Optimización de las condiciones de fermentación para la producción de etanol de melaza de caña por Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011

Número: 
Autores/Authors: 
Odalys Rodríguez Gámez, Manuel de Jesús Serrat Díaz, Miladis Camacho Pozo, Jorge Erick Marín Morán.*
Palabras Claves / Key words: 
etanol, melazas de caña, optimización, Kluyveromyces marxianus, ethanol, sugarcane molasses, optimization, Kluyveromyces marxianus.
Resumen: 
El alcohol, debido a sus múltiples usos, en particular como combustible renovable, ha devenido motivo de numerosas investigaciones en los últimos años con el propósito de mejorar la eficiencia económica de su producción. Una de las alternativas exploradas está relacionada con la búsqueda de levaduras termotolerantes y etanol-resistentes, capaces de superar las limitaciones que se presentan con las cepas tradicionalmente usadas de la especie Saccharomyces cerevisiae. El presente estudio se realizó con el objetivo de encontrar las condiciones óptimas de fermentación para la obtención de etanol de melazas de caña con la levadura termotolerante y pectinolítica Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011, mediante el uso de la Metodología Superficie de Respuesta. Se utilizó un diseño compuesto central rotacional para la optimización de tres parámetros: concentración de iones hidrógeno (pH), temperatura y concentración de azúcares reductores totales. Los datos experimentales se ajustaron a un polinomio de segundo orden con un coeficiente R2 de 0,931. La temperatura y concentración de azúcares reductores fueron las variables cuya influencia resultó estadísticamente significativa (p < 0,05) sobre la producción de etanol. Las condiciones óptimas calculadas de la ecuación de regresión fueron: pH 4,55, temperatura 35,2 oC y concentración de azúcares reductores totales 105 g/L . Se obtuvieron valores experimentales promedio de productividad volumétrica, concentración de etanol y eficiencia de fermentación de 0,8 g/Lh, 53,1 g/L y 95,1 %, respectivamente, los cuales resultan compatibles con las exigencias de la producción industrial.
Abstract: 
Ethyl alcohol, due to its diverse uses, mainly as alternative fuel, has aimed numerous researches in the last years, with the purpose to improve the economic efficiency of its production. An alternative, which has been evaluated is related with the search for thermotolerant and ethanol-resistant yeasts, with abilities to overcome the limitations observed in traditionally used strains of Saccharomyces cerevisiae specie. The present study was undertaken to find the optimal fermentation conditions for the ethanol production from sugarcane molasses with the thermotolerant and pectolytic yeast Kluyveromyces marxianus CCEBI 2011, by using the Response Surface Methodology. A Central Composite Rotable Design was used for the optimization of three factors: hydrogen ion concentration (pH), temperature and total reducing sugars concentration. The experimental data was fitted into a second order polynomial regression model with an R2 of 0,931. Temperature and reducing sugar concentration were the statistically significant factors (p < 0,05) on the ethanol production process. Estimated optimal conditions from regression equation were as follow: pH 4,55, temperature 35,2 oC and total reducing sugar concentration 105 g/L . The average values experimentally obtained for volumetric productivity, ethanol concentration and fermentation efficiency were 0,8 g/Lh, 53,1 g/L y 95,1 %, respectively, which are in agreement with industrial production exigencies.
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