Bernui Vilchez, José AlbertoChávez Barrera, Angie NicolySaona Torres, Grecia Lucinda2024-06-172024-06-172024https://hdl.handle.net/20.500.14414/21497El presente trabajo, es una investigación aplicada, realizada para obtener el modelamiento y la simulación para la obtención de bioetanol lignocelulosico, mediante el aprovechamiento de los residuos de café, proveniente de la Finca palestina - Jaén, ubicada en Cajamarca. Debido a que los residuos de café contienen componentes nocivos como cafeína, alcaloides, taninos y polifenoles, pueden ocasionar impactos negativos en las fuentes hídricas y en los cultivos si no se da un tratamiento adecuado. Para determinar la eficiencia del bioetanol obtenido, primero se realizó un estudio mediante antecedentes sobre la caracterización físico - química de los niveles de lignina, celulosa y hemicelulosa de los residuos de café. Luego se procedió a realizar un tratamiento mecánico a la materia prima, para obtener los residuos de café molido, seguidamente se realizó un pre tratamiento térmico, después la materia prima se sometió a una hidrolisis acida con ácido sulfúrico, luego la solución obtenida se filtró para eliminar la mayor cantidad de residuos, para el proceso de fermentación se usó la levadura Saccharomyces ceresviceae, y finalmente se procedió a realizar una destilación simple para la obtención de bioetanol. Con la obtencion de los datos experimentales como pH, temperatura y relación levadura/sustrato, y el rendimeinto de bioetanol, se realizó el modelamiento multilineal en software MS Excel y Polymath 6.0, al realizar el análisis estadístico se obtuvo un coeficiente de determinación 0,9167 y varianza de 7,88E-06. Finalmente se concluyó que el mejor modelo matemático es R_bioetanol = 0.1124059 - 0.0019857*Temperatura + 0.0029148*pH + 0.0042658*Lev/Sust, para obetner el mejor rendimiento de bioetanol, Abstract The present work is an applied research, carried out to obtain the modeling and simulation for obtaining lignocellulosic bioethanol, through the use of coffee waste, coming from the Palestinian Farm - Jaén, located in Cajamarca. Because coffee waste contains harmful components such as caffeine, alkaloids, tannins and polyphenols, it can cause negative impacts on water sources and crops if proper treatment is not given. To determine the efficiency of the bioethanol obtained, first a study was carried out using background information on the physical-chemical characterization of the lignin, cellulose and hemicellulose levels of coffee waste. Then, a mechanical treatment was carried out on the raw material to obtain the ground coffee residues, followed by a thermal pre-treatment, then the raw material was subjected to acid hydrolysis with sulfuric acid, then the solution obtained was filtered to To eliminate the greatest amount of waste, the yeast Saccharomyces ceresviceae was used for the fermentation process, and finally a simple distillation was carried out to obtain bioethanol. With the obtaining of experimental data such as pH, temperature and yeast/substrate ratio, and the bioethanol yield, multilinear modeling was carried out in MS Excel and Polymath 6.0 software. When performing the statistical analysis, a determination coefficient of 0.9167 was obtained. and variance of 7.88E-06. Finally, it was concluded that the best mathematical model is R_bioethanol = 0.1124059 - 0.0019857*Temperature + 0.0029148*pH + 0.0042658*Lev/Sust, to obtain the best bioethanol yieldÍndice General pág. CAPITULO I………………………………………………………………………….…...1 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………........1 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA……………………………………………………...1 1.2 ANTECEDENTES…………………………………………………………………….3 1.2.1 ANTECEDENTES INTERNACIONALES………………………………………..3 1.2.2. ANTECEDENTES NACIONALES………………………………………………..6 1.3 MARCO TEÓRICO………………………………………………………………..….7 1.3.1 BIOMASA Y BIOENERGÍA……………………………………………………...............7 1.3.2 BIOCOMBUSTIBLE………………………………………………………………….....9 1.3.3 BIOMASA LIGNOCELULÓSICO………………………………………………………10 1.3.4 COMPOSICIÓN DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICO…………………………………11 1.3.4.1 La celulosa………………………………………………………………………...11 1.3.4.2 Hemicelulosa……………………………………………………………………...12 1.3.4.3 Lignina…………………………………………………………………………….12 1.3.5 RESIDUOS DE AGROINDUSTRIA DEL CAFÉ…………………………………………..13 1.3.5.1 Residuos agroindustriales………………………………………………………..13 1.3.5.2 Residuos del café………………………………………………………………….14 1.3.5.2.1 Método seco…………………………………………………………………......15 1.3.5.2.2 Método húmedo………………………………………………………………...16 1.3.6 BIOETANOL……………………..………………………………………………….18 1.3.7 Pretratamiendo de biomasa………………………………………………………..19 1.3.7.1 Pretratamiento mecánico………………………………………………………...20 vii 1.3.7.2 Pretratamiento termoquímico…………………………………………………...20 1.3.7.3 Hidrólisis convencional…………………………………………….…………….21 1.3.7.3.1 Hidrólisis ácida…………………………………………………………………21 1.3.7.3.2 Hidrólisis alcalino………………………………………………………………23 1.3.7.3.3 Hidrólisis enzimática…………………………………………………………..23 1.3.8 Fermentación alcohólica……………………………………………………….…..24 1.3.9 Reactor bioquímico………………………………………………………………...26 1.3.10 Técnicas instrumentales………………………………………………………….28 1.3.10.1 Microscopía electrónica de barrido……………………………………………28 1.3.10.2 DIFRACCIÓN DE RAYOS X………………………………………………………...28 1.3.10.3 CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA EFICACIA…………………………………28 1.3.10.4 ESPECTROSCOPÍA INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER…………….29 1.4 PROBLEMA……………………………………………………………………………..30 1.5 HIPÓTESIS…………………………………………………………………………..30 1.6 OBJETIVOS………………………………………………………………………….30 1.6.1 OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………30 1.6.2 Objetivos específicos………………………………………………………………..30 1.7 IMPORTANCIA DEL TRABAJO………………………………………………….31 CAPITULO II ……………………………………………………………………………32 2.1 MATERIAL DE ESTUDIO………………………………………………………………..32 2.2 MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS………………………………………………...34 2.2.1 MATERIALES ………………………………………………………………………..34 2.2.2 REACTIVOS…………………………………………………………………………..35 2.2.3 EQUIPOS……………………………………………………………………………...35 2.3 Métodos y técnicas……………………………………………………………………35 viii 2.3.1 Caracterización físico - química de los residuos de café…………………………36 2.3.1.1 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD…………………………………………………...36 2.3.1.2 DETERMINACIÓN DE CENIZAS……………………………………………………..36 2.3.1.3 DETERMINACIÓN DE FIBRAS………………………………………………37 2.3.1.4 DETERMINACIÓN DE LIGNINA……………………………………………..37 2.3.1.5 DETERMINACIÓN DE HOLOCELULOSA………………………………….38 2.3.1.6 DETERMINACIÓN DE CELULOSA………………………………………….38 2.3.2 PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA…………………………………...39 2.3.3 PRETRAMIENTO FÍSICO……………………………………………………….40 2.3.4 PRETRATAMIENTO TÉRMICO………………………………………………..41 2.3.5 PRETRAMIENTO QUÍMICO: HIDRÓLISIS ÁCIDA…………..…………......41 2.3.6 FILTRADO…………………………………………………………………………42 2.3.7 FERMENTACIÓN…………………………………………………………………43 2.3.8 DESTILACIÓN…………………………………………………………………….43 3. RESULTADOS Y DISCUSIONES…………………………………………………...45 CAPÍTULO IV……………………………………………………………………………63 4.CONCLUSIONES……………………………………………………………………...63 CAPÍTULO V………………………………………………………………………………………….64 5. RECOMENDACIONES……………………………………………………………………………64 CAPÍTULO VI…………………………………………………………………………………………65 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………………………..65application/pdfspainfo:eu-repo/semantics/openAccessBioetanolCaféinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.04.00