Bioetanol a base del almidon de maiz

Obtención de Bioetanol a partir del almidón de maíz
Obtención de
Bioetanol a
partir del
almidón de
maíz
1
A S E S O R :
I n g . R u b é n D a r í o
S a c h u n G a r c i a
Lucia Parraguez Mendoza

2
CÓDIGO DEL PROYECTO:
Palabras clave: maíz, alcohol etílico
I. Generalidades:
1.1. Título.
- Evaluación de la obtención de bioetanol a partir del almidón de maíz
1.2. Personal Investigador.
- Autor: Parraguez Mendoza Lucia Rosaura
1.3. Tipo de Investigación.
1.3.1 De acuerdo al fin que persigue
-Aplicada
1.3.2. De acuerdo al Diseño de Investigación
-Experimental.
1.4. Área de Investigación
- Ingeniería y Tecnología
1.5. Línea de Investigación
- Química Analítica
1.6. Localidad e Institución donde se desarrolla el proyecto.
- Institución para trabajo de laboratorio:
- Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo – FIQIA Laboratorio de Analítica.
1.7. Duración estimada del proyecto.
- 4 meses
1.8. Fecha de inicio.
- 10-07-2014
1.9. Fecha de término.
- 10-10-2014

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RESÚMEN
La necesidad mundial en la producción de biocombustibles, ha llevado a
explorar nuevas estrategias de proceso y a usar materias primas alternativas
con el objetivo de optimizar la producción. Siendo el etanol uno de los
biocombustibles mas novedosos de la actualidad.
Sin embargo, han sido y son muchos los limitantes que se han presentado en
torno a la obtención de etanol a partir de este tipo de materiales, debido a su
estructura lignocelulosa de compleja degradación. Por ello, han surgido
diversidad de trabajos e investigaciones, que abarcan distintas problemáticas y
proponen alternativas de solución y aportes enormes que poco a poco han
abierto el camino hacia la explotación de la biomasa lignocelulósica para este
fin.
Este proyecto muestra la alternativa de usar el almidón de maíz para la
producción de etanol, tratando en un principio la materia prima y sometiéndola
a hidrólisis acida, calentamiento e hidrólisis básica y luego ser sometida a
fermentación con ayuda de la levadura Saccharomyces cerevisiae, para luego
ser destilada y determinar los grados alcohólicos en cada una de las muestras,
el cual en la mayoría se aproxima a 20.
En este proyecto se concluye que la cantidad de grados alcohólicos son
estrechamente diferentes en las muestras, ya que se ve afectada ligeramente
por la concentración de almidón que hay en cada uno

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ABSTRACT
The global need for the production of biofuels, has led to explore new strategies
process and use alternative raw materials in order to optimize production.
Nowadays the ethanol is the biofuels more newfangled.
However, there have been many limits around the production of ethanol due to
this kind of materials have a structure of lignocellulose with a complex
degradation. Therefore, diversity of research works have emerged and
research, covering various issues and propose alternative of solutions, so these
have gradually opened the way to the exploitation of lignocellulosic biomass for
this purpose.
This project show an interesting alternative for the use of the maize starch for
the production of ethanol, which is submitted to crushing, acid hydrolysis,
warming and basic hydrolysis and then to a fermentation with Saccharomyces
cerevisie, after that it is submitted to a distilled and determined the degrees
alcoholics, about 20 degrees.
The conclusion of this project is that degrees alcoholics are minimally different
in the samples, because are affected by the concentration of starch in each
one.

5
INTRODUCCION
En la actualidad la generación de alternativas energéticas distintas a las ya
convencionales obtenidas principalmente de la explotación del petróleo, ha
conllevado al uso de materias primas naturales dando lugar a los llamados
biocombustibles dentro de los cuáles destaca el bioetanol. Ello ha surgido a
raíz de la necesidad de proteger el medio ambiente, preservar los recursos
tanto renovables como no renovables y maximizar el potencial de uso de
productos agrícolas, y en especial de los subproductos que estos generan al
someterlos a distintos procesos agroindustriales, cuya disposición final es un
gran problema ambiental. De estos subproductos ó residuos en su mayoría
corresponden a biomasa lignocelulosica rica en polímeros de celulosa y
hemicelulosa entre 75-80%, los cuales pese a su dificultosa degradación, es
posible mediante procesos químicos, físicos y/ó biológicos desdoblarlos a
azucares monosacáridos para su posterior conversión a etanol. Las apuestas
en investigación están dirigidas al estudio e incursión de pre tratamientos
viables tanto en proceso como económicamente para este tipo de materias
primas, y el uso de microorganismos, hongos y/o bacterias modificadas,
combinadas, etc., para la potencialización de estas en la fermentación de
azucares y posterior obtención de bioetanol.

II. ASPECTOS DE LA INVESTIGACIÓN
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REALIDAD PROBLEMÁTICA
2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Debido al agotamiento progresivo de los combustibles fósiles, en
los últimos años se ha generado una gran preocupación por parte
de los países de todo el mundo por buscar nuevas fuentes de
energía, pero hasta el momento no se ha desarrollado una fuente
de energía que reemplace por completo a los combustibles fósiles,
debido a que poseen un gran potencial energético. Sin embargo, se
han desarrollado innumerables estudios a lo largo de estas cuatro
últimas décadas y en la literatura científica se reporta que una
potencial fuente nueva energía es la biomasa, que supone la
obtención de combustibles desde fuentes vivas (plantas,
microorganismos, incluso algunos residuos de animales), como el
etanol o alcohol etílico, producido a partir de la fermentación de los
azucares que se encuentran en los productos vegetales (cereales,
caña de azúcar, remolacha, maíz entre otros). Este combustible
debidamente procesado poco a poco comienza a penetrar como
combustible en el mercado internacional.
El alcohol no es un producto como cualquier otro, ha formado parte
de la civilización humana durante miles de años. El alcohol etílico
no sólo es el producto químico orgánico sintético más antiguo
empleado por el hombre, sino también uno de los más importantes.

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La producción de alcohol se da generalmente a partir de la melaza
de la caña de azúcar, sin embargo debido al agotamiento
progresivo de los combustibles fósiles, en los últimos años se ha
generado una gran preocupación por parte de los países de todo el
mundo por buscar nuevas fuentes de energía, pero hasta el
momento no se ha desarrollado una fuente de energía que
reemplace por completo a los combustibles fósiles, debido a que
poseen un gran potencial energético.
En la últimas cuatro décadas se han desarrollado innumerables
estudios y en la literatura científica se reporta que una potencial
fuente nueva energía es la biomasa, que supone la obtención de
combustibles desde fuentes vivas (plantas, microorganismos,
incluso algunos residuos de animales), como el etanol o alcohol
etílico, producido a partir de la fermentación de los azucares que se
encuentran en los productos vegetales (cereales, caña de azúcar,
remolacha, maíz entre otros).
Como se sabe, la fermentación alcohólica (denominada también
como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) es un
proceso biológico en plena ausencia del oxígeno, originado por la
actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos
de carbono (por regla general azúcares, como por ejemplo la
glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener
como productos finales: un alcohol en forma de etanol.

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Como se menciona la fermentación alcohólica se puede dar
utilizando el almidón, que es un polisacárido de reserva alimenticia
predominante en las plantas, constituido por amilosa y
amilopectina. El almidón es la sustancia con la que las plantas
almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas
y semillas (cereales).
2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Se podrá obtener bioetanol a partir de la hidrólisis de almidón de
maíz y la fermentación con Saccharomycescereviseae?
2.3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
En este trabajo de investigación se presentará en forma clara, la
posibilidad de obtener otro producto del maíz como es el etanol,
por esta razón el proyecto es de mucha importancia ya que se
daría a conocer una tecnología adecuada para la producción.
Los recursos no renovables (combustibles fósiles) en el país día a
día se están agotando debido a la gran demanda que estos
generan a nivel mundial por las diferentes aplicaciones y usos que
estos tienen en procesos industriales. Este proyecto se hace
necesario para la búsqueda de alternativas energéticas viables con
el fin de disminuir el consumo de los combustibles fósiles debido a
la contaminación que estos generan y con el tiempo poder llegar a
remplazarlos. Por otra parte generaría desarrollo en las
investigaciones del país cerrando poco a poco la brecha

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tecnológica con los países industrializados de Suramérica como
Brasil.
La Ingeniería Química como ciencia está a la expectativa de
nuevas investigaciones, teorías o procesos de fabricación las
cuales conforman una ciencia más competitiva frente al ámbito
laboral ya que el papel del ingeniero químico en la industria es
fundamental en el desarrollo de muchos procesos. Mediante la
obtención de etanol a nivel de laboratorio se desarrollaran los
pasos adecuados para realizar el proceso en mayores
proporciones.
La ejecución de este proyecto puede acarrear ciertos beneficios
tanto para los agricultores como para la industria. Para el agricultor
ya que así podrá incrementar la producción de maíz y venderla en
su totalidad a la industria, ya no sólo quedarse en la producción
artesanal de almidón de maíz sino avanzar un paso más que es la
obtención de alcohol etílico.
Los beneficios que podría tener la industria son desarrollar nuevos
productos, como es el ya mencionado combustible entre otros los
cuales serían atractivos para el consumidor y abriría nuevos
mercados implantando nuevas líneas de producción y a la vez
promoviendo la creación de una fuente de trabajo.

2.4. OBJETIVOS
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2.4.1.-GENERAL.
Evaluar la obtención bioetanol a partir del almidón de almidón
mediante hidrolisis y posterior fermentación.
2.4.2.-ESPECIFICO.
 Diseñar una tecnología adecuada para la obtención debioetanol
 Realizar la fermentación del hidrolizado obtenido, mediante la
utilización de la levadura Saccharomycescerevisiae
III.- MARCO TEÓRICO
3.1.-ANTECEDENTES DE INVESTIGACIÓN
 EVALUACIÓN DE LA OBTENCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR
DEL ALMIDÓN DE ÑAME (DIOSCOREA ROTUNDATA,
DIOSCOREA ALATA Y DIOSCOREA TRÍFIDA) MEDIANTE LA
HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA Y POSTERIOR FERMENTACIÓN.
José Luis Murgas Torres, Miguel Ángel Vásquez Monterrosa.
Cartagena 2012.
Hoy en día la búsqueda de energías alternativas y su utilización
se ha convertido en una de las principales preocupaciones y
desafíos para la humanidad. De seguir así, con el consumo
desaforado de los combustibles fósiles, el futuro de la humanidad
y del planeta se prevé desastroso debido al acelerado ritmo de

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contaminación y al gran impacto que se ha generando en la capa
de ozono por su combustión. Por lo planteado anteriormente esta
investigación tiene como finalidad realizar la evaluación de la
obtención de etanol a partir de tres variedades de ñame como
sustrato,mediante el proceso de hidrólisis enzimática y posterior
fermentación, teniendo en cuenta las propiedades que posee este
tubérculo y sualta producción en las zonas regionales, con lo que
se busca darle un valor agregado al uso de este producto
agrícola.
De acuerdo a lo planteado anteriormente, en el primer capítulo del
proyecto se realizó el planteamiento y la formulación del
problema, en donde se destaca la importancia de evaluar un
nuevo sustrato (ñame) para la obtención de etanol y utilizarlo
como alcohol carburante y así minimizar las emisiones de gases
en la atmósfera reduciendo así el impacto ambiental, también se
proponen los OBJETIVOS los cuales deben ser alcanzables para
que la investigación sea valedera. En el segundo y tercer capítulo,
se recopilaron las investigaciones realizadas previamente a esta
investigación, las bases teóricas que fundamentan la investigación
y se planteo la metodología empleada para la obtención de los
resultados, además se establece las fuentes de información
utilizadas y la descripción de las variables implicadas en el
proceso.
En el capítulo 5 y 6 se encuentran las conclusiones y
recomendaciones que se pudieron extraer del proyecto, que

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servirán como punto de referencia a futuros investigadores que
decidan indagar o explorar en este campo o que deseen llevar a
cabo el proceso a escala piloto o industrial.
 “USO DEL ALMIDÓN DE YUCA PARA LA OBTENCIÓN DE
ALCOHOL ETÍLICO”
Arévalo Moncayo Alejandra Marilyn, Ambato – Ecuador 2011.
El presente trabajo de investigación describe la tecnología
utilizada para la obtención de alcohol etílico a partir del almidón de
yuca, así como también las variables para poder determinar con
que tratamiento se logra obtener mayor cantidad de alcohol etílico
después de la fermentación. Las variables estudiadas fueron: el
porcentaje de almidón en la suspensión (20% y 25%) y el tiempo
de hidrólisis con alfa amilasa (1h y 1.5h); se seleccionó estas dos
variables porque afectan directamente a la cantidad de azúcares
formados (°Brix), los cuales son utilizados por las levaduras, para
convertirlos en alcohol etílico y gas carbónico. Los factores de
estudio son grados alcohólicos, °Brix y pH.
La obtención de alcohol etílico consistió en tres etapas. La
primera fue la obtención de almidón de yuca, consiguiendo un
rendimiento del almidón de 16.51%. En la segunda etapa con el
almidón obtenido se preparó una suspensión para someterla a
hidrólisis con alfa amilasa y glucoamilasa, para convertir el
almidón en glucosa. En la tercera etapa se desarrolla la

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fermentación, durante 34 días; todos los tratamientos
permanecieron en fermentación el mismo tiempo, para así poder
apreciar las variaciones que se produce por el diferente
porcentaje de almidón y tiempo de hidrólisis.
Mediante el análisis estadístico de los resultados se determinó
que el mejor tratamiento corresponde a la utilización de una
suspensión de almidón al 25% y un tiempo de hidrólisis con alfa
amilasa de 1.5h (a1b1) con los cuales se obtuvo el mayor grado
alcohólico 12.5%. Otros resultados relevantes son los del pH y
°Brix; durante la fermentación existen ligeros cambios del pH, los
datos de pH se encuentran alrededor de 6.5, en cuanto a los
resultados de los °Brix van descendiendo hasta valores entre 14 y
21.5 °Brix.
 “ESTUDIO EXPERIMENTAL DE OBTENCIÓN DE BIOETANOL
A PARTIR DE RESIDUOS AGRÍCOLAS DE BANANO
ORGÁNICO EN PIURA”
Junneyder Escalante Calderón, Hilda Fuentes Aquije. Piura,
2013.
Los materiales lignocelulósicos son considerados aptos para la
producción de etanol de segunda generación. En la región Piura
se generan 5 400 000 toneladas/año de residuos agrícolas de
banano orgánico (hojas, pseudotallos y raquis). En la presente

14
tesis se ha realizado un estudio experimental que ha permitido
obtener etanol a partir de dichos residuos.
La secuencia de procesos para la obtención de etanol a nivel de
laboratorio, fue la siguiente: pretratamiento, deslignificación,
hidrólisis enzimática, fermentación y destilación.
Los pretratamientos utilizados fueron: SteamExplosion(SE) y
Liquid Hot Water(LHW). La mayor degradación de la hemicelulosa
correspondió a una variación de pH de 2,5, en ensayos de LHW
con pseudotallo húmedo; mientras que con el pretratamiento SE
solo alcanzó una variación de pH de 1,5. La hidrólisis enzimática
se realizó con enzimas celulolíticasCellicCtec 2
(Novozymes),alcanzando un rendimiento del 29%. El proceso de
fermentación se estabilizó al quinto día, sin haberse podido
determinar la cantidad de glucosa presente.
Se consiguió un destilado de 92% de pureza en peso y un
rendimiento etílico de 0,078 g de etanol/g de biomasa.
En conclusión, es técnicamente factible la producción de etanol a
partir de estos residuos, sinembargo, es necesario abordar con
mayor profundidad las condiciones óptimas para cada proceso
con el fin de implementar dicha tecnología a nivel industrial.

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 “PRODUCCIÓN DE BIOETANOL”
Rómulo Aycachi Inga, Lambayeque 2009
Los Biocombustibles no son buenos o malos por sí mismos, sino,
básicamenteva a depender de cómo se lleven a cabo las políticas
y regulaciones dadas parapoder ver si son favorables
o desfavorables.
El Bioetanol no podrá sustituir totalmente a los combustibles
fósiles, pero sícomplementarlos en forma de mezclas con el fin de
reducir la dependenciarespecto del petróleo.
Los principales objetivos de la producción de Bioetanol son:
preparar mezclascon gasolina (E5, E10, E85) y aditivos como el
ETBE (que reemplacen a losMTBE).
De todas las materias primas utilizadas actualmente para producir
Bioetanol, lacaña de azúcar es la que tiene el rendimiento más
bajo por tonelada, pero tieneun alto rendimiento agrícola.
La energía requerida para obtener maíz en el proceso agrícola es
11 vecesmayor que la necesaria para cultivar la caña y producir
etanol de su jugo.
La yuca, el sorgo dulce y la remolacha tienen un alto rendimiento
de alcohol porhectárea, pero su producción agrícola es muy baja
para el propósito industrial.
La materia prima más prometedora es la de emplearía materiales
celulósico ylignocelulósicos, ya que son materias primas baratas y

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relativamente fáciles deconseguir, además que no competiría con
los terrenos para cultivo alimentario,ya que la mayoría son
materiales de desecho agrícola o industrial; el reto
estáendesarrollar tecnologías que abaraten los procesos de
extracción de azúcarespresentes en estos compuestos o de
desarrollar microorganismos modificadosque puedan
metabolizarlos directamente.
Otros materiales que podrían ser competitivas en un futuro
cercano serian losdesechos industriales tales como las melazas
(de la industria azucarera) y lossueros de leche (de las industrias
lácteas); esto siempre y cuando se logrenmejorar algunos
aspectos claves en su producción.
Todas las materias primas generan coproductos de un
significativo valoragregado, que pueden ser destinados con éxito
para la alimentación del ganado,por su contenido energético.
El microorganismo con mayor capacidad para producir etanol es
Z. mobilis. Conayuda de la Ingeniería Genética, se podrá lograr en
esta bacteria, una mayorgama de fuentes de carbono
fermentables.
En el Perú, ante la falta de claridades en la información, la
promoción de losBiocombustibles se presenta apurada y
desordenada, lo que representa un granriesgo para la seguridad
alimentaria y el ambiente. Siendo este un problemacomplejo, se
debe promover la investigación y una toma de

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decisionestransparente y que de cuenta de las distintas
dimensiones e impactos que tieneeste tema, ya que la falta de
coordinación, la escasez de criterios y el apuro porsu promoción
configuran un escenario en que las decisiones no se toman
deacuerdo a evaluaciones integrales, sino de manera errática y
basada enobjetivos de corto plazo sin pensar en el futuro.
3.2.-BASE TEÓRICA
3.2.1.- BIOETANOL
El etanol es un combustible que puede producirse a partir de un gran
número de plantas, con una variación, según el producto agrícola, del
rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho
proceso. Este etanol, conocido como bioetanol, está sujeto a una fuerte
polémica: para unos se perfila como un recurso
energéticopotencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas
medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a
los combustibles fósiles, mientras que para otros es el responsable de
grandes deforestaciones y del aumento del precio de los alimentos, al
suplantar selvas y terrenos agrícolas para su producción,1 dudando
además de su rentabilidad energética.
El bioetanol tiene las mismas características y composición química que
el etanol ya que se trata del mismo compuesto. La diferencia radica en
su proceso de producción. El bioetanol ha de ser obtenido
desde biomasa, no pudiendo obtenerse del petróleo.

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Debido al aumento de las medidas tomadas para controlar las emisiones
totales de gases con efecto invernadero, la utilización de este alcohol
como combustible para el trasporte por carretera está creciendo muy
rápido. Un análisis del ciclo de vida completo de este producto como
combustible muestra como las emisiones generadas en el proceso de
producción del combustible y las de operación son compensadas por las
fijadas en el cultivo durante su crecimiento.
Aún están pendientes estudios claros acerca de las emisiones de este
combustible en la operación. Es posible que contaminantes orgánicos
como el benceno o algunos aldehidos aumenten, por lo que es necesario
estudiar su impacto en la salud humana.
El etanol se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas
de maíz y caña de azúcar, entre otros. Sin embargo, los actuales
métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa
de energía en comparación con la energía obtenida del combustible
producido. Por esta razón, no es posible sustituir enteramente el
consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol.
3.2.2.- PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
El proceso se inicia con la molienda de la caña de azúcar en un trapiche,
para luego separar el jugo azucarado de la fibra. El jugo se procesa para
obtener azúcares y alcoholes. La fibra, llamada bagazo, se utiliza como
combustible en calderas que producen vapor con el que se mueven las
turbinas y la usina eléctrica del ingenio.

19
Etapas del proceso
Dilución: Es la adición del agua para ajustar la cantidad de azúcar en la
mezcla o (en última instancia) la cantidad de alcohol en el producto. Es
necesaria porque la levadura, usada más adelante en el proceso de
fermentación, puede morir debido a una concentración demasiado
grande del alcohol.
Conversión: La conversión es el proceso de convertir el
almidón/celulosa en azúcares fermentables. Puede ser lograda por el
uso de la malta, extractos de enzimas contenidas en la malta, o por el
tratamiento del almidón (o de la celulosa) con el ácido en un proceso de
hidrólisis ácida.
Fermentación: La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico
realizado por las levaduras, básicamente. De la fermentación alcohólica
se obtienen un gran número de productos, entre ellos el alcohol.
Destilación o Deshidratación: La destilación es la operación de
separar, mediante calor, los diferentes componentes líquidos de una
mezcla (etanol/agua). Una forma de destilación, conocida desde la
antigüedad, es la obtención de alcohol aplicando calor a una mezcla
fermentada.
Nuestro sistema de deshidratación utiliza ciclo hexano el cual forma
mezclas ternarias con el alcohol y el agua, que al vaporizar y condensar
se produce una separación de fases: a) Fase “liviana” compuesta por un
94.7 % de ciclo hexano – 5.1% alcohol etílico – 0,2% agua b) Fase
“pesada” compuesta por: 63 % etanol – 17% de agua – 20% ciclo

20
hexano La fase “pesada” es la que se retira del proceso de la columna
de deshidratación para separar en otra columna (recuperadora) el agua
del resto de alcohol y ciclo hexano, volviendo estos dos últimos a la
columna deshidratadora, eliminando el agua por la parte inferior de la
columna recuperadora.
En todo sistema de destilación, priva la diferencia de puntos de
ebullición, los cuales se ubicarán de mayor a menor desde la base de la
columna hasta el tope o cabeza de la misma. Por ello, el agua termina
eliminada por la parte inferior de la columna recuperadora (p.e. 100 °C),
yendo a la cabeza de la misma el alcohol (78,3 °C) y el ciclo hexano (81
°C), en tanto las mezclas ternarias adquieren p.e. mucho más bajos en
el orden de 63 °C que se ubicarían en el tope de la columna
deshidratadora, permitiendo de esa manera llevar a cabo la extracción
del agua del alcohol obtenido por destilación convencional azeotrópica,
quedando el alcohol anhidro como el producto de mayor punto de
ebullición siendo retirado de la columna deshidratadora por la base de la
misma.
3.2.3.- MAÍZ
El maíz es una gramínea oriunda de las América, pero antes que este
alimento adquiera fama mundial y presencia gastronómica, hace unos
ocho mil años, el maíz ya era domesticado en América y gozaba de una
significativa presencia en las antiguas culturas de nuestro continente,
entre ellas las más importantes: Inca, Maya y Azteca. Se sabe que estas

21
tres culturas, con muchos rasgos de similitud, establecieron su economía
y alimentación en base al maíz, siendo éste uno de los motivos
principales por la que se le incluyó como elemento presente en la
mayoría de sus ritos y festividades.
Producción
La producción mundial de estas semillas alcanzó los 883 millones de
toneladas en el año 2011 y prácticamente lo mismo el año anterior.
Comparando con los 704 millones de toneladas de trigo o los 723
millones de arroz, se comprende la importancia básica a nivel mundial
del maíz, no sólo económicamente sino a todos los niveles. Estos datos
pueden consultarse en las estadísticas de la FAO (Food and
AgriculturalOrganization, una división de la O.N.U.).
Sin embargo, hay que considerar que el consumo humano en todo el
mundo es bastante inferior al del trigo, no por su calidad como cereal
sino porque el maíz es un alimento fundamental de los animales,
especialmente, porcinos, y también es básico en la producción de aceite
comestible y hasta etanol. De hecho, el llamado CornBelt en los Estados
Unidos es la región de producción de carne más importante del mundo,
conjuntamente con el sureste del Brasil, cuya ganadería de cerda es la
más importante del mundo por el valor de su exportación y está
fundamentada en la rica producción de maíz brasileña, como alimento
para el ganado.
Estados Unidos es el mayor productor con el 30% de la producción total
mundial, seguidos por China con más del 20%. La productividad puede

22
ser significativamente superior en ciertas regiones del mundo, así
en 2009 el rinde en Iowa fue de 11.614 kg/ha. Así también en 2002 el
potencial genético de rinde se sigue incrementando como en los últimos
35 años".
TABLA Nº1: PRODUCCIÓN MUNDIAL DE MAÍZ, 2011
Principales productores de maíz (2011)
(miles de toneladas)
Estados Unidos 313.918
China 192.904
Brasil 55.660
Argentina 23.800
India 21.570
Indonesia 17.729
México 17.635
Francia 15.703
Sudáfrica 10.360
Nigeria 9.180
Fuente: FAOStat

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VARIEDADES DEL MAIZ PERUANO
El Perú cuenta con 35 variedades de maíz, más que ningún otro país del
mundo, incluyendo entre ellas las imponentes mazorcas de la sierra, las
cuales, además del tamaño de sus granos, destacan por su
incomparable sabor. Por ello, a diferencia de otras regiones de América,
el Perú se distingue por el consumo del maíz cocido en su mazorca,
además del molido en el batán. En el Perú, comer el choclo, cocido o
tostado, es una costumbre ancestral y precolombina. Los campesinos
reservan el maíz, según su variedad, para ocasiones y platos especiales,
tanto que en época de cosecha, el maíz recién cocido, lo ofrecen “las
caseras” con salsa picante y queso del lugar. El maíz hervido en mote es
distinto al utilizado tostado en cancha, al utilizado para la chicha o para
las humitas. Otras variedades son, en cambio, adecuadas para las
mazamorras o las sopas.
3.2.4.- ALMIDÓN
El almidón es un producto de reserva alimenticia predominante en las
plantas. El almidón es sintetizado y almacenado en plastidios, ya sea de
manera temporal en cloroplastos o a largo plazo en amiloplastos
densamente ubicados en órganos de almacenamiento como raíces o
semillas. Químicamente el almidón es un polisacárido que resulta de la
polimerización de moléculas de glucosa. El almidón se obtiene
exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de
carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo.

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Durante este proceso la energía solar se transforma y se almacena en
forma de glucosa. El almidón está formado por dos tipos de
polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina. En casos como
el de los cereales, el almidón puede contener componentes menores
tales como lípidos. La composición de amilosa y amilopectina es el factor
principal que le confiere las propiedades funcionales al almidón. Estos
polímeros de glucosa se encuentran en proporciones diferentes
dependiendo de la fuente de obtención del almidón y de diversas
variables ambientales. La amilosa es el producto de la condensación de
D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicosα(1,4). El polímero
resultante está formado por cadenas lineales largas de 200-2500
unidades. La amilosa es un α-D-(1,4)-glucano cuya unidad repetitiva es
la α-maltosa. La amilosa tiene la facilidad de adquirir una conformación
tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis
moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de
hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo
están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones
contienen alrededor de 25% de amilosa. La amilopectina se diferencia
de la amilosa en que contiene ramificaciones adicionales que le dan una
estructura molecular similar a la arquitectura de un árbol; las ramas
están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces α-D-
(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa (Fig. 2). La
amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más
comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por
amilopectina y son conocidos como céreos (Smith et ál., 1997). El

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almidón se presenta como un conjunto de gránulos o partículas, estos
gránulos son relativamente densos e insolubles en agua fría, aunque
pueden dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua.
Figura 1. Estructura química de la amilosa y amilopectina.
LA BIOSÍNTESIS DE ALMIDÓN EN PLANTAS
La fuente principal para la biosíntesis de almidón es la sacarosa. La
mayor parte de la sacarosa citosólica es convertida a hexosas
fosfatos, las cuales son transportadas al amiloplasto por un
translocador cuya naturaleza química aún se discute y puede variar
según la especie vegetal. La glucosa-6-fosfato así formada es
convertida a glucosa-1-fosfato por la enzima fosfoglucomutasa. El
paso crucial en la biosíntesis de almidón en el amiloplasto es llevado
a cabo por la ADP-glucosa pirofosforilasa (AGPasa), la cual cataliza la

26
síntesis de ADP glucosa a partir de glucosa-1-fosfato usando ATP y
liberando pirofosfato como subproducto. La ADP-glucosa es
transferida a los extremos no reductores de moléculas de almidón
presentes en el plastidio mediante las enzimas almidón sintasas,
principalmente GBSS (del inglés Granule BoundStarchSynthase),
extendiendo de manera lineal el polímero. Por otra parte, las
ramificaciones del almidón son producidas por la enzima ramificante
del almidón, SBE (del inglés StarchBranchingEnzyme) y por las
sintasas solubles, SSS (del inglés Soluble StarchSynthase).
Figura 2. Esquema de la ruta de biosíntesis de almidón en una
célula vegetal. Encerradas en un círculo se muestran las principales
enzimas de la biosíntesis de almidón). SS: StarchSynthase (GBSSI),
SBE: StarchBranchingEnzyme.

27
La relativa simplicidad de la ruta bioquímica determinada por los
pocos pasos enzimáticos que ella involucra, contrasta con la
complejidad de los genes que codifican para las enzimas implicadas.
La AGPasa es una enzima heterotetrámerica compuesta por dos
unidades pequeñas y dos grandes. La subunidad pequeña posee la
actividad catalítica, mientras que la grande está encargada de la
regulación de la actividad de la enzima. Dicha regulación está
determinada por el estado fisiológico de la célula. En presencia de
altas concentraciones de 3-fosfoglicerato -un producto directo de la
fotosíntesis-, la actividad de la AGPasa es inducida. Cuando el fosfato
inorgánico, -subproducto de la síntesis de almidón y molécula
necesaria para ser intercambiada por glucosa-6-fosfato del citosol- es
el que predomina, la actividad de esta enzima es reprimida. Se han
encontrado isoformas de la AGPasa diferencialmente distribuidas en
el citosol o en plastidios, o a nivel de hojas, raíces o tallos (Ball y
Morell, 2003). Para el almidónsintasas existen por lo menos cuatro
isoenzimas, las cuales pueden ser subdivididas en dos grupos según
su localización. Las enzimas que están unidas fuertemente al gránulo
de almidón son denominadas GBSS, mientras que las SSS son
solubles y se encuentran en el estroma de los amiloplastos o en los
cloroplastos. La actividad de cada una de estas isoenzimas es
complementaria más no sobrelapante. Principalmente la GBSS es
responsable de la síntesis de amilosa, mientras que la SSS sintetiza
amilopectina. En la reacción de ramificación están involucradas dos
tipos de enzimas ramificantes, diferenciándose en que las del tipo I

28
tienen una actividad moderada de ramificación, mientras las del tipo II
producen amilopectina altamente ramificada.
3.2.5.- PROCESO DEL ALMIDÓN PARA LA OBTENCIÓN DE
ALCOHOL
3.2.5.1.- PRETRATAMIENTO
Etapa indispensable para el procesamiento de biomasa
lignocelulosica que complementa la hidrolisis enzimática y posibilita la
obtención de altos rendimientos. Se hace necesario principalmente
porque la lignina en las paredes celulares de la planta forma unas
barreras contra en ataque enzimático. Un pretratamiento ideal es
reducir el contenido de lignina, disminuir la cristalinidad de la celulosa
e incrementar el área superficial
A continuación la descripción de diferentes alternativas de
pretratamiento:
3.2.5.1.1.- Pretratamiento mecánico
a. Trituraciónmecánica: Molienda para reducción de partícula del
tamaño de mallainferior a 40, tiene un efecto mínimo en los
rendimientos de la hidrolisis, asícomo la tasa de hidrolisis de la
biomasa.
b. Ultrasonido: Es una técnica empleada para extraer lignina y
hemicelulosa, en Yu et al. (2009), emplearon este método a 25ºC y

29
diferentes períodos de tiempo entre 10 a 60 min., encontrando que el
mejor tiempo de residencia fue de 30 min.; sin embargo, su efecto
sobre la biomasa es muy superficial comparado con métodos como el
pretratamiento con H2O2.
3.2.5.1.2.- Pretratamiento térmico.
En este tipo de pretratamiento la materia prima es calentada en un
rango de 150 a 180ºC, donde la hemicelulosa y seguida a ella la
lignina son solubilizadas. Temperaturas superiores a 180 ºC solubiliza
la hemicelulosa. Durante los procesos térmicos una parte de la
hemicelulosa es hidrolizada y forma ácidos, estos son asumidos como
catalizadores para hidrolizar la hemicelulosa.
a. Explosión por vapor: La materia prima se somete a temperaturas
entre 160-260ºC, mediante la inyección directa de vapor saturado, por
un intervalo de tiempo entre 1 y 10 minutos. Seguidamente se lleva el
producto a una rápida descompresión hasta presión atmosférica.
Como resultado se obtiene biomasa con alteraciones físicas
(desagregación y ruptura de las fibras), y químicas (despolimerización
y rotura de enlaces) y una celulosa más accesible a la hidrólisis
enzimática. Las variables a controlar en este tipo de procedimiento
son la temperatura, el tiempo de residencia, el tamaño de partícula, y
la humedad.
b. Agua líquida a alta temperatura (LHW): En este proceso se
somete la biomasa al efecto de agua caliente a una temperatura entre
170 – 230ºC por un tiempo de 46 min. El objetivo de este

30
pretratamiento es solubilizar principalmente la hemicelulosa de la
celulosa para hacerla más accesible y evitar la formación de
inhibidores. Para evitar la formación de inhibidores, el pH debe
mantenerse entre el 4 y 7 durante el pretratamiento. Mantener el pH
entre 4 y 7 minimiza la formación de monosacáridos y, por lo tanto,
también la formación de productos de degradación que puede seguir
catalizando la hidrólisis del material celulósico durante el
pretratamiento.
3.2.5.1.3.- Pre-tratamientos físico-químicos.
a. Proceso de explosión de fibra con amoniaco (AFEX): El
pretratamiento con amoníaco se realiza con cargas de amoniaco en
torno a 1:1 (amoníaco kg/kg peso biomasa seca) a temperaturas que
van desde la temperatura ambiente con una duración de 10 a 60 días,
a temperaturas de hasta 120 ºC, con una duración de varios minutos.
También se da un aumento de seis veces la hidrolisis enzimática y un
rendimiento de 2,5 veces el rendimiento a etanol después de este
pretratamiento.
b. Explosión con CO2: Se lleva a cabo con alta presión y altas
temperaturas de hasta 200 .C, con una duración de varios minutos.
Este pretratamiento produce líquidos que pueden ser ácidos, estos
ácidos hidrolizan especialmente la hemicelulosa. El CO2 también se
aplica como CO2 supercrítico (35 .C, 73 bares), este incrementa el
rendimiento de glucosa en 50-70% de bagazo, el 14% de pino

31
amarillo y el 70% de álamo. Esto es probablemente causado por el
aumento del tamaño de poros.
3.2.5.1.4.- Pretratamiento químico.
a. Hidrolisis acida: Es un proceso químico que emplea catalizadores
ácidos para transformar las cadenas de polisacáridos que forman la
biomasa (hemicelulosa y celulosa) en sus monómeros elementales.
Este tipo de hidrolisis utiliza diferentes clases de ácidos: sulfuroso,
clorhídrico, sulfúrico, fosfórico, nítrico y fórmico (Galbe y Zacchi,
2002). Siendo solamente usados a nivel industrial los ácidos
clorhídrico y sulfúrico. Los métodos industriales de hidrolisis acida se
agrupan en dos tipos: los que emplean ácidos concentrados (10-
30%), trabajan a bajas temperaturas (170-190.C) y mayor tiempo de
residencia; y los que utilizan ácidos diluidos (1-5%), a temperaturas
más altas (160-240.C), y tiempo de reacción de 6-12 segundos.
La principal reacción que ocurre durante el pretratamiento acido es la
hidrolisis de hemicelulosa, especialmente xilano como glucomanano.
La hemicelulosa puede ser sometida a reacciones hidrolíticas
produciendo monómeros, como furfural, HMF y otros productos.
Durante el pretratamiento acido la lignina es rápidamente condensada
y precipitada en ambientes ácidos.
b. Oxidación húmeda: Un pretratamiento oxidativo consiste en la
adición de un compuesto oxidante, como el peróxido de hidrogeno o
ácido peracetico a la biomasa, que está sumergida en el agua.
Durante el pretratamiento oxidativo puede tener lugar reacciones

32
como sustitución electrofilica, el desplazamiento de cadenas laterales,
rompimientos de vínculos de alquil, aril, éter o de núcleos aromáticos.
c. Tratamientos con ozono: El ozono ha sido utilizado para degradar
la lignina y la hemicelulosa. Se lleva a cabo a condiciones de presión
y temperatura ambientales. La degradación es esencialmente limitada
a atacar la lignina y hemicelulosaaunque la celulosa es afectada.
d. Hidrolisis con álcalis: Se lleva a cabo con NaOH diluido donde se
sumerge elmateriallignocelulosico, a 60.C por 24 horas, produciendo
un hinchamiento dela biomasa, teniendo lugar reacciones como
solvatación y saponificación. Estoprovoca un estado de inflamación
de la biomasa, lo que la hace másaccesiblepara enzimas y bacterias.
Disoluciones de álcalis fuertes dan lugar a hidrolisisalcalina,
degradación y descomposición de polisacáridos y rompimiento de
radicalesfinales. La pérdida de polisacáridos es causada
principalmente por el rompimiento de radicales finales y reacciones
hidrolíticas.
e. Tratamiento con solventes orgánicos: En el proceso, un
compuesto orgánicooacuoso se mezcla con un ácidoinorgánico (HCl o
H2SO4), este se utiliza pararomper el interior de la lignina y puentes
de hemicelulosa. Se emplean disolventes orgánicos como metanol,
etanol, acetona, etilenglicol, trietilenglicolyalcoholtetrahidrofurfurilico.
Ácidosorgánicos como oxálico, acetilsalicílicoysalicílicotambién puede
ser utilizados como catalizadores en el proceso. A

33
temperaturasaltas(por encima de 185 °C), el uso de catalizadores es
innecesario para la deslignificacion.
3.2.5.2.- FERMENTACIÓN
La fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación
en plena ausencia de aire, originado por la actividad de algunos
microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla
general azucares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la
fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos
finales: un alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono en forma de
gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios
microorganismos en su metabolismo celular energéticoanaeróbico.
3.2.5.2.2.- Fermentación de hexosas
Las hexosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una
cadena de seis átomos de carbono. Su fórmula general es C6H12O6.
Su principal función es producir energía. Un gramo de cualquier
hexosa produce unas 4 kilocalorías de energía. Las más importantes
desde el punto de vista biológico son: glucosa, galactosa y fructosa.
3.2.5.2.3.- Fermentación de pentosas
La interconversion de la pentosa y la hexosa sin oxidacion-reduccion
tiene lugar por la vía de la pentosa-fosfato. Esta vía permite la síntesis
de la hexosa por bacterias que crecen sobre la pentosa, y también
permite la síntesis de otros dos azucares, la seudoheptulosa-7-fosfato

34
y la eritrosa-4-fosfato. Esta última es una precursora en la biosíntesis
de los aminoácidos aromáticos. La fracción de pentosas en la
hemicelulosa consiste principalmente de xilosas, pero depende del
origen de la materia prima ya que la fracción de arabinosa puede ser
importante. Han sido estudiados diferentes microorganismos para
fermentación, entre ellos bacterias, levaduras y hongos (naturales y
recombinados).
Clases de microorganismos levadura, bacterias y hongos
Las investigaciones desarrolladas sobre este tema se han dirigido a la
solución de distintas problemáticas. Por un lado se encuentra la
capacidad natural de acción del microorganismo empleado (velocidad
de procesamiento, temperatura óptima de trabajo, tipos de substrato a
emplear, entre otros factores), y el análisis de los inconvenientes que
genera en la biomasa y en las etapas posteriores del proceso el tipo
de pre-tratamiento dado a la biomasa y específicamente a su
estructura. Por lo cual han recurrido a diferentes técnicas de
mejoramiento de cepas (etanolgenicas, termotolerantes, etc.), y al uso
de distintas clases de microorganismos como bacterias, levaduras y
hongos.
 Bacterias empleadas en la fermentación.
Se han empleado bacterias de los génerosClostridium (sporogenes,
indolicus, sphnoides, saccharobutyricum,
ThermohydrosulfuricumyThermocellum), que degradan grandes
cantidades de celulosa yotrospolisacáridos. Otras bacterias

35
empleadas son: Zimomonasmobilis, Erwiniaamilovora,
Spirochetaaurantia, Streptococuslactis, Spirocheta litorales y
Spirochetastenostrepta, con resultados satisfactorios en cuanto a
productividad. Igualmente,se han empleado bacterias modificadas
genéticamente para la degradación tanto dehexosas como de
pentosas, y con caracteristicas de resistencia. Al respecto
Patrouilleauet al. (2007, pag. 24) senalan las ventajas de emplear “la
cepa bacteriana de laespecieEscherischiacoli, desarrollada y
patentizada por la Universidad de Florida(EUA), que fermenta ambos
tipos de azucares; introducción de operones que codifican enzimas
para la asimilacion de xilosa y de la ruta de las pentosas fosfato
enZymomonamobilis.
 Levaduras empleadas en la fermentación.
Aunque más lentas en la ejecución del proceso de fermentación, las
levaduras son los microorganismos de mayor uso en la producción de
etanol, debido a su productividad, baja producción de inhibidoresy
facilidad de separacióndespués de la fermentación. En dichos
procesos seemplean levaduras de los génerosCándida
(seudotropicalis), Saccharomyces (ceresviceae,ellipsoideus,
anamensisi, carlsbergensis) y Kluyveromycesmarxianus y fragilis, que
además de altas eficiencias, son capaces de trabajar
atemperaturassuperiores a los 40°C. Otras son Candidabytyrii,
Pichiastipitis, Schizosaccharomycespombe y
Pichiamembranaefaciens.

36
Al igual que con las bacterias se han desarrollado investigaciones en
las cuales se han modificado de alguna forma las especies originales
de levadura. Una de dichas investigacionesdio lugar al desarrollo, en
la Universidad Nacional de Colombia (2007), de una cepa de la
especie Kluyveromycesmarxianus, obtenida por mutagénesisquímicay
posterior selección, capaz de fermentar la glucosa con buenos
rendimientos, yotra ha sido citada por Patrouilleauet al. (2007, Pag.
24), quien senala “la introducción de plásmidos con genes de xilosa
reductasa y xilitol deshidrogenasa de P. stipitisenSaccharomycesspp.
Para la co-fermentacion eficiente de glucosa y xilosa”.
3.2.5.3.- DESTILACIÓN
La destilación es un proceso de separación por diferencia en los
puntos de ebullición de los componentes de una mezcla, que al ser
sometidos al calor, los compuestos más volátiles comoel alcohol se
evaporan y se concentran en fase de vapor.
Algunos tipos de destilación:
a. Destilación simple
En este tipo de destilación se produce la vaporización de un material
por la aplicación de calor; el método es empleado en la industria de
capacidad moderada y pequeña, para llevar acabo separaciones
parciales de los componentes más volátiles de mezclas de líquidos
miscibles.

37
Normalmente, la mezcla líquida es cargada en lotes a un recipiente y
sometida a ebullición.
Los vapores que se desprenden continuamente, se condensan y se
recolectan sin que tenga lugar ninguna condensación parcial ni
retorno al recipiente en donde se lleva a cabo el calentamiento y
ebullición de la mezcla.
La primera porción del destilado será la más rica en el componente
más volátil y conforme continúa la destilación, el producto evaporado
se va empobreciendo. Por lo tanto, el destilado puede recolectarse en
varios lotes separados, llamados fracciones, obteniéndose así una
serie de productos destilados de diferente grado de pureza
b. Destilación fraccionada
Una columna de fraccionamiento consta de un tubo de vidrio de gran
superficie interna que facilita el intercambio de calor entre el vapor
ascendente (más caliente) y el condensado descendente (más frío).
Con ello, aparecen a lo largo de la columna multitud de
vaporizaciones y condensaciones (equilibrios líquido-vapor),
resultando que, a medida que se asciende en la columna, el vapor es
cada vez más rico en uno de los componentes, mientras que el
residuo se enriquece en el otro.
Con una columna suficientemente larga, los productos de la
destilación fraccionada (destilado y residuo) pueden ser componentes
puros o un componente puro y un azeótropo, según que la mezcla
sea ideal o no ideal

38
3.3.- HIPÓTESIS
Estableciendo los parámetros fisicoquímicos y bilógicos será
posible obtener etanol.
3.4.- VARIABLES
Variable independiente:
% de almidón en la suspensión
Variable dependiente:
Concentración de etanol obtenido
3.5.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS.
 ÁCIDO CLORHÍDRICO:es una disolución acuosa del gas cloruro de
hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente
como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia
completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de
ácido clorhídrico tiene un pH inferior a 1; una disolución de HCl 0,1 M
da un pH de 1.
 ANAEROBIO: Se aplica al organismo que vive y se desarrolla en
ausencia del oxígeno. Proceso que se desarrolla con ausencia total
de oxígeno, como la fermentación.
 BIOCOMBUSTIBLE: cualquier combustible sólido, liquido o gaseoso
producido a partir de materia orgánica. Se produce directamente a
partir de plantas o indirectamente de desechos industriales,
comerciales, domésticos o agrícolas.

39
 BIOETANOL:El bioetanol se produce por la fermentación de los
azúcares contenidos en la materia orgánica de las plantas. En este
proceso se obtiene el alcohol hidratado, con un contenido aproximado
del 5% de agua, que tras ser deshidratado se puede utilizar como
combustible. El bioetanol mezclado con la gasolina produce un
biocombustible de alto poder energético con características muy
similares a la gasolina pero con una importante reducción de las
emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustión.
El etanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5
o el 10%, E5 y E10 respectivamente, que no requieren modificaciones
en los motores actuales.
 COMBUSTIBLES FOSILES: sustancias ricas en energía que se han
formado a partir de plantas y microorganismo enterrados durante
mucho tiempo, los combustibles fósiles, que incluyen el petróleo, el
carbón y el gas natural, proporcionan la mayor parte de la energía que
mueven a la sociedad moderna.
 DESTILACIÓN: método de separación de mezclas que se basa en el
aprovechamiento de las diferencias de composición de las mezclas
liquidas y de vapor originadas por la vaporización parcial de una
mezcla liquida o por la condensación parcial de una mezcla vapor.
 FERMENTACIÓN: cambios químicos en las sustancias orgánicas por
la acción de las enzimas.
 GLUCOSA: azúcar monosacáridos de formula C6H12O6 se
encuentra en la miel y en el jugo de numerosas frutas. Se produce la
hidrólisis de numerosos glucósidos naturales.

 GRADOS BRIX:sirven para determinar el cociente total de sacarosa o
40
sal disuelta en un líquido; es una medida de la concentración de
azúcar en una disolución. Una solución de 25 °Bx contiene 25 g de
azúcar (sacarosa) por 100 g de líquido. Dicho de otro modo, en 125 g
de solución hay 25 g de sacarosa y 100 g de agua.
 HIDRÓLISIS: tipo de reacción química en que una molécula de agua
reacciona, con una molécula de una sustancia A-B en la que A y B
representan átomos o grupos de átomos. En la reacción, la molécula
de agua se descompone n los fragmentos H+ y OH-, y la molécula AB
se descompone en A+ y B-. Luego estos fragmentos se unen
proporcionando los productos finales AOH y BH.
 HIDRÓXIDO DE SODIO:Sustancia incolora o blanca (en trozos),
higroscópica que se comercializa en trozos, escamas o granos.
Llamada también sosa cáustica o soda cáustica.
El hidróxido de sodio (sosa cáustica o soda cáustica) se disuelve en
agua desprendiendo calor, la disolución acuosa se denomina lejía de
sosa.
 LEVADURAS:Se denomina levadura a cualquiera de los diversos
hongos microscópicos unicelulares que son importantes por su
capacidad para realizar la descomposición mediante fermentación de
diversos cuerpos orgánicos, principalmente los azúcares o hidratos de
carbono, produciendo distintas sustancias.
 MAÍZ:es una especie de gramínea anual originaria de América e
introducida en Europa en el siglo XVII. Actualmente, es el cereal con

41
el mayor volumen de producción a nivel mundial, superando incluso al
trigo y al arroz
 pH: es el logaritmo negativo de la concentración de los iones de
hidrogeno. Es una escala numérica utilizada para medir la acidez y
basicidad de una sustancia.
 Saccharomyces cerevisiae: Esta levadura tiene la facultad de crecer
en forma anaerobia1 realizando fermentación alcohólica.2 Por esta
razón se emplea en muchos procesos de fermentación industrial, de
forma similar a la levadura química, por ejemplo en la producción de
cerveza, vino, hidromiel, aguol, pan, antibióticos, etc.
IV.-MARCO METODOLÓGICO
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
4.1.- DISEÑO DE LA CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS
Diseño factorial 3x3 para la evaluación de dos factores: factor A
correspondiente a la peso de maíz A correspondiente a la cantidad de
mililitros de agua en cada muestra. El diseño factorial utilizado originó
nueve tratamientos, cada uno de ellos con tres repeticiones totalizando
27 unidades experimentales.

42
M1 M2 M3
A1 A1 M1 A1M2 A1 M3
A2 A2 M1 A2 M2 A2 M3
A3 A3 M1 A3 M2 A3 M3
Tabla N° 2: cuadro de contrastación de hipótesis
Donde
A1: 100 gr de maíz
A2: 125 gr de maíz
A3: 150 gr de maíz
M1: 1L de agua destilada
M2: 1.5 L de agua destilada
M3: 2L de agua destilada
4.2.- POBLACIÓN Y MUESTRA
 La Población: 1 kg de maíz
 La Muestra: 700 ml de almidón de maíz ya fermentado para
destilar y realizar los análisis

43
4.3.- MATERIALES Y MÉTODOS
4.3.1 MATERIALES:
INSUMOS
 3 Kg. de Maíz
 Levadura (Saccharomycescerevisiae)
REACTIVOS
 Ácido clorhídrico 20%
 Hidróxido de sodio 40%
 Agua destilada
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
 Colador
 Envases esterilizados
 Matraces
 Pipetas 10 ml y 2 ml
 Probetas
 Autoclave
 Licuadora
 Peachimetro
 Brixómetro
 Equipo destilación

44
4.2.2: Técnicas:
Para el presente trabajo de investigación se utilizó la técnica de la
Observación.
4.2.3. Instrumentos
Para el presente trabajo de investigación se utilizó los siguientes
instrumentos: Libreta de anotaciones, cámara fotográfica/filmadora
4.4.- DISEÑO DE PROCESO EXPERIMENTAL
PRE TRATAMIENTO
1. Se compra y lava el maíz
2. Se desgrana y se pesa
3. Se licua cada kilo con agua destilada (2 litros, 1.5 litro y 1litros )
4. Después pasa por un colador o tamiz y se separa el bagazo del
almidón
5. Se deja reposar por un día y se vierte de tal manera que solo
quede el almidón y desechos
HIDROLISIS
1. Se mide el pH y se agrega HCl al 20% hasta obtener un pH de 1
2. Se llevan al autoclave a una presión de 15 a 20 psi por espacio
de 1 hora 45 minutos

45
3. Pasado el tiempo indicado, se retira de la autoclave y se enfría
hasta 40°C y se le agrega hidróxido de sodio al 40% hasta
obtener un pH de 4 a 6.
FERMENTACIÓN
1. A esta solución se le agrega 10 gr de levadura y 2 gr de cloruro
de Amonio.
2. Se vierte en vasos de precipitado y se somete a aeración,
mediante una bomba por espacio de 30 minutos
3. Se coloca en matraces y estos son tapados y conectados a un
recipiente con agua, mediante una manguera.
4. Se deja en un lugar fresco hasta que la fermentación se
complete entre 3 a 4 días.
DESTILACIÓN
1. Pasado el tiempo de fermentación, se cuela el producto
fermentado par pode eliminar los sólidos
V.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1.- RESULTADOS:
5.1.1.- PRESENTACIÒN DE DATOS
De las 9 muestras realizadas tomamos tres para analizarlas
detalladamente las cuales presentarán concentraciones de 10%, 12.5%
y 15%.

46
TABLA N° 3: PH DURANTE LA HIDROLISIS ÁCIDA HCL AL 20%
ml de HCl 10% 12.5% 15%
0 6,8 7,11 7,04
5 6,4 6,47 6,56
9 4,03 4,23 4,7
13 3,42 3,49 3,6
21 2,3 2,33 2,4
28 1,03 1,23 1,4
FUENTE: EL AUTOR
TABLA N° 4: PH DURANTE LA HIDROLISIS BÁSICA NAOH AL 40%
ml de HCl 10% 12.5% 15%
0 1 1,18 1,33
0,5 1,5 1,57 1,62
1 2,03 2,14 2,21
1,5 2,75 2,9 2,97
2 3,56 3,69 3,75
2,5 4,8 5 5,04
FUENTE: EL AUTOR

47
TABLA N° 5: GRADOS BRIX DURANTE LA FERMENTACIÓN
Horas 10% 12.5% 15%
0 15 16,3 17
12 12,6 13 14,3
24 10 10,6 11,2
48 4,6 4,8 5,3
72 0,9 1 1,4
FUENTE: EL AUTOR
TABLA N° 6: GRADOS ALCOHÒLICOS DESPUÉS DE LA
DESTILACIÓN
10% 12.5% 15%
Grados
Alcohólicos
19.5 19. 20

5.1.2.- ANÁLISIS ESTADÍSTICOS DE LOS DATOS
48
Para el análisis estadístico de los datos se realizó con ayuda del
programa Microsoft Excel versión 2010. Y realizando el análisis
estadístico se llegó a lo siguiente:
 Con un 95% de confiabilidad se afirma que sea cual sea el número de
ensayos; los grados alcohólicos en la muestra es el mismo.
 Con un 95% de confiabilidad se afirma que sea cual sea la
concentración de maíz en la muestra;la cantidad alcoholobtenida es
diferente.
GRÁFICA N° 1: PH DURANTE LA HIDROLISIS ÁCIDA HCL AL 20%
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30
pH
ml de HCl
10%
12.50%
15%

49
GRÁFICA N° 2: PH DURANTE LA HIDROLISIS BÁSICA NAOH AL
40%
6
5
4
3
2
1
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
pH
ml de NaOH
Series1
Series2
Series3
TABLA N° 3: GRADOS BRIX DURANTE LA FERMENTACIÓN
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
°Brix
Horas (H)
10%
12.50%
15%

V.- ASPECTO ADMINISTRATIVO
5.1.-.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Tiempo
Actividades
50
Año 2014
Julio Agosto Setiembre Octubre
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
I. Fase de
Planeamiento
* Revisión
bibliográfica
* Elaboración
proyecto invest.
* Presentación
proyecto invest.
II. Fase de ejecución
* Registro de datos
* Análisis estadísticos
de datos
* Interpretar datos
estadísticos
III. Fase
Comunicación
* Elaboración del
informe final
* Presentación del
informe final
* Sustentación del
informe final

Bienes
51
5.2- PRESUPUESTO
5.3.-FINANCIAMIENTO
Todo lo relacionado a la investigación será financiado por el
investigador, solo lo que no esté a su alcance, ya que la investigación se
realizara en el laboratorio de Analítica de la Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo.
Maíz (3 Kg) S/. 2.00
Libreta de apuntes S/. 5.00
Lapicero S/. 2.00
USB (8 Gb) S/. 25.00
Envases para la toma de muestra S/. 30.00
Pasajes S/. 50.00
Alimentación S/. 40.00
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Copias S/. 25.00
Total S/. 487.00

VI.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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55
CONCLUSIONES
 La hidrolisis acida y básica ayuda a desintegrar la hemicelulosa y
celulosa contenidas en el almidón
 Las hidrólisis funcionan mejor a temperaturas elevadas; sino no
hay reacción
 La solución agua- alcohol obtenida presenta 20 grados
alcohólicos
 La levadura Saccharomyces cerevisiae es una de las mas
efectiva y mas usadas en la industria de la fermentación, ya que
permite alcanzar los mayores grados alcohólicos
 Los grados alcohólicos se ven afectados por la concentración del
almidón, ya que este es el que dará origen a la glucosa para su
posterior fermentación.
 El almidón de maíz resulta una buena alternativa para la
producción bioetanol, ya que resulta barato los insumos

56
ANEXOS
PRE TARATAMIENTO

HIDRÓLISIS
57

58

FERMENTACIÓN
59

DESTILACIÓN
60

Bioetanol a base del almidon de maiz

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