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Influencia en la producción de biomasa, etanol y ácido acético con el incremento de la concentración de la levadura Saccharomyces Cerevisiae en fermentaciones anaerobias del mucílago del cacao CCN-51

Abstract:

El objetivo principal de este estudio es optimizar la producción de bioetanol, al incrementar la concentración de levadura Saccharomyces Cerevisiae, y simultáneamente evaluar la producción de ácido acético en fermentación anaerobia. El proceso se desarrolló en un reactor tipo Batch Biotron GX Single Vessel, donde se fermentó mucílago de cacao CCN-51 debido a su alta productividad. El desarrollo experimental se comparó con el método Simplex, que es recomendado para dos variables y permite mejorar la productividad del proceso. Las variables evaluadas experimentalmente fueron: generación de biomasa, bioetanol, sustrato y ácido acético mediante los métodos: peso seco, Winnick, fenol-ácido sulfúrico y titulación potenciométrica respectivamente. Los parámetros óptimos de operación del biorreactor son: temperatura de 35 ⁰C y pH de 4. Teóricamente al incrementar la concentración de levadura hasta los 20 g/L aumenta la productividad del proceso, sin embargo, experimentalmente el límite de concentración de levadura fue de 8 g/L, considerando este como el óptimo ya que valores superiores evitan el óptimo desempeño del equipo. El experimento óptimo presenta una productividad de 1,3474 g/L*h, y una máxima concentración de bioetanol de 28,2954 g/L; por otra parte, la concentración máxima alcanzada de biomasa es de 43,6467 g/L y la concentración máxima de ácido acético es de 0,1869%. A estos resultados experimentales se aplicaron diferentes modelos matemáticos, utilizando el software MATLAB 2017b. La biomasa se analizó mediante el modelo logístico integrado, la producción de bioetanol se modeló mediante la ecuación de Gompertz modificado y finalmente se aplicó el modelo de Andrew y Levenspiel