ESTUDIO DE LOS FACTORES QUE AFECTAN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA Y EL PROCESO FERMENTATIVO PARA LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL A PARTIR DE PAPA (Solanum tuberosum)

Abstract

Resumen Se estudió, a nivel de laboratorio, la hidrólisis enzimática y la fermentación de la papa (Solanum tuberosum), a fin de determinar las mejores condiciones para producir alcohol. En la primera etapa experimental se analizó el efecto sobre la conversión a azúcares reductores, de la concentración de las enzimas α-amilasa y amiloglucosidasa, la concentración de sustrato y el tiempo de sacarificación. Se determinó que el efecto combinado entre las concentraciones de la enzima α-amilasa y el sustrato presentó significancia estadística; la conversión a azúcares reductores se ve favorecida al utilizar los valores de 0,8 mL/kg sustrato y 20 % respectivamente. La concentración de la enzima amiloglucosidasa y el tiempo de sacarificación no presentaron significancia estadística, por lo que se recomienda utilizar 0,8 mL/kg sustrato y un tiempo de 14 h. En la segunda etapa experimental se realizó el seguimiento cinético de la hidrólisis y se sugiere disminuir el tiempo de acción de la enzima α-amilasa a 0,5 h y para la sacarificación utilizar un período de 15 h. Además, se encontró que el valor máximo de torque requerido para la agitación en el proceso de gelatinización fue de 11 N·cm y de 1 N·cm para la dextrinización y la sacarificación, respectivamente. En la fermentación alcohólica del sustrato hidrolizado, se estudió el efecto de la concentración de células y la presencia de biotina como promotor de la fermentación. Se encontró que la concentración de células no es significativa y se recomienda utilizar una concentración de 50 millones células/mL. La presencia del promotor presentó significancia estadística entre los niveles utilizados. Al evaluar el efecto de cuatro concentraciones del promotor, se observó que la concentración de 0,2 mg/kg favorece la producción de alcohol. En la etapa del seguimiento cinético de la fermentación, se obtuvo un consumo de azúcares reductores de 91 %, una concentración máxima de alcohol de 10,33 % v/v, un rendimiento de etanol con respecto al ideal de 0,98 y una eficiencia de la fermentación de 0,91. El rendimiento de etanol para el proceso global fue de 0,0746 kg etanol /kg papa. Palabras clave: hidrólisis enzimática, producción de alcohol, biotecnología, almidón de papa, desarrollo sostenible. Abstract It was studied in the laboratory the enzymatic hydrolysis and fermentation of potatoes, in order to determine the best conditions to produce alcohol. The first experimental stage analyzed the effect on conversion of reducing sugars of the α-amilase and amiloglucosidase concentration, substrate concentration and saccarification time. It was found that the combined effect between α-amilase and substrate concentration had statistical significance, it means that conversion to reducing sugars was increased to values of 0,8 mL/kg substrate and 20 %, respectively. The amiloglucosidase concentration and the saccharification time did not have statistical significance, therefore it is suggested to use 0,8 mL/kg substrate for amiloglucosidase and a fermentation time of 14 h. In the second experimental stage, the kinetic of hydrolysis was studied. It suggests that the action time for the α-amilase disminished to half hour and that for saccarification to use a time of 15 h. Furthermore, it was found that the maximum required torque for the mixing in the gelatinization process was 11 N·cm and 1 N·cm for the dextrinization and saccarification. For the alcoholic fermentation of the hydrolyzed substrate, it was studied the effect of the cell concentration and the presence of biotine as a fermentation promoter. It was determined that cell concentration was not significant and it is recommended to use a cell concentration of 50 million cells/mL. The presence of the promoter had statistical significance in used levels. An evaluation of four different promoter concentrations was carried out. It was observed that the concentration of 0,2 mg/kg speeds up the alcohol production. At last, in the kinetic study of fermentation, it was obtained a reducing sugars consumption of 91 %, a maximum alcohol concentration of 10,33 % v/v, an alcohol yield compared to ideal of 0,98 and a fermentation efficiency of 0,91. The ethanol yield for the global process was 0,0746 kg ethanol /kg potato .