Diseño de las etapas de hidrólisis de almidón y fermentación para producir bioetanol basado en la respuesta dinámica del sistema

Abstract

En este trabajo fueron diseñadas las etapas de hidrólisis y fermentación para producir bioetanol a partir de almidón de yuca amarga, basándose en la respuesta dinámica del sistema, con el fin de obtener un proceso continuo estable y con alto rendimiento de producto. En el estudio, se implementaron modelos cinéticos complejos de estructura matemática no lineal que permitieron verificar fenómenos de inestabilidad que propiciaron bajo rendimiento de producto. Se simuló el arranque de cada etapa en un biorreactor de tanque agitado continuo (CSTBR) utilizando códigos programados en Matlab. Los resultados permitieron determinar el efecto de la velocidad de dilución, y la concentración de alimentación de sustrato sobre la estabilidad de ambas etapas, así como el efecto de la temperatura sobre la estabilidad del proceso de fermentación. Mediante el análisis de la información, se establecieron valores para los parámetros de operación estudiados y para las concentraciones de arranque, que permitieron alcanzar y mantener estados estables de alta productividad y rendimiento en cada uno de los procesos. Se obtuvo un diseño integral al incluir un análisis coherente de la respuesta dinámica del sistema para cada una de las etapas. Este diseño aporta a la solución de problemas que se presentan actualmente en las plantas industriales de producción de alcohol carburante, relacionados a caídas de rendimiento inesperadas que se atribuyen a la inestabilidad del sistema.