-BIOTECNOLOGIA FARMACEUTICA -karloz 30-33 -UIGV

1. Universidad Inca Garcilaso de la Vega
Biotecnologia
Q.F. Carlos Chinchay Barragán
OBTENCION DE ETANOL

2. 1. INTRODUCCION
Siempre, durante miles de años, el etanol
ha sido producido para consumo humano.
El etanol producido como materia prima
química, ha sido obtenida por hidratación
catalítica del etileno

3. En los últimos años ha vuelto a la
producción de etanol por fermentacion, para
fines químicos y como combustible.
Países con grandes áreas dedicadas a la
prod. Etanol:
Brasil, USA, Sudáfrica.

4. El etanol se emplea en la industria:
disolución de la nitrocelulosa, disolvente de colorantes en
las industrias alimenticias y textil; disolvente de: resinas;
jabón, aceites, ceras, etc.; y oxidación en la fabricación de
ácido acético, vinagre, acetaldehído (Monsalve et al,
2006).
Monsalve JF, Medina VI, Ruiz AA. Producción de etanol a partir de la cáscara
de banano y de almidón de yuca . Dyna, Año 73, Nro. 150, pp. 21-27.
Medellín, Noviembre de 2006. ISSN 0012-7353

5. El etanol como combustible:
mezclar etanol con gasolina, se recomienda una mezcla en
proporción del 10 al 25%, ya que se logra un índice de
octano entre 70 y 75, mayor que el de la gasolina sin
mezclar. Las mezclas de etanol – gasolina permiten
aumentar la compresión en el motor, su recalentamiento es
menor y por tanto se puede utilizar a un mayor número de
revoluciones (Monsalve et al, 2006).
Monsalve JF, Medina VI, Ruiz AA. Producción de etanol a partir de la cáscara
de banano y de almidón de yuca . Dyna, Año 73, Nro. 150, pp. 21-27. Medellín,
Noviembre de 2006. ISSN 0012-7353

6. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
La fermentación alcohólica es un proceso biológico
de fermentación en ausencia de oxígeno - O2.
Es originado por microorganismos que procesan los glúcidos
( glucosa, fructosa, sacarosa, etc.) para obtener como productos
finales:
- Alcohol en forma de etanol ( CH3-CH2-OH),
- Dióxido de carbono (CO2) en forma de gas.
2. BIOSINTESIS

7. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
Diferentes organismos son empleados para la producción de
Etanol, entre ellos tenemos:
1.- Saccharomyces cerevisiae (se trabaja en la industria)
2.- Kluyveromyces frágilis
3.- Zymomonas mobilis

8. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
Zymomonas mobilis tiene características especiales que le hacen
mas versátiles para la producción de Etanol:
- Tolerancia osmótica a altas cc de azucares.
- Mayor tolerancia al Etanol
- Mayor velocidad específica de crecimiento ( 0.27/0.13 )

9. En condiciones aeróbicas y en presencia de altas
concentraciones de Glucosa, Saccharomyces cerevisiae
crece bien, pero produce poco Etanol.
En anaerobiosis es crecimiento es lento, pero el Piruvato
es procesado a Etanol y CO2.
Saccharomyces cerevisiae

10. Saccharomyces cerevisiae

11. Reacciones comprendidas en la fermentación alcohólica de la levadura

13. En los sistemas discontinuos para la elaboración de Etanol se
inician aeróbicamente para obtener la máxima biomasa.
En los sistemas continuos el crecimiento óptimo de la biomasa y
la producción de Etanol se dá en condiciones de limitación de
azúcar ( Menos de 1 g/L ) y en un ambiente microaeróbico.
Por cada 100 g de Glucosa pura se producen:
- 48 g Etanol
- 47 g CO2
- 3 g Glicerol
- 1 g Biomasa
Saccharomyces cerevisiae

14. Si se emplea Almidón de maíz se obtiene, por cada 100 Kg (
correspondiente a 180 Kg de maíz ):
- 51.5 Litros de Etanol
El Etanol es inhibitorio a altas concentraciones y la tolerancia
de las Levaduras es crítica para obtener rendimientos altos.
A medida que aumenta la cc de Etanol la velocidad de
crecimiento se reduce, y a cc mas altas la biosíntesis es
inhibida.

15. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
3. PROCESOS DE LA PRODUCCION DE ETANOL
El Etanol se produce en 3 etapas:
1.- PREPARACION DE LA SOLUCION DE NUTRIENTES
Se pueden emplear 3 tipos de sustratos:
- Raíces que contienen almidón, tubérculos o granos.
En Brasil se emplea el Manihot esculenta. Las raíces son molidas, exprimidas y
desecadas. El almidón se licua por ebullición a presión y luego se hidroliza
enzimáticamente.
En Asia se emplea Oriza sativa. Los granos se emplean enteros o triturados.
En EE.UU se emplea el Zea mayz. Los granos se empapan por varias horas a 40-
50 °C luego se trituran y licuan.

16. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
3. PROCESOS DE LA PRODUCCION DE ETANOL
- Melazas, Jugos de caña de azúcar o de la remolacha
Las melazas, subproducto de la cristalización del azúcar, se emplean como
fuente de etanol, pero tienen mejor uso como alimento animal o en otras
fermentaciones.
En el caso de las melazas de la Remolacha, el jugo se extrae de las rodajas de
la remolacha con agua caliente.
La caña de azúcar, el jugo se extrae por prensado de los tallos, el bagazo puede
ser fermentado previa hidrólisis.

17. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
3. PROCESOS DE LA PRODUCCION DE ETANOL
- Madera o residuos desechables de su procesamiento
La gran cantidad de residuos de madera disponibles podría emplearse
como sustrato por su alto contenido de celulosa.
Por fermentación directa que se realiza por hidrólisis con celulasas.
El líquido sulfítivo residual es otra fuente potencial de azúcar. Se forma
en la producción de papel y contiene hexosas fermentables

18. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
3. PROCESOS DE LA PRODUCCION DE ETANOL
2.- FERMENTACION
La Fermentación Discontinua es la más empleada en la
producción de Etanol.
En un proceso discontinuo ( volumen del fermentador 600m3 )
con hidrolizado de almidon ( hasta un 20% de peso seco ) o
melazas, empleando un 3% de inóculo ( densidad celular 3x106
celulas/ml ).
En 12 H. Saccharomyces cerevisiae produce 10% de etanol,
cuando el proceso se lleva a cabo a 35-38°C y pH 4-4.5
Antes de la destilación se separa la masa celular por
centrifugación o sedimentación.

19. +
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
3. PROCESOS DE LA PRODUCCION DE ETANOL
3.- BALANCE DE ENERGIA
De manera que el Etanol se produce como fuente de energía y para
combustión, el balance de energía determina su viabilidad económica.
La etapa de recuperación por destilación del etanol, es la que exige mayor
energía, por ello las mejoras en este proceso de destilado tendrá un mayor
impacto en este proceso.
El Etanol con una pureza al 70% se
emplea como medicinal. Al 92% como
solvente en la Industria cosmetica.
Al 96% como reactivo. Al 99% de pureza
como combustible de motores.