PRODUCCIÓN DE ALCOHOL A PARTIR DE ALMIDÓN DE PAPA UTILIZANDO LA ESTRATEGIA DE PROCESO FERMENTACIÓN Socializado por: Lizeth Daniela Ojeda y Alfredo Marulanda [email protected] 1, [email protected] 1-2: Estudiante de Maestría en Ingeniería. Fundación Universitaria Agraria de Colombia Pregunta de investigación: cuáles serían las mejores condiciones en cuanto a pH y temperatura que permitan que las amilasas den un mejor rendimiento de reacción.? 1. Operación industrial especifica modelada y el fenómeno observado: La operación industrial es la producción de alcoholes a partir de almidón de papa, por medio de procesos fermentativos. El fenómeno modelado obedece a una fermentación 2. Variables involucradas en el proceso: para una máxima eficiencia de la reacción, los parámetros fisicoquímicos establecidos son tiempo, el pH, temperatura y concentración de la enzima son los que gobiernan el proceso. 3. Influencia de variables en los diferentes pasos de actividad enzimática. Preparación del sustrato Uno de los usos más importantes de las α-amilasas es la producción de jarabe de glucosa a partir de almidón en este caso se utiliza almidón de papa, Método para determinar la actividad enzimática Se determinó el grado de hidrólisis de forma indirecta a través del complejo almidón-Iodo residual por espectrofotometría usando el método descrito por Xiao y Tsang Determinación de la actividad enzimática a concentración constante De acuerdo con el método descrito para determinar la actividad enzimática, se determina la correlación entre los parámetros variables de temperatura entre 20 y 70°C y el pH de 2 a 10, a concentración de enzima constante de 5,6U/mL. Determinación de la actividad enzimática a temperatura constante Evaluando la actividad enzimática por el método espectrofotométrico del complejo IodoAlmidón se mantiene constante la temperatura de reacción a 50°C. Los parámetros variables para el experimento son la concentración en el intervalo de 0 a 5,6U/mL y el pH de 2 a 10. Determinación de la actividad enzimática a pH constante Basados en la metodología descrita para la determinación de la actividad enzimática por espectrofotometría. Se evaluaría el comportamiento de la enzima a pH=5 como constante. Los parámetros variables para el experimento son el intervalo de la concentración enzimática de 0 a 5,6U/mL y la temperatura entre 20 y 70°C. Luego de realizar un estudio de comportamiento de actividad enzimática se procede a la fermentación la fermentación alcohólica es un proceso bioquímico mediante el cual ciertos microorganismos metabolizan las moléculas de azúcares produciendo etanol y CO2. Está fermentación se lleva a cabo generalmente por levaduras del género Saccharomyces, realizándose por acción de un complejo enzimático llamado zimasa que permite transformar las hexosas en alcohol y CO2 y, además, de otras enzimas que hidrolizan los disacáridos tales como la maltosa sacarosa. además, deberá tener una gran voz capacidad de tolerancia de alcohol. Las variables con mayor influencia a considerar en la fermentación alcohólica son esencialmente el pH y la temperatura de fermentación 4. Identificar el modelo propuesto Crecimiento Microbiano Es el incremento en el número de células o aumento en la masa microbiana(biomasa). El crecimiento es un componente esencial de la función microbiana, ya que una célula tiene un periodo de vida determinado y la especie se mantiene como resultado del crecimiento continuo de la población celular Modelamiento matemático Dicho crecimiento celular se puede modelar matemáticamente a tal modo de predecir el aumento de población en un cultivo microbiano; adquiere relevancia ya que este modelamiento influye en el diseño de un biorreactor, en consecuencia, va a repercutir en el aumento de biomasa y en los productos que se pueden llegar a obtener del crecimiento microbiano. Es por esto por lo que el modelo propuesto es el de Jacques Monod El modelo de Monod (Ecuaciones [1] Y [2]) describe la interacción entre el crecimiento de microorganismos en un cultivo por lotes y la utilización del sustrato limitativo del crecimiento en aquellos sistemas donde prácticamente todo el sustrato es transformado en biomasa: Donde, YX/S : factor de rendimiento de sustrato en producto, (g celulas).(g sustrato )-1; s: concentración del sustrato limitante, g.litro-1; x: concentración de biomasa, (g células secas).Iitro1 ;µM: velocidad específica máxima de crecimiento, (hora)-1; KS,: constante de saturación, g.litro-1; KS,: concentración del sustrato correspondiente a una velocidad específica de crecimiento igual a mM/2. Ejemplo de comportamiento de crecimiento microbiano para la obtención de biomasa por el método Monod
