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Estudio de agentes inhibitorios en el proceso de fermentación en la obtención de etanol a partir de material lignocelulósico y amiláceo

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dc.contributor.authorBernier Oviedo, Daniel Joséspa
dc.contributor.authorRincón Moreno, John Andersonspa
dc.date.accessioned2014-08-20T14:50:55Z
dc.date.available2014-08-20T14:50:55Z
dc.date.issued2012
dc.description121 Páginas.spa
dc.descriptionRecurso Electrónicospa
dc.description.abstractEl bagazo de caña panelera es un residuo empleado como combustible para generar calor en la fabricación de panela, en Colombia se producen cantidades superiores a las 1 200 000 T/año. Este trabajo se propuso pretratar la biomasa de este residuo agroindustrial con explosión de vapor e hidrólisis ácida, buscando establecer la tasa de exposición de los azúcares fermentables a la producción de bioetanol mediante el uso de enzimas especializadas. Se encontró que al aplicar explosión de vapor durante 30 min, 160 °C y 100 psi sobre el residuo vegetal y tratar la fracción sólida con una dosis de la enzima comercial Celluclast 1,5 L de 30 FPU/g de muestra seca, se obtiene el máximo nivel de carbohidratos fermentables para la obtención de bioetanol. Asimismo, los pretratamientos de hidrólisis ácida con concentración de 10% de H2SO4 por 1 h, 100 °C o explosión de vapor durante 30 min, 160 °C y 100 psi y posterior proceso enzimático con 30 FPU de Celluclast 1,5 L sobre bagazo de caña panelera, demostraron no solo un aumento en la obtención de azúcares, sino también se evidenció la formación de compuestos inhibidores como ácido acético, furfural y compuestos fenólicos, afectando la conversión de glucosa a etanol, siendo la explosión de vapor el que en menor grado contribuyó con dicho efecto. Se espera un futuro promisorio para el bagazo de caña panelera como materia prima para la producción de biocarburantes y a incrementar su oferta en el mercado colombiano. Cabe destacar la liberación de la mayor cantidad de azúcares reductores disponibles ocasionado por el sometimiento de nabos y cepas de arracacha a los adecuados pretratamientos e igualmente la menor cantidad de compuestos inhibidores evaluados en estos residuos pretratados, que los formados por los pretratamientos aplicados al bagazo de caña panelera, a causa de pretratamientos más agresivos y efectivos con el fin de romper los fuertes enlaces lignina-carbohidrato y acceder a los azúcares de interés, por lo que en una potencial fermentación con el material amiláceo, probablemente se produciría un menor efecto negativo en los rendimientos de etanol.spa
dc.description.abstractABSTRACT. The sugarcane bagasse is a by-product used as a fuel to generate heat in manufacturing of panela. In Colombia are produced greater quantities than 1200000 ton per year. This research aimed pretreat biomass from this by-product with steam explosion and acid hydrolysis, seeking to establish the yield rate of fermentable sugars to bio-ethanol production by means of specialized enzymes. It was found that by applying steam explosion during 30 minutes, 160 °C and 100 psi on vegetal by-product and treat solid fraction with 30 FPU per gram of dried sample of commercial enzyme Celluclast 1,5 L was obtained the major level of fermentable sugars. Also, acid hydrolysis pretreatment with concentration of 10% H2SO4 for 1 h, 100 °C or steam explosion during 30 minutes, 160 °C and 100 psi and after enzymatic process with 30 FPU of commercial enzyme Celluclast 1,5 L on sugarcane bagasse showed not only an increase in the production of sugars, but also showed the formation of inhibitors compounds such as acetic acid, furfural and phenol compounds affecting the conversion of glucose to ethanol, being the steam explosion less harmful on ethanol yields. A promising future is expected for bagasse as a feedstock to the biofuel production, increasing the supply in Colombian market. There are a greater amount of reducing sugars available caused by suitable pretreatments on turnips and strains of arracacha, as a less amount of inhibitor compounds on this pretreated waste, compared with those formed from the pretreatment applied to sugarcane bagasse with aggressive and effective conditions in order to break the strong bonds of lignin-carbohydrate to get access to fermentable sugars. Therefore a potential fermentation with the amylaceous material, probably lead a less negative effect on ethanol yields.spa
dc.description.notesADVERTENCIA. La Facultad de Ingeniería Agronómica de la Universidad del Tolima, el director del trabajo y el jurado calificador, no son responsables de los conceptos ni de las ideas expuestas por el autor del presente trabajo. Artículo 16, Acuerdo 032 de 1976 y Artículo 29, acuerdo 064 de 1991, Consejo Académico de la Universidad del Tolima.spa
dc.description.tableofcontentsINTRODUCCIÓN 15 1 JUSTIFICACIÓN 17 2 OBJETIVOS 19 2.1 OBJETIVO GENERAL 19 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 19 3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 20 4 MARCO DE REFERENCIA 22 4.1 ANTECEDENTES Y ESTADO ACTUAL DEL PROBLEMA 22 4.2 MARCO TEÓRICO 26 4.2.1 Caña Panelera 26 4.2.2 Arracacha 27 4.2.3 Componentes básicos de los materiales lignocelulósicos 28 4.2.4 Obtención de bioetanol a partir de material lignocelulósico 29 4.2.5 Pretratamiento 30 4.2.6 Hidrólisis enzimática 31 4.2.7 Fermentación 32 4.2.8 Separación/Destilación 33 4.2.9 Compuestos tóxicos generados en los pretratamientos 33 4.2.10 Detoxificación 35 5 MATERIALES Y MÉTODOS 37 5.1 MATERIALES 37 5.2 METODOLOGÍA 37 5.2.1 Explosión de vapor 37 5.2.2 Hidrólisis ácida 37 5.3 COMPUESTOS INHIBIDORES EN FRACCIONES LÍQUIDAS PRETRATADAS 37 5.3.1 Determinación del contenido de ácido acético 37 5.3.2 Contenido total de compuestos fenólicos 38 5.3.3 Determinación cuantitativa de furfural 38 5.4 HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA 39 5.4.1 Caracterización fracción solida pretratada empleada en ensayo enzimático 39 5.4.2 Actividad de la enzima 39 5.4.3 Ensayo enzimático 39 5.5 FERMENTACIÓN 39 5.5.1 Medio de cultivo 39 5.5.2 Preparación del inoculo 40 5.5.3 Fermentación de hidrolizados 40 5.6 DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AZÚCARES DISPONIBLES..... 40 5.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO 41 6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 43 6.1 INCIDENCIA DEL VAPOR SATURADO EN EL RENDIMIENTO DE CARBOHIDRATOS 43 6.2 PRETRATAMIENTO QUÍMICO. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN ÁCIDA 44 6.3 TRATAMIENTO ENZIMÁTICO 46 6.4 EVALUACIÓN DE LOS COMPUESTOS INHIBIDORES GENERADOS POR LOS PRETRATAMIENTOS Y SU EFECTO DURANTE LA ETAPA DE FERMENTACIÓN 49 6.4.1 fermentación 52 6.5 ESTUDIO DE AGENTES INHIBIDORES EN EL MATERIAL AMILACEO .. 54 6.6 MÉTODOS DE DETOXIFICACIÓN 56 7 CONCLUSIONES 58 8 RECOMENDACIONES 59spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.citationBernier Oviedo, Daniel José; Rincón Moreno, John Anderson. Estudio de agentes inhibitorios en el proceso de fermentación en la obtención de etanol a partir de material lignocelulósico y amiláceo. Ibagué : Universidad del Tolima, 2012. <http://repository.ut.edu.co/handle/001/1077>spa
dc.identifier.localT 0301 071
dc.identifier.otherCD2924
dc.identifier.urihttps://repository.ut.edu.co/handle/001/1077
dc.language.isospaspa
dc.publisherIbague : Universidad del Tolima, 2012.spa
dc.rightsAtribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Colombia (CCBY-NC-SA 2.5 CO)spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.urihttp://www.creativecommons.org/licenses by-nc/2.5/co/spa
dc.subjectBagazo de caña paneleraspa
dc.subjectExplosión de vaporspa
dc.subjectHidrólisis ácidaspa
dc.subjectBioetanolspa
dc.subjectCompuestos inhibidoresspa
dc.subjectAmiláceosspa
dc.subjectSugarcane bagasseeng
dc.subjectSteam explosioneng
dc.subjectAcid hydrolysiseng
dc.subjectInhibitors compoundseng
dc.subjectAmylaceouseng
dc.thesis.disciplineFacultad de Agronomía, Programa de Ingeniería Agroindustrialspa
dc.thesis.grantorMuñoz Hernández, José Aldemar (Director)spa
dc.thesis.levelPregradospa
dc.thesis.nameIngeniero Agroindustrialspa
dc.titleEstudio de agentes inhibitorios en el proceso de fermentación en la obtención de etanol a partir de material lignocelulósico y amiláceospa
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
dc.type.dcmi-type-vocabularyTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/submittedVersionspa
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