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• Sandra Quispe Leon

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TEMA:

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ESTRUCTURA DE ESTUDIO: 1.- INVESTIGACION MONOGRAFICA Y RECOLECION DE PATENTES.( SEMANA1)

2.-BUSQUEDA DE AMBIENTE, MATERIALES E INSUMOS, PARA DESARROLLAR LA EXPERIENCIA (SEMANA2)

3.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA : (SEMANA3 Y 4)

DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL ALMIDON DEL CAMOTE

DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL ALCOHOL ETILICO A PARTIR DEL CAMOTE

PROCESO INDUSTRIAL PARA OBTENER ALCOHOL ETILICO A PARTIR DE BIOMASA En general, el proceso de fabricación del alcohol de camote , es similar al del alcohol de cereales y se diferencia únicamente en las fases relacionadas con la preparación de la materia prima. Las principales operaciones de fabricación, mediante el proceso de enzimático se aprecian en el diagrama anexo. a. Lavado – pelado: Después de pesarlas, las raíces se lavan y se pelan simultáneamente en peladores – lavadores, a fin de eliminar las fibras e impurezas que podrían interferir con la penetración del calor en la operación de cocción. b. Desintegración – rallado: Esta operación se realiza en ralladores , como los utilizados para fabricar, almidón o harina de yuca, y tiene por objeto aumentar la superficie de contacto de la materia prima, exponiéndola más fácilmente al calor y a los agentes sacarificantes, a fin de hacer más eficientes las operaciones subsiguientes de cocción, hidrólisis y fermentación. Las etapas iniciales de preparación (lavado y pelado) no son necesarias cuando se utilizan trozos en lugar de raíces enteras. Los trozos se muelen en seco en molinos de martillo, semejantes a los empleados para moler maíz. c. Cocción o pre hidrolisis: Mediante la cocción, se liberan los gránulos de almidón, ligados a los compuestos lignocelulósicos, con el objeto de facilitar la reacción entre los agentes sacarificadores y el almidón en la fase siguiente. A consecuencia del calor, el gránulo de almidón absorbe agua y se hincha, ocasionando la ruptura de la pared celular, y el almidón se gelatiniza. Al final de este proceso, que tiene una duración de 30 a 40 minutos, la masa se licua por la acción conjunta del calor y del fraccionamiento de la oc-amilasa adicionada. d. hidrólisis o sacarificación: El proceso de sacarificación y el empleo de un agente sacarificador eficiente y de bajo costo, son factores fundamentales en la fabricación del alcohol a partir de sustancias amiláceas, ya que el almidón debe ser desdoblado en azúcares fermentables, a fin de que pueda actuar la levadura alcohólica. La sacarificación se puede efectuar mediante el proceso ácido o enzimatico El proceso de hidrólisis acida , que generalmente emplea ácido sulfúrico o clorhídrico, se considera obsoleto. Las desventajas de emplearlo son: a) bajo rendimiento del alcohol debido a que el ácido degrada parcialmente los azúcares, formando compuestos que, además de no ser fermentables, pueden inhibir la actividad de la levadura; y b) el uso frecuente del ácido, corroe los equipos y aumenta los riesgos de accidentes al tener que manipularlo constantemente. El proceso biológico, utiliza enzimas amilolíticas que se pueden obtener de varias fuentes. En los países occidentales, usualmente se emplea malta, y en los orientales, salvado de trigo o de arroz germinados.

En años recientes, se ha hecho mucho énfasis en la investigación sobre producción de enzimas, elaboradas por microorganismos para ser utilizadas en la fabricación de alcohol. En Francia se desarrolló el proceso Amylo utilizando especies de Rhizopus, y en los Estados Unidos, Banzon et al desarrollaron el proceso del salvado de cereales germinados con base en trabajos de Takamine y Underkofler et. al. y Lemense et. al, el de fermentación sumergida. Este último fue empleado con éxito por Texeira et al en la sacarificación del almidón de yuca para fabricar alcohol. Todos estos procesos, dieron rendimientos iguales o superiores a los obtenidos con la malta, por tanto, siempre son mejores que los de la hidrólisis ácida. La malta es una fuente de enzimas de origen vegetal, a la que podría recurrirse, pero su producción es restringida en el país e importarla resultaría muy costoso. Las enzimas microbianas, tiene un mercado cada vez mayor en relación con los procesos de fermentación sumergida y salvado de cereales germinados, ya que no requieren instalaciones adicionales costosas en las destilerías, ni mano de obra especializada. Es conveniente describir, como es la sacarificación del almidón y cómo actúan las enzimas provenientes de diversas fuentes en el proceso. El desdoblamiento del almidón gelatinizado, comprende la hidrólisis de los enlaces oc-1,4, los cuales unen las moléculas de glucosa en cadenas largas, y los enlaces oc-1,6, que forman los puntos de ramificación del componente amilopectina del almidón. La malta contiene las enzimas más importantes del desdoblamiento del almidón: B-amilasa y ocglucosidasa, ésta última conocida como maltasa. La oc-amilasa rompe los enlaces oc-1,4 al azar dentro de la molécula, dando lugar a pequeñas cadenas de dextrosas denominadas dextrinas. Esto hace que la pasta gelatinizada del almidón, sea menos viscosa y suministra un mayor número de terminales de cadenas sobre los que actúan las enzimas sacarificadoras. Si dicha enzima no rompe los enlaces oc-1,6, todos los puntos de ramificación, tanto de las moléculas del almidón, como de las dextrinas formadas por la ocamilasa, permanecen intactos después del tratamiento con la oc-amilasa. Lo mismo que la oc-amilasa, la B-amilasa no rompe los enlaces oc-1,6, de modo que ambas no convierten más del 85% del almidón en azúcares fermentables. La oc-glicosidasa, ataca enlaces oc-1,6 de las moléculas de maltosa y, en menor grado, las dextrinas, formando glucosa. Estas tres enzimas permiten hidrolizar completamente la molécula de almidón formando azúcares

fermentables. Las encimas microbianas oc-amilasa bacteriana termoestable y amiloglicosidasa fúngica, también hidrolizan completamente las moléculas de almidón. La primera actúa como agente licuante y la segunda como agente sacarificador. La oc-amilasa bacteriana, actúa de la misma manera de la oc-amilasa de la malta. No obstante, presenta algunas propiedades diferentes, como la poca estabilidad a un pH bajo, aunque es bastante más estable a temperaturas elevadas. La amiloglicosidasa, ocasiona la ruptura de los enlaces oc-1,4 a oc1,6 de las moléculas del almidón y de la dextrina, liberando glucosa. Esa es la principal diferencia entre esta enzima y la oc-amilasa de la malta que produce maltosa. . Cuando se utilizan enzimas microbianas prefabricadas, el sistema de adición es semejante al empleado para la malta. Las cantidades empleadas, dependen de la actividad de la enzima y de la cantidad de almidón que se va a sacarificar. Generalmente, el fabricante suministra las cantidades y las especificaciones relacionada con su empleo, las que en última instancia, dependerán de las propiedades bioquímicas de la enzima. e. Fermentación: Esta etapa comienza con la preparación del inóculo, cuya finalidad es multiplicar la levadura Saccharomyces cerevisiae, hasta que alcance la cantidad necesaria, para iniciar la fermentación en las cubas. Se toma el cultivo de levadura de un tubo de ensayo y se multiplica en frascos que contienen mosto esterilizado; los volúmenes crecientes, se transfieren sucesivamente hasta alcanzar la etapa de inoculación en los multiplicadores del cultivo puro. La multiplicación del fermento, prosigue en estos aparatos hasta obtener un volumen de inóculo correspondiente al 5-10% del volumen útil de la cuba de fermentación. Al mosto que se está sacarificando, cuyo contenido de azúcares totales fluctúa de 15 a 18%, se agrega macro y micronutrientes (principalmente sales de nitrógeno y fósforo) antes de la levadura. El pH debe estar entre 4,0 y 5,0. La fermentación alcohólica, es un proceso exotérmico que requiere mantener la temperatura alrededor de 250 C, o sea la temperatura óptima de actividad de la levadura, evitando, al mismo tiempo, las pérdidas de alcohol por evaporación. Esto se logra, equipando las cubas con un sistema de enfriamiento externo o interno. El tiempo de fermentación fluctúa de 36 a 48 horas, No obstante, con el proceso actual de fermentación rápida, el cual requiere una concentración elevada de células y determinados micro-nutrientes y factores de crecimiento, el tiempo se podrá reducir considerablemente a 12 horas o menos. f. Tamizado: Concluida la fermentación, el mosto se hace pasar por un tamiz para eliminar las partículas sólidas, constituidas principalmente por restos de fibras de la cáscara, que podrían perjudicar la destilación. A continuación se centrifuga el material para recuperar parte del fermento que, después de lavarlo, centrifugarlo y deshidratarlo nuevamente, podrá ser utilizado como suplemento alimenticio para animales por su gran contenido proteínico. Una parte pequeña del fermento centrifugado vuelve a las cubas para iniciar una nueva fermentación. g. Destilación: El destilado, deberá contener del 7 al 11% de alcohol en volumen, el cual se separa de la mezcla hidroalcohólica por la diferencia del punto de ebullición del alcohol y del agua. Esta operación se efectúa en columnas de destilación, empleando las columnas de bajo grado para la destilación del aguardiente con cerca del 50% de alcohol en volumen. Para obtener alcohol industrial, se somete el producto obtenido de la primera columna, a una segunda destilación en columnas rectificadoras, cuya función es concentrar y purificar el alcohol, lo que da como resultado un contenido alcohólico máximo de 97,2% en volumen. La deshidratación del etanol, es necesaria cuando se desea obtener alcohol carburante para mezclarlo con la gasolina. Los métodos químicos utilizados emplean compuestos deshidratantes que absorben el agua del alcohol, tales como el acetato de sodio, el óxido de calcio y otros. En uno de los dos procesos físicos, se incorpora una tercera sustancia denominada arrastradota, que por ser insoluble en uno de los dos componentes, ocasiona la separación del alcohol y del agua en una tercera columna. Mediante este proceso se obtiene 99,9% de etanol en volumen. Otro proceso físico llamado absorción regenerable, emplea un líquido con una alta capacidad de absorción de agua como la glicerina, el glicol y la solución de carbonato de potasio en glicerol. La ventaja de este proceso es que permite recuperar el

absorbente por métodos físicos.