Obtencion de alcohol 2.0.docx

8/18/2019 Obtencion de alcohol 2.0.docx

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Índice

Índice2.1 Antecedentes del problema…………………………………………………….…1

2.2 Planteamiento del problema.. …………………………………………………….2

2.3 Objetivos de la investigación…………………………………………... ………..3

2.3.1 Objetivo general.. ……………………………………………………... ...3

2.3.2 Objetivos específicos….…………………………………………….......3

2.4 orm!lación de "ipótesis………………………………………………………….32.# $!stificación% social& tecnológico& económico ' ambiental…………………4

2.#.1 (mpacto )ocial……………………………………………………………..4

2.#.2 (mpacto *ecnológico……………………………………………………..4

2.#.3 (mpacto +conómico………………………...…………………………… #

2.#.4 (mpacto Ambiental………………………………………………………..#

2., -arco *eórico………………………………………………………………………..,

2.,.1 +specificaciones de la papa componentes/………………………...,

2.,.2 0aracterísticas !ímicas…………………………………….................

2.,.3 Almidón……………………………………………………………………..

2.,.4 *ipos de "idrólisis del almidón…………………………………………

2.,.4.1 idrólisis !ímica…………...……........………….……………

2.,.4.2 idrólisis en5im6tica…………………………………………...7


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2.,.# Alco"ol 8ioetanol/……………………………………………………...7

2. 8os!ejo del m9todo……………………………………………………………...1:

2. 0ronograma.2.7 Pres!p!esto si corresponde/.

2.1: !entes cons!ltadas.


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BTENCIÓN DE ALC H L A PARTIR DE LA

PAPA (BI ETAN L)

2.1 A;*+0+


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#oy en día e!iste un grave problema ambiental mundial. Adentr"ndonos en $entroamérica tomando como

referencia lo sucedido en la ciudad de %é!ico que por las recientes estadísticaspresentadas las emisiones de $&' van en aumento todo esto ha producido da(osa la capa de ozono debido al uso intensivo de combustibles fósiles )$arbón ,

*etróleo y gas natural+ en actividades industriales y en transporte se ha producidoun e!cesivo aumento en las cantidades de ó!idos de nitrógeno y dió!ido decarbono emitidos a la atmósfera por ello se busca la utilización de otras fuentesde energía renovables como los biocombustibles que hacen parte de la soluciónpara disminuir las emisiones de gases contaminantes en este caso se toma comoreferencia el almidón de la papa para la producir alcohol anhídro como aditivo decombustible y para carburantes.

2.3 O8$+*(?O)


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2.3.1 O8$+*(?O @+;+>A=

-educir las emisiones de $&' a la atmósfera utilizando biocombustibles.

2.3.2 O8$+*(?O) +)P+0((0O)

esarrollar un bioproceso meorado para la obtención de bioetanol a partir de la papa.

• ar a conocer la importación del bioetanol como uso combustible.• -educir el desecho de la materia org"nica de la papa.

2.4 O>-B=A0(;


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2.#.1 (-PA0*O )O0(A=

En $entroamérica la producción de papa se realiza en 6 meses con un promedio

de 176.'88 #a. /i consideramos el porcentae de desperdicios del 95 por falta detransporte, almacenamiento y conservación. /e obtendr" alrededor de 7:.488;oneladas de papa residual al a(o que podría ser utilizada en la producción dealmidón, que sería de apro!imadamente 12.:68 ;oneladas, que por hidrólisisenzim"tica se obtendría 12.16' ;oneladas de az0cares fermentables y que por fermentación es posible producir alrededor de 28 millones de litros debiocombustible.

2.#.2 (-PA0*O *+0;O=@(0O

La utilización de bioetanol como 0nico combustible debe realizarse en motoresespecíficamente dise(ados para el procesamiento de este biocombustible. Elbioetanol se puede utilizar como sustituto de la gasolina, bien como 0nicocombustible o en mezclas. El uso de esta mezcla no requiere cambiossignificativos en el motor de vehículo, para ello el alcohol deber" ser deshidratadoa fin de eliminar los efectos indeseables del agua en la mezcla. Al ser utilizado elbioetanol con gasolina en una mezcla homogénea hace aumentar el octanaje de

la gasolina debido al mayor contenido de o!ígeno, esto aumenta su calidad y almismo tiempo el motor tiene un meor funcionamiento y menor desgaste.


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2.#.3 (-PA0*O +0O;-(0O

El uso del e!cedente de papa como materia prima para producir bioetanol, resultauna buena alternativa para meorar los ingresos de los productores que pierdensus cosechas al no tener un mercado que acapare toda su producción. Lademanda de gasolina en el a(o '882 fue 1122 millones de litros, con el 7.45)requerido mediante normas legales+ de bioetanol en gasolina, la demandapotencial de bioetanol sería de :8 millones de litros de biocombustible, laelaboración de bioetanol a partir de granos )en este caso


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Actualmente %é!ico ocupa el séptimo lugar en producciónde papa en América. En '818 se produeron 1.2@ millones

de toneladas de papa )A&, '81'+. En %é!ico, esta hortaliza es de granimportancia económica ya que est" entre las m"s cultivadas y rentables, adem"sde que genera una gran cantidad de empleos. /e cultiva en '@ de los 9' estados

de la rep0blica.

e acuerdo a la información de la $&>*A*A )$onfederación >acional de*roductores de *apa+, la mayor parte de la producción )22 5+, se destina alconsumo en fresco, un 1: 5 se destina a la industria de la fritura y el 16 5restante se usa para semilla )$&>*A*A, '818+.

2.,.1 +)P+0((0A0(O;+)


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La planta de papa es de naturaleza herb"cea y presentatubérculos )tallo subterr"neo+, los cuales se desarrollan al

final de los estolones que nacen del tallo principal. El tubérculo de papa es el tallosubterr"neo especializado para el almacenamiento de los e!cedentes de energía)almidón+.

2.,.2 0A>A0*+>Í)*(0A) DBÍ-(0A)

entro de los componentes nutritivos el que se encuentra en mayor parte es elagua que constituye alrededor del 485 del total. Le siguen los carbohidratos queconstituyen del 165 al '85 entre los que hay que destacar, el grupo de los

almidones que son polisac"ridos compleos que se absorben como glucosa previahidrolisis enzim"tica. La fibra alimentaria representa del 15 al '5 del total de lapapa y se encuentra preferentemente en la piel. En la concentración de azucareslas m"s importantes son? la glucosa, fructosa y sacarosa.Es importante controlar la concentración de azucares de la papa con obeto deprevenir las reacciones de pardeamiento no enzim"tico o reacciones de %aillard.Este tipo de reacciones indeseables puede aparecer cuando se alcanzaconcentraciones del ' 5 de az0cares reductores.En lo que se refiere a los componentes no nutritivos resaltan los pigmentos, queson carotenoides responsables del color de la papa y las clorofilas que se pueden

hacer presentes en el caso de papas e!puestas al sol. Adem"s e!isten "cidosorg"nicos tales como cítrico, o!"lico, fum"rico y m"lico, que adem"s de regular laacides de la savia de la papa, contribuyen al aroma y sabor.


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2.,.3 A=-(


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Esta sacarificación química presenta serios inconvenientes, tales como un baorendimiento en la producción de bioetanol, los residuos líquidos que quedan de lahidrolisis no son utilizados como alimento para el ganado y por 0ltimo requiere un

mantenimiento costoso a causa del mayor deterioro de las instalaciones por corrosión, por lo anterior, los métodos enzim"ticos se han convertido en unabuena alternativa.

2.,.4.2 (=()() +;E(-F*(0A

La hidrolisis enzim"tica ha desplazado la hidrolisis "cida en los 0ltimos 98 a(os,

debido a que se dispone de nuevas enzimas. #oy en día la mayor parte de lahidrólisis se realiza usando enzimas, ya que esta técnica presenta ventaas como?

• El control de la formación de productos no deseables.• %ayor accesibilidad del producto.

2.,.# A=0OO= 8(O+*A;O=/

El alcohol etílico o bioetanol, cuya fórmula química es $#93$#', puede

producirse por síntesis a partir de materiales petroquímicos o por fermentacionesbiológicas con microorganismos específicos, en ambos casos las etapas deelaboración son principalmente tres? La hidrólisis, la fermentación y la destilación.La vía microbiana es un proceso mediante el cual un microorganismo produceetanol como producto de la fermentación, ya sea de az0car crudo o almidónpreviamente hidrolizado )esto es, fraccionado hasta az0cares simples+. Esteproceso involucra la selección de un sustrato y la mezcla de la levadura olevaduras empleadas y un proceso de fermentación en el que se toman en cuentatemperatura, p#, velocidad de agitación y la composición del medio entre otrosfactores.

En el proceso de producción de etanol, se pueden emplear gran diversidad desustratos org"nicos como la ca(a, almidón de papa, maíz y yuca.

*ara que el almidón de papa pueda ser utilizado en la producción de bioetanolrequiere de un pretratamiento de sacarificación )desdoblamiento del almidón+ detal manera que se liberen moléculas m"s sencillas.


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2. 8O)DB+$O


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2..3 +>-+;*A0(; A=0O=(0A.

Ambas etapas? hidrólisis y fermentación anaeróbica son realizadas en el irreactor

de ;anque Agitado controlando las variables de p#, ;emperatura, Agitación,

;iempos de hidrólisis y de fermentación y $oncentración de sustratos. Los

e!perimentos de producción de etanol en el irreactor est"n planteados de

acuerdo a un dise(o factorial de e!perimentos que permite el an"lisis estadístico

de los resultados.

ig!ra% >eactor ;E? Gargas H $ondori, )'888+


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Materia prima

“Papa”

Licuado.

Almidón.

Hidrólii.

!ermentación.

"etilación.

#ioetanol.

$cido clor%&drico.

Reactor!ermentador.


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2..4 -G*O(-A.

El almidón de la papa tiene las siguientes propiedades.

*ropiedades físicas organolépticas?

• $olor

• &lor

• /abor

2..4.2 An6lisis


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• ensidad, se mide utilizando el picnómetro.

• p# medido con el potenciómetro.

endimiento de la idrólisis.

/e obtiene mediante la relación del Az0car ;eóricamente esperado con respecto al

valor leído e!perimentalmente de acuerdo a la siguiente relación? Jrosz, 1:::/

Teórico Azúcar almidónde gramos X almidónde g

a glude g Y .9.0*...*

...342

cos..360==

onde?

3 968 g de glucosa corresponden al peso de dos moléculas de glucosa que se

hidrolizan de una unidad monomérica )maltosa+ del almidón.

3 9@' g peso de una unidad monomérica de almidón.

3 8.: es la fracción que indica que el :85 del almidón hidrolizan a az0car, tomandoun 185 en pérdida por almidón que no se alcanza a hidrolizar.

100*exp

dimRe%ica Azucarteor

erimental Azucar ienton =


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endimiento de la ermentación Alco"ólica.

Jrosz& 1777/.

El *orcentae de -endimiento de la ermentación Alcohólica se obtiene mediante

la relación entre la cantidad real de alcohol producido y la esperada teóricamente

en base a la concentración de az0car de la solución a fermentar. /e e!presa en

porcentae entre el volumen de alcohol determinado y el volumen esperado

teóricamente. /i se trata de K gramos de az0car, maltosa, el volumen de alcohol

esperado teóricamente ser"?

79,0

500*...360

...184*...100

...

maltosade g

alcohol de g

solucióndemL

maltosade g X Y =

En donde? H mL de alcohol teórico, 14@ es el peso de @ moléculas de alcohol

etílico que por fermentación se producen a partir de una molécula de maltosa o

dos de glucosa, 968 es el peso de una molécula de maltosa equivalente a dos de

glucosa, 8.7: es la densidad del etanol en gMmL, 288 es el volumen en mL medido

para cada fermentación. )Jrosz, 1:::+

100*.

exp.dimRe%

Teórico Alcohol

erimental Alcohol ienton =


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/e realizan tres e!perimentos de $ontrol )simbolizados como


20/28

uente? Elaboración propia


21/28

10

203

−= t

x


22/28

;J2n

;J23

;J

0BAO% -atri5 de


23/28

7 31 N1 N1 '2 1'6

4 N1 N1 N1 97 1' 6

: 8 8 8 91 : 2

18 8 8 8 91 : 2

11 8 8 8 91 : 2

uente? Elaboración propia

-odelo -atem6tico para la fermentación Alco"ólica.

3214313212110dimRe% X X X b X X b X X b X bbienton ∑∑∑∑ ++++=

6

311

−= T

X

3

92

−

=

AZU X

1

53

−= pH

X


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F-8(*O


25/28

C

(

O

)

E

*

C

(

O

)

E

*

Realizar

los

ob&e#i'os

eneral y

espe$i$o

P

R

Form*lar la+ip,#esis

PR

Ar*men#ar

el impa$#o

so$ial

P

R

Dise-ar el

mar$o #e,ri$o

P

R

bos*e&o %el

m#o%o

P

R

elaborar *n

Cronorama

PR

Co#izar los

Pres*p*es#os

PR

In%aar las

bibliora0as

P

R

2.7 P>+)BPB+)*O

06lc!los financieros

Onversión inicial )es el desembolso m"s fuerte que debemos realizar para llevar acabo la puesta en marcha+

/e debe tener en cuenta la?

•

-entabilidad.3 cu"nto dinero generara el proyecto• Liquidez.3 el dinero que tenemos disponible para la inversión• -iesgo.3 debemos tener en cuenta que puede que no sea rentable o es

posible que tengamos perdidas.

$alculo de inversión


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La inversión fia

• ;erreno en el cual elaboraremos nuestro producto• $onstrucciones• %aquinarias

• Equipos• Laboratorios• Au!iliares

;ambién que todo que lo obtengamos puede o no despreciarse con el tiempo

$apital depreciable

•

Onstalaciones• %aquinarias• equipos

$apital no depreciable

• terreno

;ambién se tiene que tener en cuenta que hay gastos que siempre van a estar presentes al momento de llevar a cabo cualquier trabao o proceso

Onversión diferida

• gastos de instalación• sueldos a trabaadores• investigaciones de mercado• patentes o licencias• pago de permisos

$alculamos el valor presente es decir el dinero que esperamos obtener de aquí a2 a(os como eemplo calculo dado en dólares pues este no suele depreciarse demanera habitual.

$osto inicial S '288


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$osto anual de operación S :88

Galor de salvamento esperado S '88

Gida )a(os+ 2

Esto no ayuda a conocer cu"l sería la inversión total que haría la empresa en eselapso de tiempo.

$on una tasa de interés del 185

El G*>3'2883:88)1M1.1+3Q:88)1M1.1+T'R 3Q:88)1M1.1+T9R 3Q:88)1M1.1+T@R 3Q:88)1M1.1+T2R NQ'88)1M1.1+T2R

G*>3S2747.2' esta sería la inversión total en un plazo de 2 a(os

*ero ya que esperamos ganancias de S'888 cada a(o

El G*>3'2883:88)1M1.1+3Q:88)1M1.1+T'R 3Q:88)1M1.1+T9R 3Q:88)1M1.1+T@R 3Q:88)1M1.1+T2R NQ'88)1M1.1+T2R

2.1: B+;*+) 0O;)B=*A


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1. Jregory /cott, Luis %aldonado y Gíctor /u"rez)octubre '88:+ nuevos senderos de la agroindustria

de la papa. Girtual *ro )'8+

Tesis

1. acional de Ongeniería, Lima *er0 '811

'.

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