Producción y modelamiento de bioetanol obtenido a partir de los residuos de cacao mediante hidrólisis enzimática y fermentación anaerobia
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Date
2024-11-26
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The objective of this study was to obtain bioethanol from cocoa husk using enzymatic hydrolysis with two types of enzymes and alcoholic fermentation with Saccharomyces cerevisiae. Additionally, a kinetic modeling of bioethanol production was conducted using the Modified Gompertz model in Matlab. A two-factor experimental design was implemented, with cellulase concentration (Cellulase from Trichoderma reesei-Celluclast) at three levels (0.1, 0.2, and 0.3 ml/g) and hemicellulase concentration (Hemicellulase from Aspergillus niger H2125) at two levels (0.1 g/g and 0.3 g/g). A two-factor ANOVA was performed to analyze the data. The results indicated that the optimal concentration for sugar production was 0.3 ml/g of cellulase and 0.3 g/g of hemicellulase, although no significant difference was observed between the use of 0.1 and 0.3 ml/g of cellulase. Additionally, using 0.3 g/g of hemicellulase reduced the hydrolysis time to 24 hours. The final ethanol concentration obtained was 90.59 grams of bioethanol per kilogram of dry biomass. Finally, the kinetic modeling in Matlab showed a similarity between the experimental data and the model, which revealed that fermentation was completed at approximately 12 hours
Resumen
El presente trabajo tuvo como objetivo obtener bioetanol a partir de la cáscara de cacao, empleando hidrólisis enzimática con dos tipos de enzimas y fermentación alcohólica con Saccharomyces Cerevisiae. Además, se realizó un modelado cinético de la producción de bioetanol empleando el modelo de Gompertz Modificado en Matlab. Para esto se realizó un diseño experimental de dos factores los cuales fueron la concentración de celulasas (Cellulase from Trichoderma reesei-Celluclast) con 3 niveles (0.1, 0.2 y 0.3 ml/g) y la concentración de hemicelulosa (Hemicellulase from Aspergillus niger H2125) con dos niveles (0.1 g/g y 0.3 g/g), se realizó un análisis de varianza ANOVA de dos factores para el análisis de los datos. Los resultados indicaron que la concentración óptima para la producción de azúcares es de 0.3 ml/g de celulasas y 0.3 g/g de hemicelulasas, aunque no se observó una diferencia significativa entre el uso de 0.1 y 0.3 ml/g de celulasas. Además, al utilizar 0.3 g/g de hemicelulasas, se redujo el tiempo de hidrólisis a 24 horas. La concentración final de etanol obtenida fue de 90.59 gramos de bioetanol por kilogramo de biomasa seca. Finalmente, al realizar el modelado cinético en Matlab se evidenció una similitud entre los datos obtenidos experimentalmente y el modelado el cual reveló que la fermentación se veía completada aproximadamente a las 12 horas
Keywords
Ingeniería Química, Modelado cinético, Bioconversión de cacao
Citation
Código de tesis
TQ;637
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico