DE CAFÉ PARA SU USO COMO BIOCOMBUSTIBLE” Autores: PEREZ LOPEZ NANCI ELICENI VAZQUEZ LÓPEZ SAMUEL SOLIS LAPARRA SHARENY Asesor: Ing. Antonio Díaz Velázquez Ing. Ramón Méndez Moreno Bellavista, Chiapas a 23 de Febrero de 2010. COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADO DE CHIAPAS PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Investigacion Etanol

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“OBTENCION DE ETANOL GRADO INDUSTRIAL

MEDIANTE LA FERMENTACION DE AZUCARES DELMUCILAGO DE CAFÉ PARA SU USO COMOBIOCOMBUSTIBLE”

Autores:PEREZ LOPEZ NANCI ELICENIVAZQUEZ LÓPEZ SAMUELSOLIS LAPARRA SHARENY

Asesor:Ing. Antonio Díaz VelázquezIng. Ramón Méndez Moreno

Bellavista, Chiapas a 23 de Febrero de 2010.

COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS YTECNOLÓGICOS DEL ESTADO DE CHIAPAS

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

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Objetivos

Obtener etanol mediante la fermentación de azucares delmucílago de café para su uso como biocombustible.

Adecuar el método de obtención de alcoholes existente paravinos comerciales a la fermentación de azucares del mucílagodel café.

Cuantificar la cantidad obtenida de etanol de un kilogramode mucílago de café.

Caracterizar las propiedades del alcohol producido.

Particulares

General

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Planteamiento del problema(marco legal = demanda)

La Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos, aprobada elprimero de febrero de 2008 indica el uso obligado de etanol comooxigenador de gasolinas con un valor mínimo del 2% del volumenproducido.

La demanda de etanol podría ser de aproximadamente 39.2 millonesde litros al año, con posibilidades de crecer hasta 89.2 millones delitros.

México sólo cubre el 20% de la demanda de etanol de PEMEXobteniendo éste de la producción cañera.

La caña de azúcar como materia prima es de un costo muy elevado y serestringe a áreas con suelos especiales para ello.

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Se debe producir etanol con tecnologías de segunda y tercerageneración, a partir de cultivos energéticos no alimenticios ydeshechos vegetales y animales.

( Richard, Edgar. 2008 Analista económico de México)

Materia prima para la obtenciònde etanol.

% del costo totalde producción

Caña de azúcar (miel pobre) 65%

Caña de azúcar (miel rica) 40%

Caña de azúcar (jugo directo) 63%

Caña de Azúcar (jugo hidrolizado) 37%Maíz (vía seca) 68%

Sorgo 72%

Yuca 38%

Remolacha 64%

Planteamiento del problema(fuentes de obtención)

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Materia prima ($) Dólares por litro

Caña de azúcar (miel pobre) 0.40

Caña de azúcar (jugo directo) 0.43

Maíz (vía seca) 0.44

Caña de azúcar (miel rica) 0.52

Caña de Azúcar (jugo hidrolizado) 0.60

Remolacha 0.69

Yuca 0.79Sorgo 0.82

Planteamiento del problema(costos de materia prima)

Actualmente se invierten $ 6.50 (pesos) en materia prima para producir unlitro de etanol.

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El café se obtiene mediante la operación de despulpado

donde se separan: grano, mucílago y pulpa.

Con los resultados de este proyecto sería posible transformartodo el mucílago contaminante en etanol en una taza anualaproximada de 110,400,000 Litros que cubriría la demandaestablecida para la primera década.

Justificación Ecológica.

México tiene una producción promedio de 24 millones de tonde café verde por año y ocupa el sexto lugar en la producciónmundial. Siendo el estado de Chiapas el principal productorcon el 27 % de la producción nacional .

Al año se liberan 480,000 ton de mucílago a ríos y lagoscausando la contaminación de cuerpos de agua por óxidosfenólicos, contaminantes causantes de la desaparición demiles de especies acuáticas endémicas del país.

G PM

CONTAMINACIÓN

$

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El café es un producto tropical que se cultiva en las zonasmontañosas y cerca de un 60% de los pequeños productoresson indígenas.

Justificación Social.

La producción de café involucra a más de 400 mil productoresde los cuales el 90% son pequeños con extensiones de tierramenores a las 5 hectáreas y un 30 % son mujeres.

Es la base económica de 3.2 millones de personas.

Al resultar viable el uso del mucílago de café para la obtenciónde biocombustibles se daría un valor agregado a la producciónde café que resultaría en una mayor rentabilidad del cultivo ymejoraría la economía de miles de familias mexicanas.

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La Norma Oficial Mexicana NOM-076-SSA1-1993 - Salud ambiental, modificadaen el 2002 define como etanol (alcohol etílico): Aquel obtenido de la fermentaciónde azúcares y con contenido alcohólico mayor de 55°GL para uso industrial y no

potable.

Descripción y proceso de obtención

Característica Valor

Punto de ebullición (760 mm Hg) 78.5ºC

Densidad relativa 0.789

Punto de autoignición 363ºC

Límite inferior de inflamabilidad 3.3%

El contenido alcohólico y la inflamabilidad, indican que el alcohol arde alacercar una llama ligera.

 

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Proceso de obtenciónCorte del

café

Destilaciónsimple

Despulpado

Comercialización

Lavado

Grano limpio

Pulpa +mucílago

Grano +mucílago

Vapor de aguaEvaporación

Mezcla Agua+ mucílago

Miel altaconcentración

Levadura(Sacharomices cereviceae)

Inoculación

Agua

FermentaciónH2O +

celulosa

CO2

Etanol

Mezcla

celulosa

Etanol +Agua

Levadurarecuperada

Pulpa Obtención decolorante

 

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RECOLECCIÓN DE MATERIAL DE ESTUDIO

Etapas del proceso

Material de estudio. Se emplearon frutos de maduración temprana de lavariedad nativa de café “bourbon”. Se caracteriza por presentar frutosovalados de tamaño mediano de aproximadamente 1 cm de largo, decolor rojo brillante a rojo cereza. Se lavó el fruto y se separómanualmente el bagazo del grano. Se pesó el total de la muestra alinicio y se pesaron las fracciones durante el proceso. Se evaluórendimiento en porcentaje de cada fracción al final del proceso.

 

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DESPULPADO MANUAL Y LAVADO = OBTENCIÒN DEL MUCÌLAGO

EVAPORACIÒN = OBTENCIÒN DE MIEL CONCENTRADA

 

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INOCULACIÓN DE LA LEVADURA = OBTENCIÒN DEL FERMENTO

MIELCONCENTRADA

LEVADURA(SACHAROMICES 

CEREVICEAE)

PROCESO DEFERMENTACIÒN35 ºC / 24 HRS

INOCULACIÒN

 

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DESTILACIÒN SIMPLE = OBTENCIÒN BIOCOMBUSTIBLE ETANOL

MONTAJE DE DESTILACIÒN

PRODUCTO FINALETANOL INFLAMABLE

PRUEBAS DE INFLAMABILIDAD

 

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•Se han obtenido cantidades considerables de etanol inflamable del mucí lago decaf é con procesos simples de fermentación y destilación, lo que da cuenta de laviabilidad técnica y económica del proyecto. (1 ton mucílago = 2,300 L etanol)

•El proceso resulta barato dado que la materia prima no tiene hasta ahora un valor comercial (producto de deshecho) y los insumos son de f ácil acceso, por lo queresultar í a atractivo a la industria comparado con el etanol de caña de azúcar.

($5,000 A $ 7,000 / TON MUCÌLAGO)•El proyecto fue presentado en la 16ª Semana nacional de Ciencia y Tecnologí aresultando premiado por el COCYTECH como el mejor prototipo presentado por el

CECYTECH.

•Existen personas (empresarios) que verbalmente se han manifestado interesadosen invertir en dicho proyecto.

Logros del proyecto.

 

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Cuantificar con exactitud la cantidad obtenida deetanol de un kilogramo de mucí lago de caf é. ( Cantidad de alcohol )

Caracterizar las propiedades del alcohol producido. ( Características )

Optimizar el proceso de lavado del mucí lago. ( Proceso de lavado )

Cuantificar cantidad de azucares presente en el mosto. ( Cantidad de azúcar)

Determinar concentraciones óptimas de levaduras para ( Levaduras )acelerar la fermentación.

Obtener el registro de patente del proceso de obtención ( Patente )propuesto.

Actividades consecuentes.

 

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Insumo Función CostoAproximado

Refractómetro portátil

(Brixómetro)

Mide °Brix o Porcentaje de sólidos

de una solución.

$ 4,000.00

Tubos refrigerantes deserpentin (2Unidades)

Permite la condensación de formamás efectiva que los tubos rectoscon que se cuenta.

$ 1,600.00

Levadura comercial(Sacharomices cereviceae)

- 5 Bolsas de ½ Kg -

Se requiere para optimizar concentraciones de levadura para

fermentar.

$ 150.00

Picnómetro Determina % alcohol en solución. $ 3,000.00Solicitud de patente Registro del proyecto ante el

IMPI

$9,400.00

total $ 18,150.00

Requerimientos inmediatos.

 

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Seguimiento del proyecto“Colorantes naturales del bagazo de café”

PRUEBAS EN:

REFRESCOSCOMERCIALESDE FRESA

DULCE DECOCO PARA LAINDUSTRIA DELA CONFITERÍA

 

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Autores:

PEREZ LOPEZ NANCI ELICENIVAZQUEZ LÓPEZ SAMUELSOLIS LAPARRA SHARENY

Asesor:Ing. Antonio Díaz VelázquezIng. Ramón Méndez Moreno

Bellavista, Chiapas a 23 de Noviembre de 2009.