Producción de bioetanol a partir de mondas de

Fondo Social
Europeo

PRODUCCIÓN DE
BIOETANOL A PARTIR DE
MONDAS DE PATATA

I.E.S. Mateo Alemán
Alcalá de Henares

JUSTIFICACIÓN
 Déficit energético de España
 Implementación de tecnologías propias
 Uso de Biorrefinerias
 DIRECTIVA 2003/30/CE DEL
PARLAMENTO EUROPEO Y DEL
CONSEJO de 8 de mayo de 2003 relativa al
fomento del uso de biocarburantes u otros
combustibles renovables en el transporte

VOCABULARIO
 Biocombustible: Combustible obtenido mediante
un proceso biológico (por oposición a los procesos
geológicos)
 Biocombustibles de primera generación:
Biocombustibles producidos a partir de cereales,
azúcar y semillas oleaginosas
 Biocombustibles de segunda generación:
Biocombustibles producidos a partir de materia
prima vegetal que no tiene usos alimentarios
 Bioetanol: Biocombustible líquido de origen
vegetal obtenido por fermentación de
carbohidratos

EL SUSTRATO
Reino Plantae

División Magnoliophyta

Clase Magnoliopsida

Subclase Asteridae

Orden Solanales

Familia Solanaceae

Género Solanum

Especie S. tuberosum

Nombre binomial Solanum tuberosum

MONDAS DE PATATA
 La patata es el cuarto cultivo mundial, por
detrás del maíz, el trigo y el arroz
 En España la producción 2007:
 Área cosechada 89 000 ha
 Cantidad 2 502 300 T

 Consumos actuales:
 Procesadas industrialmente
 Derivados de la patata
 Residuos industriales

PROBLEMA
 Composición:
 72-75% de agua
 16-20% de fécula en forma de almidón
 2,0-2,5% de substancias nitrogenadas
 0,15% lípidos
 1,0-1,8% de fibra dietética como celulosa
 Fermentación: Usan monosacaridos como
sustrato

SOLUCIÓN
 Sacarificación: Desdoblamiento de un
polisacárido para liberar un monosacárido

 Tipos:
 Sacarificación microbiológica
 Sacarificación enzimática

 Sacarificación química

SACARIFICACIÓN
MICROBIOLÓGICA
 Rhyzopus oryzae: Se lo emplea como agente
sacarificante ya que es buen productor de
amilasas. También se lo usa para producir enzimas
y ácidos láctico y fumárico
 Rhyzopus delemar: Es un hongo muy rico en
enzimas amilolíticas por lo cual se lo utiliza en el
proceso amilo para obtener etanol. Últimamente se
le halló aplicación en la transformación de
esteroides
 Rhyzopus arrhizus: También transforma
esteroides. Se lo emplea para obtener amilasas y
para la producción de ácido láctico

SACARIFICACIÓN ENZIMÁTICA
 Mediante amilasa, también denominada
sacarasa o ptialina:
 α-Amilasa
 β-Amilasa
 γ-Amilasa
 Las enzimas amilasas son empleadas para romper
azúcares complejos como el almidón en azúcares
simples

SACARIFICACIÓN QUÍMICA
 En general se utilizan ácidos minerales a pH 1,5
para soluciones hasta del 33 % de almidón

EL MICROORGANISMO
 Saccharomyces cerevisiae:
es un hongo unicelular, un
tipo de levadura utilizado
industrialmente en la
fabricación de pan, cerveza
y vino

CULTIVO POR LOTES
 En los sistemas cerrados (que pueden ser
líquidos o sólidos), no existe aporte
continuo de nutrientes, ni drenaje de células
ni de sustancias de desecho
 En estos sistemas la fase exponencial de
crecimiento balanceado no restringido dura
sólo unas cuantas generaciones, debido al
agotamiento de nutrientes y/o a la
acumulación de desechos

ETAPAS
 Fermentación inicial para familiarizarse con el
biorreactor. Batch 1
 A partir del mismo se pondrán a punto los
procedimientos de seguimiento de la reacción así
como de la obtención y mantenimiento del
microorganismo implicado y evaluación del
inóculo
 Optimización de las condiciones de producción de
etanol utilizando glucosa como sustrato
 Sacarificación de las mondas de patatas
 Fermentación utilizando el producto sacarificado

FERMENTACIÓN
INICIAL
Batch 1

EL MEDIO DE CULTIVO
 (NH4)2SO4 2,0 g/L
 K HPO ·3H O 2,0 g/L
2 4 2
 MgSO ·7H O 0,5 g/L
4 2
 KCl 2,0 g/L
 Extracto de levadura 0,1 g/L
 Glucosa monohidrato 11,0 g/L
 H SO 1M 5,0 mL/L
2 4
Se disuelven las sales y el extracto de levadura en el 95 % del
disolvente, se le añade el ácido sulfúrico y se ajusta el pH a
4,5 con NaOH 0,1 M. Se esteriliza en autoclave a 121 ºC
durante 20 minutos
Por otro lado se disuelve la glucosa en el 5% del disolvente
para esterilizar aparte en las mismas condiciones para
evitar la reacción de Maillard

INÓCULO
 Se ha utilizado como inóculo una cepa de
Saccharomyces cerevisiae panadera
obtenida a partir de un preparado comercial
de la misma utilizado en panadería
suspendido en el 5 % del medio de cultivo
completo estéril
 La adición se realiza en condiciones
asépticas a través del septo cuando reactor y
medio están estériles

CONDICIONES DE CULTIVO
 Volumen 2L
 Temperatura 30 ºC
 Agitación 300 r.p.m.
 Aireación 1,5 L/minuto
 pO2 Controlado
 pH Controlado a 4,5*
* Con:
 H2S04 0,1 % p/p
 NaOH 1M

SEGUIMIENTO DE LA
REACCIÓN
 Parámetros Químicos:
 Aumento de la concentración de etanol
 Disminución de la concentración de glucosa

 Parámetros Microbiológicos:
 Producción de biomasa
 Medida de la densidad óptica (turbidimetría
proporcional al número de microorganismos)

MUESTREO
 Para el seguimiento se extraen muestras con
el muestreador aséptico del equipo
 Con un volumen de 15 mL
 Todos los días:
 Al comenzar la jornada lectiva
 A la mitad de la jornada lectiva

 Al final de la jornada lectiva

 Congeladas si no se analizan de forma
inmediata

CONCENTRACIÓN DE ETANOL
 Mediante cromatografía de gases
 Sobre el filtrado del muestreo
 Tras extraer con éter
 Utilizando la técnica:
 Split
 Isoterma

 Curva de calibrado

C (g/L) de etanol Área Integrada
0,5 0,6550
1 1,4340
1,5 2,0920
4,0
2 2,8680
3,5
2,5 3,6690
3,0

Area Integrada
2,5

2,0

Linear Regression : Y = A + B * X
1,5

Parameter Value Error 1,0

--------------------------------------------------------
0,5
A -0,095 0,04524
B 1,4924 0,02728 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

-------------------------------------------------------- C (g/L) de etanol

R SD N P
--------------------------------------------------------
0,9995 0,04313 5 <0.0001

CONCENTRACIÓN DE
GLUCOSA
 Mediante espectrofotometría visible
 Sobre el filtrado del muestreo
 Utilizando el método fenol-sulfúrico para
colorear las muestras
 Midiendo a una longitud de onda de:
 500 nm
 540 nm

 Utilizando la técnica de curva de calibrado

ABSORBANCIA A 500 nm
C (ppm) glucosa Absorbancia
5 0,2360 1,2

10 0,4570
1,0
15 0,6840
20 0,9200

Absorbancia
0,8

25 1,1500
0,6

Linear Regression for : Y = A + B * X 0,4

Parameter Value Error
0,2
-----------------------------------------------------------
-
5 10 15 20 25
A 0,0021 0,00511
C (ppm) glucosa
B 0,04582 3,07896E-4
-----------------------------------------------------------
-

R SD N P
-----------------------------------------------------------
-
0,99993 0,00487 5 <0.0001

ABSORBANCIA A 540 nm
C (ppm) glucosa Absorbancia
0,0 0,000
5,0 0,032 0,16

10,0 0,060 0,14

15,0 0,081 0,12

20,0 0,121 0,10

Absorbancia
0,08
25,0 0,140
0,06

0,04
Linear Regression for : Y = A + B * X
Parameter Value Error 0,02

----------------------------------------------------------- 0,00
-
A 0,00176 0,0034 -0,02
0 5 10 15 20 25
B 0,00565 2,24778E-4 C (ppm) glucosa
-----------------------------------------------------------
-
R SD N P
-----------------------------------------------------------
-
0,99684 0,0047 6 <0.0001

PRODUCCIÓN DE BIOMASA
 Mediante gravimetría
 Utilizando el incremento del peso seco del filtro
 Filtración a presión reducida
 Filtro de nitrato de celulosa de 0,45 nm
 Secado: a 105 ºC durante 2 horas
 Enfriado: en desecador a presión reducida y
temperatura ambiente hasta peso constante
 Utilizando el blanco adecuado como efecto de
corrección

D.O.600nm
 Mediante espectrofotometría visible
 Sobre el muestreo directamente
 Utilizando blanco como efecto de corrección
 Utilizando la técnica monohaz y cubeta única
 Midiendo a una longitud de onda de 600 nm
 Midiendo entre 0,050 y 0,700 (de linealidad
demostrada)
 Para absorbancias mayores utilizando factores de
dilución

Valores Batch 1
MUESTRA D.O. BIOMASA GLUCOSA TIEMPO Etanol
600nm seca . 2 (g/L) 1/5 (g/L) (h) (g/L)

M10 0,049 0,16 1,500 0,00 0,248

M13 0,061 0,30 1,480 24,00 0,000

M15 0,402 0,48 1,360 45,25 0,144

M18 1,365 1,10 0,148 74,50 0,454

M19 2,240 1,80 0,096 94,00 0,260

BATCH 1

2,4

1,9
Unidades

1,4

0,9

0,4

-0,1 0 24 48 72 96

Tiempo (horas)
D.O. 600nm BIOM ASA seca . 2 (g/L) GLUCOSA/5 (g/L)

ETANOL % ETANOL %

0,500

0,400

0,300

0,200

0,100

0,000
0 24 48 72 96
-0,100

ETANOL % ETANOL %

4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 24 48 72 96

OBTENCIÓN DEL INÓCULO
 A partir de: levadura comercial para
repostería: Levital®/sin gluten
 Homogeneizado: Stomacher 25 g / 250 mL
glucosa 1,1%. 230 r.p.m. durante 1 minuto
 Pre-enriquecimiento: 30 ºC / 24 horas
 Enriquecimiento: 10 mL enriquecido / 100
mL de medio de cultivo a 30 ºC / 24 h /250
r.p.m.

CINÉTICA DE CRECIMIENTO
2,5
Data: Data1_B
Model: Boltzmann
Equation:
y = A2 + (A1-A2)/(1 + exp((x-x0)/dx))
2,0 Weighting:
y No weighting

Chi^2/DoF = 0.00057
R^2 = 0.99974
1,5
D.O. 600 nm

A1 0.03163 ±0.01663
A2 2.47363 ±0.05562
x0 64.88177 ±0.76394
1,0 dx 11.20418 ±0.62928

0,5

0,0

0 20 40 60 80 100

Tiempo (horas)

PARÁMETROS
 Fase Lag: Superior a 24 horas
 Crecimiento lento: entre las 24 y 48 horas
 Crecimiento exponencial: entre las 48 y 80
horas
 Fase de crecimiento nuevamente lento: entre
las 80 y 94 horas
 No aparece fase de decrecimiento y muerte
 La tasa de generación es de unas 24 horas

GESTIÓN DE LA CEPA
 Identificación: en Agar Saboreaud-CENAM
 Purificación: agotamiento en estría Agar
PCA
 Conservación:
 Periodos cortos: medio caldo glucosa 4 ºC
 Periodos medios: medio agar OGYE –CENAM
en slant a 4 ºC
 Periodos largos: Criovial skim milk a – 20 ºC

EVALUACIÓN DEL INÓCULO
 Pendiente de correlaccionar D.O. 600 nm
con U.F.C. /mL de Saccharomyces
cerevisiae
 A partir de la medida de la D.O. 600 nm del
inóculo y los valores de McFarland,
aproximadamente:
 Inóculo: 8·108 células / mL
 Concentración inicial en el reactor: 4·107
células / mL

ESCALA McFARLAND

 Adaptada a nuestro problema
 Con medida de D.O.600 y no visual
 Para el rango de linealidad de la medida (0,125 y 2,5)

0,6

0,5
D.O. 600 nm

0,4

0,3
------------------------------------------------------------
A 0,00176 0,0034
0,2 B 0,00565 2,24778E-4
------------------------------------------------------------

R SD N P
0,1
------------------------------------------------------------
0,99684 0,0047 6 <0.0001
------------------------------------------------------------
0,0

0 100 200 300 400 500 600 700 800
6 -1
Células 10 mL Según McFarland

CONCLUSIONES operativas
 Mantener el medio y las condiciones de
cultivo salvo disminuir la aireación a 1 L /
minuto y la agitación a 250 r.p.m.
 Aumentar tanto la cantidad como la
concentración del inóculo
 Aumentar el tiempo hasta al menos 144
horas o hasta total agotamiento del sustrato

CONCLUSIONES analíticas
 Muestrear sólo una vez cada 24 horas
 La muestra para determinar etanol por CG no filtrarla sino
centrifugarla
 Utilizar otra columna en CG más específica para alcoholes
 Efectuar en las muestras para GC ensayos de recuperación
 No congelar las muestras, solo mantener en refrigeración a
4 ºC
 Medir la D.O. a 600 nm y entre valores de absorbancia 0,050
y 0,600 diluyendo si es necesario
 Medir la concentración final de etanol por destilación y
posterior areometría y o picnometría y calcular la
productividad
 Correlacionar la D.O.600nm con UFC/mL mediante la
Norma ISO 7495 o ISO 6222

SEGUNDA
FERMENTACIÓN
Batch 2

EL MEDIO DE CULTIVO
 (NH4)2SO4 2,0 g/L
 K HPO ·3H O 2,0 g/L
2 4 2
4 2
 KCl 2,0 g/L
 H SO 1M 5,0 mL/L
2 4
durante 20 minutos
para esterilizar aparte en las mismas condiciones

INÓCULO
 Se ha utilizado como inóculo la misma cepa de
Saccharomyces cerevisiae panadera obtenida a
partir del cultivo puro de la misma aislada en PCA
 Enriquecida en el mismo medio de cultivo
completo y un volumen de 200 mL (10 % del total)
estéril a 35 ºC/48h y agitación a 250 r.p.m.
 La adición se realiza en condiciones asépticas a
través del septo cuando reactor y medio están
estériles y estimada en una concentración de 10 9
m.o./mL

 Volumen 2L
 pO2 Controlado
* Con:
 H2S04 0,1 % p/p
 NaOH 1M

MEDIDA DE ETANOL
 Mediante Cromatografía de gases del
extracto etéreo de la muestra
 Para la medida del etanol se utilizó una
columna más polar
 Se elaboró una nueva curva de calibrado
para la nueva columna y las nuevas
condiciones experimentales

Etanol (%v/v) Área Integral
0,5 0,346
1 0,743 2,5

1,5 1,059
2,0
2 1,745

ÁREA DE LA INTEGRAL
2,5 2,328 1,5

Linear Regression for : Y = A + B * X 1,0

--------------------------------------------------- 0,5
A -0,2456 0,13751
B 0,9932 0,08292
0,0
--------------------------------------------------- 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
R SD N P ETANOL (%v/v)
---------------------------------------------------
0,98971 0,13111 5 0,00125

Valores Batch 2
MUESTRA D.O. BIOMASA GLUCOSA TIEMPO ETANOL
600nm seca . 2 (g/L) /3 (g/L) (h) (g/L)

M30 0,068 0,44 3,090 0 0,00

M31 1,950 2,60 3,047 72 2,80

M32 2,900 3,58 0,280 96 2,24

M33 3,200 3,72 0,120 120 2,32

M34 3,300 3,38 0,001 144 2,40

UNIDADES
4

3

2

1

0
0 24 48 72 96 120 144
HORAS

ETANOL (g/L) GLUCOSA/3 (g/L) BIOMASAseca.2(g/L) D.O.600nm

PRODUCTIVIDAD
 Medida de la concentración final del etanol
 Areometría del destilado
 Grado alcohólico 0,4 º (a 20,5 ºC)
 Concentración de 0,316 g/100 mL
 Concentración de 3,2 g/L
 Rendimiento sobre el teórico: 63 %
 Productividad: 0,022 g· L-1· hora-1

CORRELACIÓN D.O.600 /
U.F.C./mL
 Mediante la Norma ISO 7495 o ISO 6222 de
recuentos de mohos y levaduras en alimentos
 Recuento en placa de diluciones decimales
 Inoculación en superficie en medio OGYE
Incubación:
 31 ºC
 72 horas
 Resultado un factor 2 (100 veces) más bajo de lo
estimado según McFarland

D.O.600nm UFC/mL·105
1,635 2
1,745 70 300

1,835 100 250

2,165 300
200

5
U.F.C./mL*10
150

100
Parameter Value Error 50
------------------------------------------------------
A -913,8 50,07 0

B 559,2 26,98 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2
------------------------------------------------------ D.O. 600nm
R SD N P
------------------------------------------------------
0,99768 10,67 4 0,00232

CONCLUSIONES
 Aumentar la concentración de glucosa hasta un 10
%, máximo presumible a utilizar con mondas de
patata como materia prima
 Mantener la temperatura a 35 ºC
 Aumentar la aireación a 2 L/minuto
 Mantener fija la pO2 y que regule la agitación
 Aumentar la concentración del inóculo
 Utilizar un tiempo de 96 horas máximo, en virtud
de la productividad, o hasta total agotamiento del
sustrato

TERCERA
FERMENTACIÓN
Batch 3

EL MEDIO DE CULTIVO
 (NH4)2SO4 2,0 g/L
 K HPO ·3H O 2,0 g/L
2 4 2
4 2
 KCl 2,0 g/L
 H SO 1M 5,0 mL/L
2 4
durante 20 minutos
para esterilizar aparte en las mismas condiciones

INÓCULO
 Enriquecida en el mismo medio de cultivo
completo y un volumen de 200 mL (10 % del
volumen total a utilizar) estéril a 35 ºC/48h y
agitación a 250 r.p.m.
estériles y estimada en una concentración ahora
realista de 4·10 7 U.F.C./mL

 Volumen 2L
 Agitación Controlada
 pO2 80 %
* Con:
 H S0 0,1 % p/p
2 4

 NaOH 1M

SEGUIMIENTO DE REACCIÓN
 Se han utilizado los mismos parámetros
analíticos
 El aumento de concentración de la glucosa
obliga a diluir 10 veces mas la muestra en el
procedimiento analítico
 El previsible aumento de la concentración
de etanol hace necesario realizar una nueva
curva de calibrado (entre 5-10 % v/v)

Etanol (%v/v) Área Integral
5 3,058
6 3,768
8
7 4,465
8 5,762 7

9 6,392

AREA INTEGRADA
6
10 7,536
5

Linear Regression for : Y = A + B * X 4
---------------------------------------------------
3
A -1,59914 0,33964
B 0,90169 0,04415 5 6 7 8 9 10
--------------------------------------------------- ETANOL %V/V
R SD N P
---------------------------------------------------
0,99524 0,18471 6 <0.0001

Valores Batch 3
MUESTRA D.O. BIOMASA GLUCOSA TIEMPO ETANOL
600nm seca . (g/L) /20 (g/L) (h) · 2 (%v/v)

M40 0,68 1,71 4,28 0 0,88

M41 1,95 2,33 3,047 24 5,60

M42 3,43 3,07 2,72 48 5,52

M43 5,80 4,17 2,65 72 4,34

M44 5,24 4,30 2,61 96 4,00

UNIDADES
7

6

5

4

3

2

1

0
0 24 48 72 96
HORAS

ETANOL .2(%v/v) GLUCOSA/3 (g/L) BIOMASAseca.2(g/L) D.O.600nm

PRODUCTIVIDAD
 Medida de la concentración final del etanol
 Areometría del destilado
 Grado alcohólico 1,9 º (a 27,2 ºC)
 Concentración de 1,488 g/100 mL
 Concentración de 14,8 g/L
 Rendimiento sobre el teórico: 29 %
 Productividad: 0,154 g· L-1· hora-1

CONCLUSIONES
 Volver a utilizar el control en el pO2 y fijo la agitación pues
lo contrario da excesivas espumas y disminuir el volumen
 No se ha encontrado una explicación al descenso tan
elevado de etanol tras las 24 horas (baja el rendimiento del
44% al 29% final), ni que el consumo de glucosa no haya
llegado al 50%
 No obstante se ha multiplicado por 7 la productividad
 Es necesario estudiar la viabilidad de la biomasa formada
 Por cuestiones de tiempo cambiar ya el sustrato a el
producto sacarificado de las mondas de patata
 Por cuestiones de exámenes de alumnos llevar el
seguimiento de la reacción solo mediante la medida del
sustrato, el producto de la fermentación y el consumo de
base en el proceso que parece seguir una buena correlación
con el avance de la misma

BATCH P1
Extracto de patata sacarificado sin
suplementos

SUSTRATO
PROCEDIMIENTO
 Recepción de las mondas

 Lavado: agua

 Secado: al aire

 Obtención de la pulpa: homogeneizador de vaso

 Sacarificación

 Filtrado

 Medida

PRUEBAS DE SACARIFICACIÓN
 Para la elección de las condiciones de hidrólisis
ácida del almidón se partió de una disolución
acuosa al 10 % de almidón en las siguientes
condiciones:
 SAC1: HCl 5% / 60 ºC / 18 h
 SAC2: HCl 1M / Reflujo / 1 h
 SAC3: HCl pH 1 / 60 ºC / 24 h
 Se utilizó lugol como indicador del almidón y se
midió la concentración de glucosa para el cálculo
del rendimiento
 Se estimó como mejor el método SAC2

Reacción al Rendimiento
Método
lugol (%)

SAC1 - 95,9

SAC2 - 99,1

SAC3 + 74,0

PRUEBA DE SACARIFICACIÓN
 Se homogeneizó 126,8 g de mondas de patatas
limpias y secas en 200 mL de agua
 100 mL de la pulpa se llevaron con HCl a
concentración 1 M y se llevo a reflujo durante 1
hora.
 Se filtro en caliente
 Enfriado dio negativo el ensayo del lugol
 Medida la concentración de glucosa resulta de 5,8
%
 Rendimiento: 9,9 %

PRUEBA DE FERMENTACIÓN
 Al filtrado de la sacarificación se le ajustó el
valor del pH a 4,5 con NaOH 1M
 Se ajustó el volumen a 135 mL
 Se le añadió 15 mL de suspensión de S.
cerevisiae
 Se incubó a 35 ºC y 250 r.p.m. durante 120
horas
 Se midió la concentración de glucosa y la
cantidad de alcohol

Concentración Concentración
Parámetro Diferencia
inicial (g/L) final (g/L)

Glucosa 33,9 3,4 30,5

Etanol 3,2 14,2 11,0

Ello daría un rendimiento aproximado del 63,8 %

EL MEDIO DE CULTIVO
 Se homogeneizan 1500 g de mondas de
patatas en 2500 mL de HCl 1M
 Se somete a reflujo en un reactor con
agitación vertical y calefacción de camisa
durante 1 hora
 Se filtra en un Filtro-Prensa
 Se ajusta el pH a 4,5 con NaOH 1,0 M
 Se lleva a un volumen de 3000 mL

INÓCULO
 Enriquecida en el medio de cultivo glucosado del
10 % similar al Batch-3 y un volumen de 150 mL (10
% del volumen total a utilizar) estéril a 35 ºC/48h y
agitación a 250 r.p.m.
estériles con una D.O.600nm de 4,42 y estimada en una
concentración de 6·107 U.F.C./mL

 Volumen 1,65 L
 Agitación Controlada
 pO2 60 %
* Con:
 H S0 0,1 % p/p
2 4

 NaOH 1M

SEGUIMIENTO DE REACCIÓN
 Muestreo cada 24 horas
 Volumen de muestra: 10 mL
 Medida de la concentración de glucosa
 Medida de la concentración de etanol
 Seguimiento de la medida de consumo de
base para el mantenimiento del pH
constante en 4,5

Valores Batch Patata-1
GLUCOSA ETANOL
MUESTRA TIEMPO (h)
/10 (g/L) · 3 (%v/v)

M50 4,12 0 1,14

M51 0,36 72 4,41

M52 0,08 94 2,46

5

4

3

2

1

0
0 24 48 72 96

GLUCOSA/10 (g/L) ETANOL .3(%v/v)

PRODUCTIVIDAD
 Rendimiento de sacarificación = 8,3 %
 Medida de la concentración final del etanol por
areometría del destilado = 6,6 g/L
 Grado alcohólico máximo (72 horas) = 1,5 º (a
20 ºC)
 Concentración = 1,20 º = 12,0 g/L
 Rendimiento sobre el teórico (72 horas) = 55,9
%
 Productividad (72 horas) = 0,163 g· L-1· hora-1

UTILIZACIÓN DEL
DECANTADO COMO INÓCULO
 Con el fin de minimizar el costo de
producción
 Debido a la elevada concentración de
levaduras en el decantado
 Se sembró en OGYE-CENAM y se incubó a
31 ºC / 72 horas
 Crecimiento de colonias positivo
 Se sugiere la revivificación antes de la
inoculación a fin de minimizar la fase lag

CONCLUSIONES
 El sistema inicialmente produjo un gran exceso de gas con elevadas
formación de espumas.
 La evacuación de las espumas con el exceso de gas en el proceso puede
ser responsable de la bajada de concentración de etanol entre las 72 h y
el final
 A partir de las 84 horas se disparó el consumo de ácido consumiendo la
reserva y llegando el pH a 6,40 sin de momento explicación alguna
 A partir de las 34 horas el gasto de base se anula
 Con el fin de aumentar tanto el rendimiento como la productividad
para el próximo batch se propone:
 Utilizar como inóculo el decantado del anterior batch una vez
activado
 Utilizar antiespumante
 Minimizar la aireación
 Utilizar suplementos salinos y nitrogenados (con extracto de
levadura) por si se incrementa la productividad
 Utilizar como máximo tiempo de fermentación 36-42 horas

BATCH P2
Extracto de patata sacarificado con
suplementos

EL MEDIO DE CULTIVO
 Semejante al utilizado en Batch P1
 1500 ml
 Ajustado el pH a 4,5
 Se le añade como suplemento:
 (NH ) SO 2,0 g/L
4 2 4

 K2HPO4· 3 H2O 2,0 g/L
 MgSO4· 7 H2O 0,5 g/L
 KCl 2,0 g/L

INÓCULO
 Se ha utilizado como inóculo la biomasa decantada
del Batch P1
 Enriquecida en el medio de cultivo glucosado del 1
% similar al Batch-3 y un volumen de 100 mL a 35
ºC/48h y agitación a 250 r.p.m.
estériles con una D.O.600nm de 28,5 y estimada en una
concentración de 4·108 U.F.C./mL

 Volumen 1,60 L
 pO2 Controlado
 Antiespumante P.E.G. 1 mL (1 %)
* Con:
 H S0 0,1 % p/p
2 4
 NaOH 1M

Valores Batch Patata-2
GLUCOSA ETANOL
MUESTRA TIEMPO (h)
/10 (g/L) · 3 (%v/v)

M60 3,58 0,0 4,02

10,77
M61 0,37 21,0

8,22
M62 0,28 26,5

M63 5,59
0,57 40,0

10

5

0
0 6 12 18 24 30 36

GLUCOSA/10 (g/L) ETANOL .3(%v/v)

PRODUCTIVIDAD
 Rendimiento para la sacarificación = 7,5 %
 Medida de la concentración final del etanol por
areometría del destilado = 1,6 % v/v = 12,8 g/L
 Grado alcohólico máximo (21 h) = 3,6 º % v/v
 Concentración Producida (21 h) = 18,0 g/L
 Rendimiento sobre el teórico (21 h) = 92 %
 Productividad (21 horas) = 0,86 g· L-1· hora-1

CONCLUSIONES
 Sería necesario optimizar las condiciones de
fermentación, sobre todo la combinación tiempo y
temperatura con el fin de disminuir costes tanto de
producción como medioambientales
 Sería necesario repetir los procesos en las mismas
condiciones para tratamiento estadístico
 La utilización de la biomasa del anterior batch
como inóculo de este ha acelerado el proceso de
producción (por su elevada concentración)
 La productividad obtenida se acerca a la mitad de
las publicadas

CONCLUSIONES FINALES
 Sería recomendable utilizar una
sacarificación microbiológica y tendente a
utilizar el mismo reactor sin trasiego del
sacarificado
 Podemos afirmar que es posible repostar el
depósito de un automóvil con el bioetanol
procesado a partir de una tonelada de
mondas de patatas, material actualmente
tratado como R.S.U.

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