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Sistemas de producción utilizados para obtener etanol

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La producción de etanol es un ejemplo de cómo la ciencia, la tecnología, la agricultura y la industria deben trabajar en armonía para transformar un producto agropecuario en un combustible. El proceso de producción de etanol ha sido inmensamente refinado y actualizado en años recientes ganando en eficacia. El proceso de producción varía ligeramente para cada uno de los tres usos principales del etanol -bebidas, industrial y combustible-, pero los pasos principales son los mismos. La mayoría del etanol producido en los Estados Unidos está hecho a partir del grano de maíz, pero también puede ser producido a partir de otros feedstocks como el sorgo, trigo, cebada, papa o remolacha. Brasil, el principal productor mundial junto a los EE.UU. lo produce a partir de caña de azúcar. Para la producción de etanol a partir de maíz hay dos métodos primarios: la molienda seca y la molienda húmeda. La mayoría del etanol producido en los EE.UU. proviene del proceso de molienda seca. Ambos procesos incluyen esencialmente los mismos pasos: el preparado del feedstock, la fermentación de los azúcares simples, el recupero del alcohol y de los subproductos que van generándose en el proceso, diferenciándose en la preparación del grano para la molienda y la posterior fermentación. La elección de uno u otro sistema de producción implica la obtención de un determinado conjunto de derivados o subproductos. Del proceso de molienda seca además del etanol se obtienen los granos destilados secos y solubles (DDGS) que son un alimento de alta calidad para el ganado. Del proceso de molienda húmeda junto con el etanol se obtiene: aceite de maíz, gluten feed y gluten meal. Estos últimos también se utilizan como alimento para animales. Molienda Seca La molienda seca es un proceso de producción para extraer el almidón contenido en el maíz ampliamente aceptado en la industria del etanol puesto que comparativamente con el proceso de molienda húmeda tiene menores requerimientos de capital tanto al momento de construir como de operar la planta. Los avances de la tecnología aplicada al proceso de molienda seca han hecho que en la actualidad la conversión del maíz en etanol sea mucho más eficaz y productiva que en la primera generación de plantas de molienda seca que operaban en la década del '80. Se han reducido en forma considerable los requerimientos de energía, se incorporaron sofisticados procesos de automatización, las enzimas disminuyeron su costo a su vez que vieron incrementado su poder de conversión, logrando con ello menores tiempos de procesamiento, el desarrollo de cedazos moleculares, todos factores que han contribuido a disminuir los costos y aumentar el volumen de etanol obtenido. El costo de construir una planta de etanol de molienda seca se redujo en un 25-30%, mientras el costo de producción casi un 50% en los últimos 20 años. Muchas plantas se han integrado verticalmente, anexando explotaciones de feedlots, tambos, o en algunos casos la explotación comercial de peces aprovechando el sistema de reciclaje de las aguas usadas en la planta. Los 8 pasos principales en la producción de etanol bajo este proceso son los siguientes: Molienda: El proceso de molienda seca comienza con la limpieza del grano de maíz (puede ser cebada, trigo o sorgo), que una vez limpio pasa a través de los molinos que lo muelen en un polvo fino -harina de maíz-. Licuefacción: La harina de maíz se sopla en grandes tanques donde se la mezcla con agua y las enzimas -amilasa alfa- y pasa a través de las cocinas donde se licueface el almidón. A la mezcla se le agregan componentes químicos para mantenerla con un pH de 7. En esta etapa se aplica calor para permitir la licuefacción, en una primera etapa a alta temperatura (120-150ºC) y luego a temperatura más baja (95ºC). Estas altas temperaturas reducen los niveles de bacterias presentes en el puré o mosto. Sacarificación: El puré de las cocinas luego es refrescado -a una temperatura levemente debajo del punto de ebullición del agua- y se le agrega una enzima secundaria -glucoamilasa- para convertir las moléculas del almidón licuado en azúcares fermentables -dextrosa- mediante el proceso de sacarificación. Las enzimas funcionan como catalizadores para acelerar los cambios químicos. Fermentación: El etanol es producto de la fermentación. Al puré se le agrega levadura para fermentar los azúcares -cada molécula de glucosa produce dos moléculas de etanol y dos de dióxido de carbono- y con ello obtener el etanol y el anhídrido carbónico. Usando un proceso continuo, el puré fluirá a través de varios fermentadores hasta que fermente completamente. En este proceso el puré permanece cerca de 48 horas antes que comience el proceso de destilación. En la fermentación, el etanol conserva mucha de la energía que estaba originalmente en el azúcar, lo cual explica que el etanol sea un excelente combustible. Destilación: El puré fermentado, ahora llamado cerveza, contendrá alcohol -cerca del 15%- y agua -al 85%-, así como todos los sólidos no fermentables del maíz y de la levadura. El puré entonces será bombeado a un flujo continuo, en el sistema de la columna de destilación, donde la cerveza se hierve, separándose el alcohol etílico de los sólidos y del agua. El alcohol dejará la columna de destilación con una pureza del 90 al 96%, y el puré de residuo, llamado stillage, será transferido de la base de la columna para su procesamiento como subproducto. Deshidratación: El alcohol pasa a través de un sistema que le quita el agua restante. La mayoría de las plantas utilizan un tamiz molecular para capturar las partículas de agua que contiene el etanol al momento de salir del sistema de destilación. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina alcohol anhidro. Desnaturalizado: El etanol que será usado como combustible se debe desnaturalizar con una cantidad pequeña (2-5%) de algún producto, como nafta, para hacerlo no apto para el consumo humano. Subproductos: Hay dos subproductos principales del proceso: el anhídrido carbónico y los granos destilados. El anhídrido carbónico se obtiene en grandes cantidades durante la fermentación. Muchas plantas lo recogen, lo limpian de cualquier alcohol residual, lo comprimen y lo venden para ser usado como gasificante de las bebidas o para congelar carne. Los granos destilados, húmedos y secos -DDGS-, se obtienen del stillage, el cual se centrífuga para separar los sólidos suspendidos y disueltos. Un evaporador se utiliza para concentrar los sólidos suspendidos y disueltos y después se envían a un sistema de secado para reducir el contenido de agua a aproximadamente un 10/12%. Los DDGS contienen el núcleo del maíz menos el almidón. Algunas plantas también elaboran un jarabe que contiene algunos de los sólidos que pueden ser comercializados juntos o en forma independiente de l os granos destilados. Molienda Húmeda La molienda húmeda es un proceso capital intensivo, en el cual las plantas procesan un gran volumen de granos. En general la capacidad instalada es de varias centenas de millones de litros de etanol/año, mientras que las plantas que trabajan bajo el proceso de molienda seca a lo sumo disponen de una capacidad de producción anual de 230 millones de litros (60 millones de galones). La operación de molienda húmeda es más compleja porque el grano se debe separar en sus componentes, con la ventaja que al lograr una separación más efectiva de los mismos se obtienen subproductos de mayor valor agregado. En la molienda húmeda solamente el almidón se fermenta mientras en la molienda seca se fermenta el puré entero. La molienda húmeda consiste en empapar el maíz en agua caliente en un proceso llamado empapamiento, luego se retira el agua y los núcleos ablandados pasan a los molinos y a los separadores donde se separa el germen, extrayéndose de éste el aceite de maíz. Las piezas restantes -almidón, gluten y fibras- se muelen y se pasan a través de separadores donde se retira la fibra, se separa el almidón y el gluten. Luego se lava y se seca el almidón que puede ser usado como almidón o ser convertido en dulcificantes -jarabes de maíz, maicenas o etanol-. Sintéticamente los pasos del proceso son los siguientes: i. Almacenamiento y limpieza, ii. Maceración del grano de maíz, iii. Molienda gruesa (obtención del germen), iv. Molienda fina (obtención del gluten feed), v. Separación del gluten y almidón (obtención del gluten meal y del almidón), vi. Hidrólisis del almidón.
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Guillermo Cardellino
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Montevideo, Colonia, Uruguay
Ing. Agrónomo
Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
12/11/2007 | Muy buen artículo. Mi consulta se refiere a los tipos de sorgo graníferos más adecuados para el propósito de producción de etanol.
Si el objetivo es producir etanol a base de grano de sorgo ¿cuáles serían las características más destacables a tener en cuenta en relación al tipo de grano (contenido de almidón, taninos, etc.).
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
26/12/2007 | Es un muy buen tema.
Como estudiante de la carrera de Ing. Agrónomo, me parece pertinente que se hable más del maíz, y tener en cuenta que México podría ocupar un buen lugar en el aspecto de generación de combustibles. En este caso, en la zona de Perote, las zonas son sembradas con maíz, pero ese maíz no se ocupa como debería, es más, la gente no lo sabe aprovechar... Me parece que si algo se puede hacer es implementando la tecnología en lugares como esos... es también para una mejor forma de vida.

Felicidades a las personas que se encargan de enviar estos temas tan sobresalientes en el aspecto de la agricultura.
Saludos...
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
22/06/2008 | si quisiera saber por inquietud que maquinas se utilizan en este proceso
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
13/01/2009 | Una alternativa es la utilización de sorgo sacarino, que posee características externas muy parecidas a las variedades forrajeras, difiriendo basicamente en la concentración de azucares contenidas en su tallo. En este caso, la ventaja sobre la Yuca (mandioca para el paraguay) es que los azucares contenidos en el tallo, representados por la sacarosa y otros azucares, son extraidos por el mismo proceso utilizado para la caña de azucar (molienda o difusor)
Segun experiencias se puede obtener un rendimiento de jugo de entre 350 a 600 Kg. por tonelada de tallo con 14 a 20 % de azucares totales. Como agregado quedan los granos con una produccion de entre 2.000 a 5.000 kg/ha/corte con buena composición.
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Roque Salvatierra
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Ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Santa Cruz, Bolivia
Ing. Químico
Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
08/02/2009 | Excelente articulo.
Necesito me puedan brindar información sobre el proceso semi-industrial de obtención de etanol a partir de batata dulce (camote, boniato) que enzimas y levaduras se deben utilizar, en que proporción, y de donde puedo obtenerlas, ya que estoy interesado en montar una pequeña planta piloto

Saludos,
Roque
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
09/04/2010 | Soy Oscar Montes estudiante de gastronomía en Puebla: mi comentario va relacionado hacia la destilación de camote en particular ya que estoy elaborando mi proyecto de tesis y pues quisieraq saber si alguien puede propocionarme el nombre de catalogos o bibliotecas en el area centro de la republica mexicana para delimitar mas mi investigación. Tambien saber si este destilado se puede emplear o es recomendable para su uso en la gastronomia mexicana.
Saludos
osito_balu@hotmail.com
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
06/11/2011 | hola soy luis estoy por egresar como laboratorista químico quisiera saber si alguien me puede orientar para elaborar mi proyecto de titulacion me interesa presentar un biocombustible . gracias
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Guillermo Daniel Blondel
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Villa Mercedes, San Luis, Argentina
Estudiante
Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
14/02/2012 | Hola Ammiel ,recien leo tu publicacion.Si seguis con el tema del biocombustible para tu tesis . te puedo brindar la informacion que necesites .ya que trabajo en una Planta de Biocombustible que produce 100 toneladas/ dia .

Saludos


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Fernando Prioletta
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Puan, Buenos Aires, Argentina
Propietario
Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
08/08/2012 | Hola Guillermo Daniel Blondel ! Como podria contactarte, ya que no encuentro tu correo? El mio es fernandoprio@yahoo.com Gracias
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Re: Sistemas de producción utilizados para obtener etanol
28/01/2014 | Hola que tal mi nombre es José Manuel Zamora y vivo en Puebla,México.
Primero y antes que nada a todos los involucrados en los diferentes temas de creación de bioenergías, reciban una enorme felicitación ya que de esta manera se contribuye a mejorar la calidad de vida de las futuras generaciones.

Por otra parte déjenme comentar que en la sierra norte de este estado existen condiciones de clima muy favorables para diferentes cultivos ustedes como especialistas recomiendan la plantación de la jatropha curcas?.

Soy amante de la la ecología y deseo contribuir para tener un mejor lugar para vivir actualmente vendo plantas tratadoras de aguas residuales ecológicas a base de ozono libres de químicos.

Pero quiero crear biocombustibles ¿que me recomiendan?
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