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Usos
• Bebidas alcohólicas• Aditivos de combustibles• Combustible• Alcoquímica• Solvente• Perfumes• Medio de reacción
Producción de azúcar
• Molienda de caña de azúcar.• Pesado y análisis del primer jugo.• Purificación.• Decantación.• Jugo clarificado, cachaza, jugo filtrado.• Concentración del jugo clarificado.• Cocción del jugo concentrado.• Separación del azúcar de mieles y melaza.
• Azúcar de 1a: refinamiento, secado, pesado, embolsado y expedición o almacenaje.
• Azúcar de 2a: se usan como azúcares crudos o se diluyen en agua y retornan al cocimiento de 1a.
• Azúcares de 3a: se diluyen en mieles de 1a y retornan al cocimiento de 2a.
• Mieles de 1a: pasan en parte al 2o cocimiento y en parte se usan para diluir el azúcar de 3a.
• Mieles de 2a: pasan al 3er cocimiento.• Melaza: contiene cierta cantidad de azúcar; se utiliza
como M. P. para obtener alcohol, en destilerías anexas al ingenio o en destilerías independientes.
Obtención de etanol: materias primas
• Sustancias con alto contenido de sacarosa (caña de azúcar, remolacha, melazas, sorgo dulce)
• Sustancias con alto contenido de almidón (maíz, papa, yuca)
• Sustancias con alto contenido de celulosa (madera, residuos agrícolas)
• Hidrocarburos
Sustancias ricas en sacarosa
• Azúcar de caña• Azúcar de remolacha• Mieles• Melazas• Jugo de frutas• Mostos• Sorgo dulce• Suero de leche
Mieles: Propiedades
Componente Miel de caña Miel de remolacha
Agua (%) 15-20 16-20
Materia orgánica (%) 74 72
Sacarosa (%) 32 50
Glucosa (%) 14 1
Fructosa (%) 16 1
Azúcares totales (%) 62 52
Nitrógeno total (%) 0.51 1.7
Proteína Kjeldahl (%) 3.2 10.6
Ceniza (%) 12.4 7.4
Melazas
• Minerales presentes en melazas• Colorantes• Contenido microbiano• Condiciones de proceso en la
fabricación• Almacenamiento
• Corriente del proceso azucarero (corriente intermedia que se obtiene al separar la cachaza del jugo clarificado)
• Preacondicionamiento• Ventajas y desventajas respecto de la melaza
Jugo de los filtros
• Residuos del proceso • Ventajas: fermentaciones más rápidas (retorno
de compuestos nitrogenados y sales minerales), mayor acidez en fermentadores
• Otros usos (fertilizantes, alimentación animal, obtención de levaduras, biogas)
Mostos o vinazas de destilería
• Conversión de carbohidratos en azúcares simples
• Fermentación de azúcares en etanol• Separación del etanol de los subproductos
Obtención de etanol: etapas
Fermentación alcohólica• Enzimas: concepto• Microorganismos:
– levaduras– hongos– bacterias
• Elección• Tipos, géneros• Cultivos binarios o mixtos,
trabajados genéticamente, etc.• Importancia
Componentes minoritarios luego de la fermentación
• Sustancias:– Alcoholes superiores– Ésteres– Ácidos– Aldehídos
• Importancia
Residuos lignocelulósicos
• Ventajas• Residuos lignocelulósicos
– Madera dura (eucaliptus)– Madera blanda (pino)– Residuos agroindustriales (bagazo)– Cultivos agroenergéticos (cardo)
• Composición• Desventajas
Conversión de materiales lignocelulósicos a etanol: etapas básicas
• Hidrólisis de la celulosa del material lignocelulosico a azúcares reductores fermentables (catalizada por enzimas: “celulasas”).
• Fermentación de los azúcares a etanol (levaduras o bacterias).Factores que afectan la hidrólisis: porosidad de la materia prima (área de superficie accesible), cristalinidad de la fibra celulósica y contenido de lignina y hemicelulosa.
• Pretratamiento: hacer más accesible el material para la etapa posterior.
• Prehidrólisis: permite liberar las hemicelulosasque contiene el material.
• Hidrólisis: libera la glucosa presente en los materiales lignocelulósicos.
• Fermentación: de las hexosas y pentosas para obtener etanol.
• Separación y concentración del alcohol.
Etapas
Pretratamiento
Clasificación:• Físicos.• Físicos- químicos.• Químicos.• Biológicos.
Sin un pretratamiento efectivo, los rendimientos en azúcares son bajos, la celulosa no será alcanzada por las enzimas celulasas.
Pretratamientos Físicos
Dividen el material lignocelulósico en partículas finas (superficie/ volumen ↑ => celulosa susceptible a hidrólisis. La acción mecánica también causa una reducción de la cristalinidad y del grado de polimerización de la celulosa.
• Tratamiento mecánico• Radiación de alta energía• Pirólisis
• Explosión a vapor (autohidrólisis)• Explosión con amonio• Oxidación húmeda
Pretratamientos Físico - Químicos
• Ozonólisis• Hidrólisis ácida• Hidrólisis alcalina• Delignificación oxidativa• Proceso Organosolv
Pretratamientos Químicos
Hidrólisis
Luego del pretratamiento del material lignocelulósico se realiza la hidrólisis de la celulosa y las hemicelulosas.
• Procesos de hidrólisis ácida.• Procesos de hidrólisis enzimática: la celulosa
es degradada por las celulasas a azúcares reductores que pueden ser fermentados por levaduras o bacterias a etanol.
Sacarificación y fermentación simultáneas (SFS)
• ↑ velocidad de hidrólisis• < requerimiento de enzimas• ↑ rendimientos• < tiempo de proceso