Producción de bioetanol con Zymomonas mobilis

Abstract

El desarrollo de un proceso de fermentación usando fuentes de carbono económicas es de suma importancia para la producción de biocombustibles en una escala comercial. La rentabilidad del proceso de fermentación depende en gran parte del pre-tratamiento que se le dé a la materia prima. El almidón es, después de la celulosa, la principal sustancia glucídicasintetizada por los vegetales superiores a partir de la energía solar por el proceso de fotosíntesis. Las fuentes de almidón más importantes son los granos de cereal, los granos de leguminosas y los tubérculos. Existen varios métodos físicos, químicos y biológicos para hidrolizar los enlaces de las cadenas del almidón y de esta forma obtener azúcares fermentables. Mediante un estudio estadístico, un diseño factorial 23 y un diseño central 23 se estudiaron las mejores condiciones de hidrólisis del almidón para obtener la mayor cantidad de azúcares fermentables. Se realizó el análisis de estudio de la varianza (ANOVA) y un diseño factorial de 23 se para estudiar tres factores importantes en la hidrólisis ácida: temperatura, concentración de H2SO4 y el tiempo. Se encontró, con un 95% de confianza, que las mejores condiciones para la hidrólisis del almidón de yuca y malanga fueron: 5% de H2SO4, 5 horas y 95 ° C, los rendimientos de obtención de 0,47 g glu / g de harina de yuca y 0,52 g glu / g de harina de malanga. Se realizó un diseño experimental central y un análisis de superficie de respuesta con el fin de determinar las mejores condiciones para la hidrólisis enzimática de la harina de yuca y malanga usando a las enzimas α-amilasa y amiloglucosida se en sinéresis. Tres de los factores considerados importantes para la reacción fueron estudiados: temperatura, pH y tiempo de hidrólisis. El análisis de superficie de respuesta mostró que la respuesta fue mínima en los puntos centrales para ambos casos tubérculos y que, con un nivel de confianza del 95%, las mejores condiciones para la hidrólisis enzimática fueron: 73,6 ° C, pH 4,08 y 3 h, con un rendimiento de 0,27 g glu / g de harina de yuca y 0,16 g glu / g de harina de malanga.

Development of a fermentation process using economic carbon sources is extremely important for commercial scale biofuel production. Profitability of the fermentation process depends mainly on the pretreatment given to the raw materials. Starch is, the principal glucidic substance synthesized by superior vegetables from solar energy through photosynthesis. There are many physical, chemical and biological methods to hydrolyze starch chain bonds and in this way to obtain fermentable sugars. In this work, the best acidic and enzymatic hydrolysis conditions for yucca and malanga starch were studied through a statistical study in order to obtain the highest yield of fermentable sugars. An analysis of variance study (ANOVA) and a 23 factorial design were performed to study three important factors in acidic hydrolysis: temperature, H2SO4 concentration and time. It was found, with a 95% of confidence, that the best hydrolysis conditions for the yucca and malanga starch were: 5% H2SO4 , 5 h and 95°C; obtaining yields of 0.47 g glu/g of yucca flour and 0.52 g glu/g of malanga flour. A 23 central design and a response surface analysis were performed in order to determine the best conditions for the enzymatic hydrolysis of yucca and malanga flour starch with α-amylase and amiloglucosidase in synaeresis. Three of the factors considered important for the reaction were studied: temperature, pH and hydrolysis time. Response surface analyses showed that the response was minimal in the central points for both tubers and that, with a 95% confidence, the best conditions for the enzymatic hydrolysis were: 73.6°C, pH 4.08 and 3 h, with a yield of 0.27 g glu/g of yucca flour and 0.16 g glu/g of malanga flour.