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7/24/2019 Etanol-14.docx

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ETANOL

C2H5OHC

Ciencia y Tecnologa de Granos ySemillas


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Ciencia y Tecnologa de Granos y Semillas 2015

ETANOL

Introduccin

El etanol es un compuesto qumico conocido como alcohol etlico

(C2H5OH), que en condiciones normales de presin y temperatura sepresenta como un lquido incoloro, voltil, con un olor caracterstico ysaor picante, con punto de eullicin de !"#$ %C# El etanol se puedenencontrar en di&erentes productos, 'eneralmente en eidas alcohlicascomo el vino (en promedio *), la cerve+a (5*), licores (5*) y encaso de los a'uardientes (hasta el !*)#

Este producto se puede otener de di&erentes maneras, principalmente,al tratar etileno con cido sul&-rico concentrado y posterior hidrlisis#

El etanol de manera natural, se otiene a trav.s de &ermentacin, por

medio de levaduras a partir de &rutas, ca/a de a+-car (en pasestropicales tales como 0rasil e 1ndia), ma+( En orte 3m.rica a trav.s dela hidrolisis de las cadenas de amilosa y amilopectina), ceada, sor'o,papas y arro+ entre otros productos que conten'an almidn y4o a+-caresapropiados para la &ermentacin, lo que 'enera dentro de la industriaunas variadas de eidas alcohlicas que eisten en el mundo# 6espu.sde la &ermentacin se puede llevar a cao una destilacin para otenerun producto con una mayor cantidad de alcohol#

El etanol se utili+a industrialmente para la otencin de acetaldehido,vina're, utadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros# Es muy

utili+ado como disolvente en sntesis de &rmacos, plsticos, lacas,per&umes, cosm.ticos, etc# 7ami.n se utili+a, como materia prima ensntesis y preservacin de especmenes 8siol'icos y patol'icos,tami.n en me+clas anticon'elantes cmo antis.ptico en ciru'a, comocomustile deido a que el etanol carurante es utili+ado paraoi'enar la 'asolina, permitiendo una me9or oidacin de loshidrocaruros y reduciendo las emisiones de monido de carono,compuestos aromticos y compuestos or'nicos voltiles a la atms&era#

El uso de alcohol etlico como comustile no 'enera una emisin netade CO2 sore el amiente deido a que el CO2 producido en los motoresdurante la comustin y durante el proceso de otencin del etanol, esnuevamente 89ado por la iomasa mediante el proceso de &otosntesis#

El llamado alcohol desnaturali+ado consiste en etanol al que se lea're'an sustancias como metanol, isopropanol o, incluso, piridinas yenceno# Estos compuestos desnaturali+antes son altamente ticos porlo que, este tipo de etanol, no dee de in'erirse#


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Objetivos

Conocer procesos primarios adecuados para la produccin de

etanol# Conocer los procesos secundarios que 'eneren productos de

consumo alimenticio y no alimentico a partir de procesosintermedios provenientes del etanol#

Conocer las tendencias socio:econmicas respecto al etanol#


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! "roduccin de etanol!

a! "roceso de #roduccin!

;e etanol se puede otiene, principalmente, al tratar etileno concido sul&-rico concentrado y posterior hidrlisis# 3l'unasalternativas de sntesis son< hidratacin directa de etileno enpresencia de cido &os&rico a temperaturas y presiones altas y porel m.todo =ischer:7ropsch, el cual consiste en la hidro'enacincataltica de monido de carono, tami.n a temperaturas ypresiones altas#

6e manera natural cuanta de los si'uientes procesos< 3decuacinde la materia prima, &ermentacin, 6estilacin, deshidratacin ytratamiento de a>uentes, cae mencionar que este -ltimo procesoya es no est dentro del proceso de la otencin del etanol deido

a que es el tratamiento que se reali+a al residuo de los procesosde la destilacin#

?a otencin de etanol a partir de ca/a de a+-car comprende laetraccin del 9u'o de ca/a (rico en a+-cares) y suacondicionamiento para hacerlo ms asimilale por las levadurasdurante la &ermentacin# 6el caldo resultante de la &ermentacindee separarse la iomasa, para dar paso a la concentracin deletanol mediante di&erentes operaciones unitarias y a su posteriordeshidratacin, &orma en que es utili+ado como aditivo oi'enante#

@ara el proceso de otencin de etanol a partir de ma+ esnecesario hidroli+ar las cadenas de amilosa y amilopectinapresentes en el almidn en a+-cares apropiados para la&ermentacin# ?a de'radacin del almidn se lleva a cao porprocesos en+imticos despu.s de una etapa de 'elatini+acindonde se soluili+a el almidn con el 8n de hacerlo ms accesilea las amilasas# El 9arae de 'lucosa resultante es el punto departida para la &ermentacin alcohlica donde se otiene unasolucin acuosa de etanol que dee ser enviada a la etapa derecuperacin de producto, tal como en el caso de la ca/a de

a+-car#

b! "rinci#ales "roductos $ue contienen etanol%

&ebidas!

6entro del ruro de los principales productos que contienenalcohol estn el vino, la cerve+a, licores, a'uardientes, etc#


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Tabla % Contenido de etanol en las principales eidas

alcohlicas#

Ti#o de#roducto "rocedimiento deobtencin Etanol envolumen

Cerve+a=ermentacin de &rutas o'ranos

$* : A *

Bino=ermentacin de &rutas o'ranos

2* : $*

Cava4champn=ermentacin de &rutas o'ranos

2*

3ns 6estilacin 5*Co/ac, 'inera# 6estilacin !* : $*hisDy, vodDa,

ron, oru9o# 6estilacin $* 'uente% urciasalud 2F#

Industrial y(o dom)stico!

El etanol se utili+a industrialmente para la otencin deacetaldehdo, vina're, utadieno, cloruro de etilo ynitrocelulosa, entre otros# Es muy utili+ado como disolvente ensntesis de &rmacos, plsticos, lacas, per&umes, cosm.ticos,etc# 7ami.n se utili+a como materia prima en sntesis y en la

preservacin de especmenes 8siol'icos y patol'icosG enme+clas anticon'elantes, como antis.ptico en ciru'a#

Tabla *% @orcenta9e del contenido de etanol en distintosproductos dom.sticos

Ti#o de #roductoEtanol envolumen

Etanol engramos #orcada ++ ml

3&ter:shave 5*:"* 2:A$=rmacos anticolin.r'icos y

catarrales5*:A* $:2,"

3ntitus'enos 5*:!* $:5A?impiacristales * "3ntis.pticos orales 5*:25* 2:2@er&umes y colonias 25*:F5* 2:!A

'uente% urciasalud 2F#


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Combustible

El etanol carurante es utili+ado para oi'enar la 'asolina,permitiendo una me9or oidacin de los hidrocaruros yreduciendo las emisiones de monido de carono de esta&orma se es ms ami'ale con el medio amiente#

El etanol al ",5* (A,5* de a'ua) es tan uen comustilecomo el etanol anhidro, y es me9or que la me+cla con 'asolina#

El motivo por el cual no es tan usado se dee a que hastaahora la 'asolina ha sido ms arata, y tami.n aundante# ;inemar'o el petrleo empie+a a escasear, y la di&erencia deprecio entre el etanol y la 'asolina se est reduciendo#

c! Ti#os de ,olienda

,olienda seca

?a produccin de etanol se puede dar para varios mercados meta,etanol para eidas, para uso industrial o para comustile# En losEE el etanol proviene en su mayora de molienda seca y hechoa partir del 'rano de ma+# @ara la produccin de etanol se utili+anla molienda seca antes mencionada o la molienda h-meda peroamos procesos incluyen los mismos pasos# ?e eleccin de cadauno depende de los co:productos que se oten'an a partir deestos# En este caso de la molienda seca se otiene 'ranos

destilados secos y solules que son alimento de alta calidad parael 'anado# (ai+ar, 2!)

6e la molienda seca se etrae el almidn para el procesamientodel etanol, sin emar'o es ms utili+ada y pre&erida porque es msarata al inicio de construir y operar una planta# 3ctualmente elproceso de produccin de etanol en las plantas ha sido mse8ciente, ya que se ha reducido los usos de ener'a en el proceso,'racias a los sistemas automati+ados# 3dems el uso de en+imasha disminuido el costo, incrementando la conversin,disminuyendo los tiempos de procesamiento contriuyendo con el

volumen otenido de etanol# (ai+ar, 2!)


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'lujo de #rocesos%

olienda#: aqu comien+a la limpie+a del 'rano, que una ve+ limpiopasa por los molinos de martillos que se trans&orma en polvo 8no oharina reduciendo el tama/o de partcula y pasa por una malla de

:5mm de dimetro#?icue&accin#: la harina es puesta en tanques donde se me+cla cona'ua a temperatura de $ a A%C, que act-an comoacondicionadores para empe+ar la liiviacin de la protena solule,a+-cares# ;e a're'a la en+ima al&a:amilasa y se cocina a unatemperatura de F a A5%C para hidroli+ar el almidn# 3 la me+clase le a're'an los componentes para mantener en un pH de !# 3quse aplica calor ya que altas temperaturas reducen los niveles deacterias en el mosto#

;acari8cacin#: el mosto que viene de las cocinas es re&rescado porunos minutos, para a're'ar la en+ima 'luco:amilasa paraconvertir el almidn en a+-cares &ermentales, es decir, detrosa#

=ermentacin#: aqu al mosto se le a're'a levadura(Saccharomyces cerevisiae) para &ermentar los a+ucares atemperatura %C, proceso en el cual cada mol.cula de 'lucosaproduce dos mol.culas de etanol y dos de diido de carono, yotener etanol y anhdrido carnico# 3 trav.s de un procesocontinuo, el pur. >uir por varios &ermentadores hasta el&ermentado completo# 3qu el pur. reposar por $" horas, antes

que comience el proceso de destilacin#

6estilacin#: ahora el mosto tomar el nomre de cerve+a, con unacomposicin 5* alcohol y "5* a'ua, 9unto con los slidos no&ermentales# El mosto ser omeado a un >u9o continuo por unacolumna de destilacin, donde la cerve+a se hierve para separarseel alcohol etlico del a'ua y de los slidos# 3qu la pure+a del alcoholes de F:FA* y el residuo ser usado como suproducto#

6eshidratacin#: al alcohol pasa por este sistema para quitar ela'ua restante# ;e utili+a un tami+ molecular para atrapar laspartculas de a'ua# 3l alcohol puro se lo denomina alcohol anhidro#

6esnaturali+ado#: la porcin de alcohol a utili+ar como comustile,se desnaturali+a en un 2:5* de al'-n producto como na&ta parahacerlos no apto para el consumo humano#


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;uproductos#: se tiene dos suproductos, anhdrido carnico y'ranos destilados# El anhdrido es el que se otiene en 'randescantidades despu.s de la &ermentacin, a este se lo limpia delalcohol residual y se lo comprime para ser usado como 'asi8cantede eidas o con'elante de carne# 7ami.n se elaora 9arae a

trav.s de la centri&u'a para separar los slidos suspendidos ydisueltos, que contiene solidos que son comerciali+ados 9untos oindependiente de los 'ranos destilados#

,ateria "rima

?a materia prima en la molienda seca en por lo 'eneral mediante elprocesamiento de cereales como son el ma+, tri'o, ceada y sor'o#En los cereales lo que se usca en que ten'a un 'ran contenido dealmidn para que a trav.s de la hidrolisis, licue&accin, coccin,sacari8cacin, otener a+ucares que sean &ermentales# El ma+ por

e9emplo es importante que produ+ca $"$ litros de etanol portonelada de 'rano de ma+ en ase seca, el sor'o tiene que ser deltipo dulce, por el alto contenido de sacarosa para la &ermentacin

E-ciencia #roductiva y re$uerimientos de energa

3ctualmente la e8ciencia de las materias primas es muy uena, yaque se reduce las perdidas con los nuevos y di&erentes procesos,oteniendo suproductos que son aprovechados por la mismaindustria o incluso como alimento de consumo animal# ?osrequerimientos de ener'a en lu+ puede lle'ar a I,54JK, el a'ua

potale I#A554m, materia prima como ma+ I!2#F4ton, tri'oIA"#$!4ton, ceada I22#$A4ton# Oteniendo un rendimientoeplicado en el si'uiente cuadro# (@ere+ 3, 2)

Tabla .!Contenido de almidn y rendimiento de etanol de variasmaterias primas


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,ateria"rima

/umedad 012

Almidn 012

3endimiento 0L(T,2

3lmidn

: # !2

Ca/adea+-car

: : A5$

Ceada F#! A!# FFa+ #" !#" $"3vena #F $$#! 2A27ri'o #F A#" !5

'uente%;asDatcheKan 3'riculture and =ood (FF)#

@or lo tanto la e8ciencia ener'.tica para convertir 'lucosa en etanoles de 5#$*, por otro lado la e8ciencia de producir etanol a partir

del almidn sin humedad es del 5A#!*# (@.re+ 3, 2)

Costo de construccin y de #roduccin

3l determinar el costo de construccin y produccin se dee tomaren cuenta in&ormacin como el salario a un orero, el salario alsupervisor de la planta, el costo de la materia prima, el costo delproducto, el costo de los servicios de la planta como lu+, a'ua

potale, costo de 'asolina, etc# 6icha &uente se otuvo de unestudio en 3spen @lus

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