Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol

RESUMEN: Actualmente, la integración de procesos es considerada una opción viable para reducir costos en la producción de etanol a partir de biomasa. Simulaciones y resultados experimentales han demostrado los beneficios de la integración de las etapas de sacarificación y fermentación y del acoplami...

Full description

Autores:
Cubillos Lobo, Jairo Antonio
Bustamante Londoño, Felipe
Acosta Cárdenas, Alejandro
Tipo de recurso:
Article of investigation
Fecha de publicación:
2015
Institución:
Universidad de Antioquia
Repositorio:
Repositorio UdeA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/26471
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10495/26471
Palabra clave:
Fermentación
Fermentation
Etanol
Ethanol
Pervaporación
Pervaporation
Sacarificación
Silicalita
Rights
openAccess
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/co/
id UDEA2_3fbc51c9e7814a93bf15af7ffbfa8c7c
oai_identifier_str oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/26471
network_acronym_str UDEA2
network_name_str Repositorio UdeA
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
dc.title.alternative.spa.fl_str_mv Modeling and simulation of a pervaporator coupled to a simultaneous saccharification-fermentation process for the ethanol production
Modelação e simulação de um pervaporador acoplado a um processo de sacarificação-fermentação para a produção de etanol
title Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
spellingShingle Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
Fermentación
Fermentation
Etanol
Ethanol
Pervaporación
Pervaporation
Sacarificación
Silicalita
title_short Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
title_full Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
title_fullStr Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
title_full_unstemmed Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
title_sort Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol
dc.creator.fl_str_mv Cubillos Lobo, Jairo Antonio
Bustamante Londoño, Felipe
Acosta Cárdenas, Alejandro
dc.contributor.author.none.fl_str_mv Cubillos Lobo, Jairo Antonio
Bustamante Londoño, Felipe
Acosta Cárdenas, Alejandro
dc.subject.decs.none.fl_str_mv Fermentación
Fermentation
Etanol
Ethanol
topic Fermentación
Fermentation
Etanol
Ethanol
Pervaporación
Pervaporation
Sacarificación
Silicalita
dc.subject.lemb.none.fl_str_mv Pervaporación
Pervaporation
dc.subject.proposal.spa.fl_str_mv Sacarificación
Silicalita
description RESUMEN: Actualmente, la integración de procesos es considerada una opción viable para reducir costos en la producción de etanol a partir de biomasa. Simulaciones y resultados experimentales han demostrado los beneficios de la integración de las etapas de sacarificación y fermentación y del acoplamiento del proceso de fermentación a la recuperación in-situ de etanol por pervaporación en la producción de bioetanol, sin embargo, no se han publicado estudios de la integración del proceso de sacarificación-fermentación simultánea con membranas de separación, para la remoción insitu de etanol a partir del caldo de fermentación. En este trabajo se aborda esta necesidad, mediante la modelación y simulación de la producción de etanol a partir de almidón de yuca por sacarificación-fermentación simultánea, acopladas a un sistema de remoción in-situ de etanol por pervaporación, con membranas a base de polidimetilsiloxano (PDMS), silicalita y PDMS-Silicalita. La membrana de PDMS se modeló usando el mecanismo de solución-difusión, mientras que para la membrana de silicalita se utilizó el modelo de adsorción-difusión. Para el modelo del proceso de sacarificación-fermentación simultánea (SSF) se utilizó una fusión del modelo multicadena (Michaelis–Menten), junto con un modelo tipo Monod. El ajuste del modelo de SSF a los datos experimentales reportados, así como de los modelos de membranas de PDMS y silicalita a los valores reportados en la literatura es bueno: la máxima desviación encontrada es del orden de 3%. El modelo integrado se utilizó para predecir la concentración de etanol en función del tiempo durante la sacarificación-fermentación simultánea.
publishDate 2015
dc.date.issued.none.fl_str_mv 2015
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv 2022-03-08T22:24:28Z
dc.date.available.none.fl_str_mv 2022-03-08T22:24:28Z
dc.type.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
dc.type.coarversion.fl_str_mv http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.hasversion.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1
dc.type.redcol.spa.fl_str_mv https://purl.org/redcol/resource_type/ART
dc.type.local.spa.fl_str_mv Artículo de investigación
format http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.spa.fl_str_mv Cubillos-Lobo JA, Bustamante-Londoño F, Acosta-Cárdenas A. Modelación y simulación de un pervaporador acoplado a un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol. Rev. Fac. Ing. [Internet]. 10 de septiembre de 2015 [citado 8 de marzo de 2022];24(40):49-66. Disponible en: https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/3848
dc.identifier.issn.none.fl_str_mv 0121-1129
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10495/26471
dc.identifier.doi.none.fl_str_mv 10.19053/01211129.3848
dc.identifier.eissn.none.fl_str_mv 2357-5328
identifier_str_mv Cubillos-Lobo JA, Bustamante-Londoño F, Acosta-Cárdenas A. Modelación y simulación de un pervaporador acoplado a un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol. Rev. Fac. Ing. [Internet]. 10 de septiembre de 2015 [citado 8 de marzo de 2022];24(40):49-66. Disponible en: https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/3848
0121-1129
10.19053/01211129.3848
2357-5328
url http://hdl.handle.net/10495/26471
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.relation.ispartofjournalabbrev.spa.fl_str_mv Rev. Fac. Ing.
dc.rights.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri.*.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/co/
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons.spa.fl_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/co/
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.format.extent.spa.fl_str_mv 18
dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.spa.fl_str_mv Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Facultad de Ingeniería
dc.publisher.group.spa.fl_str_mv Grupo de Biotransformación
dc.publisher.place.spa.fl_str_mv Tunja, Colombia
institution Universidad de Antioquia
bitstream.url.fl_str_mv http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/2/license_rdf
http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/1/BustamanteFelipe_2015_PervaporadorProducci%c3%b3nEtanol.pdf
http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/3/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 1646d1f6b96dbbbc38035efc9239ac9c
07bb6d6f7575f54d87657d2e95bf997c
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional Universidad de Antioquia
repository.mail.fl_str_mv andres.perez@udea.edu.co
_version_ 1812173195747262464
spelling Cubillos Lobo, Jairo AntonioBustamante Londoño, FelipeAcosta Cárdenas, Alejandro2022-03-08T22:24:28Z2022-03-08T22:24:28Z2015Cubillos-Lobo JA, Bustamante-Londoño F, Acosta-Cárdenas A. Modelación y simulación de un pervaporador acoplado a un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanol. Rev. Fac. Ing. [Internet]. 10 de septiembre de 2015 [citado 8 de marzo de 2022];24(40):49-66. Disponible en: https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/38480121-1129http://hdl.handle.net/10495/2647110.19053/01211129.38482357-5328RESUMEN: Actualmente, la integración de procesos es considerada una opción viable para reducir costos en la producción de etanol a partir de biomasa. Simulaciones y resultados experimentales han demostrado los beneficios de la integración de las etapas de sacarificación y fermentación y del acoplamiento del proceso de fermentación a la recuperación in-situ de etanol por pervaporación en la producción de bioetanol, sin embargo, no se han publicado estudios de la integración del proceso de sacarificación-fermentación simultánea con membranas de separación, para la remoción insitu de etanol a partir del caldo de fermentación. En este trabajo se aborda esta necesidad, mediante la modelación y simulación de la producción de etanol a partir de almidón de yuca por sacarificación-fermentación simultánea, acopladas a un sistema de remoción in-situ de etanol por pervaporación, con membranas a base de polidimetilsiloxano (PDMS), silicalita y PDMS-Silicalita. La membrana de PDMS se modeló usando el mecanismo de solución-difusión, mientras que para la membrana de silicalita se utilizó el modelo de adsorción-difusión. Para el modelo del proceso de sacarificación-fermentación simultánea (SSF) se utilizó una fusión del modelo multicadena (Michaelis–Menten), junto con un modelo tipo Monod. El ajuste del modelo de SSF a los datos experimentales reportados, así como de los modelos de membranas de PDMS y silicalita a los valores reportados en la literatura es bueno: la máxima desviación encontrada es del orden de 3%. El modelo integrado se utilizó para predecir la concentración de etanol en función del tiempo durante la sacarificación-fermentación simultánea.ABSTRACT : Process integration is now days considered a viable option for reducing ethanol production costs from biomass. Both experimental and simulation results have shown the benefits of coupling saccharification and fermentation as well as fermentation and pervaporation. However, the integration of simultaneous saccharification-fermentation with membrane-based in-situ removal of ethanol, which would allow reaching the benefits of this approach, has not been reported yet. This work aims to obtain the modelling and simulation’s results in the production of ethanol, from cassava starch by simultaneous saccharification and fermentation, coupled with the membranes separation, based on Silicalite PDMS, and PDMS-Silicalite. A combined solution-diffusion mechanism and adsorption-diffusion mechanism was used for modelling the PDMS membrane where as the Maxwell-Stefan multi-component mass-transfer equations were used for modelling the silicalite membrane..A simultaneous-saccharification and fermentation process was modelled, using a multi-chain model (Michaelis-Menten) coupled with the Monod model. The maximum deviation found in the adjusted SSF model to the reported experimental data, as well as the values for PDMS and silicalite membrane models, is in the 3% range. The integrated model was used to predict the ethanol concentration during the simultaneous saccharification-fermentation process.COL006699118application/pdfspaUniversidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Facultad de IngenieríaGrupo de BiotransformaciónTunja, Colombiainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1https://purl.org/redcol/resource_type/ARTArtículo de investigaciónhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Modelación y simulación de un pervaporador acopladoa un proceso de sacarificación-fermentación para la producción de etanolModeling and simulation of a pervaporator coupled to a simultaneous saccharification-fermentation process for the ethanol productionModelação e simulação de um pervaporador acoplado a um processo de sacarificação-fermentação para a produção de etanolFermentaciónFermentationEtanolEthanolPervaporaciónPervaporationSacarificaciónSilicalitaRev. Fac. Ing.Revista Facultad de Ingeniería49662440CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8927http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/2/license_rdf1646d1f6b96dbbbc38035efc9239ac9cMD52ORIGINALBustamanteFelipe_2015_PervaporadorProducciónEtanol.pdfBustamanteFelipe_2015_PervaporadorProducciónEtanol.pdfArtículo de investigaciónapplication/pdf1011772http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/1/BustamanteFelipe_2015_PervaporadorProducci%c3%b3nEtanol.pdf07bb6d6f7575f54d87657d2e95bf997cMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/26471/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5310495/26471oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/264712022-04-22 10:23:28.793Repositorio Institucional Universidad de Antioquiaandres.perez@udea.edu.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