Trabajo para la asignatura Diseño de Plantas, se realizo el análisis de una planta para la producción de Bioetanol a partir de Yuca

1. DISEÑO DE PLANTAPARA LA PRODUCCION DE BIETANOL AAPRTIR DE YUCA
NATALIA FLOREZ
KATALINA MEDINA
IVAN RAMIREZ
FUNDACION UNIVERSIDAD DE AMERICA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIAQUIMICA
JULIO 2014

2. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCION DE BIOETANOL A PARTIR DE YUCA
http://plantasflorezmedina.wordpress.com/
1. CONCEPCION DEL PRODUCTO
1.1. Reconocimiento de las necesidades sociales o ingenieriles
Los biocombustibles, básicamente bioetanol, son obtenidos a partir de material
vegetal, particularmente productos ricos en sacarosa, almidón o celulosa como lo
es la yuca.
El almidón líquido de la yuca puede ser fermentado mediante la utilización de
levaduras como Endomycopsis fibuligera en combinación con cultivos bacterianos
de Zymomonas mobilis en dos a cuatro días. Se estima que a través de este
proceso se puede llegar a obtener hasta 280 litros de etanol al 96%, a partir de una
tonelada de yuca con un 30% de almidón. En términos agronómicos, la yuca es
altamente resistente a las sequías, en donde con una precipitación mínima de 500
mm/año se logran obtener buenas producciones. El almidón es un producto de
reserva alimenticia predominante en las plantas. El almidón es sintetizado y
almacenado en plastidios, ya sea de manera temporal en cloroplastos o a largo
plazo en amiloplastos densamente ubicados en órganos de almacenamiento como
raíces o semillas. Químicamente el almidón es un polisacárido que resulta de la
polimerización de moléculas de glucosa. El almidón se obtiene exclusivamente de
los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de carbono que toman de la
atmósfera y del agua que toman del suelo.
1.2. Soluciones para Satisfacer las necesidades
El diverso número de fuentes para la obtención de biocombustibles hace que esta
industria tenga cierta capacidad de elegir entre las diferentes opciones de cultivo,
basada en las condiciones agronómicas de la zona a cultivar, así como en el
comportamiento del mercado y en la efectividad para la obtención del producto final
a partir del material no procesado.
El gran auge actual en el uso de biocombustibles como fuente energética se
fundamenta en los beneficios de éstos a nivel ambiental y económico, global y
regional. Desde el punto de vista ambiental, una de las ventajas del uso de los
biocombustibles es la disminución del efecto invernadero ocasionado por las
emisiones de CO2, ya que reduce las emisiones de monóxido de carbono (CO) e
hidrocarburos totales de los gases de escape de los vehículos. Cuando se emplean
combustibles fósiles, el carbón secuestrado por millones de años es liberado a la
atmósfera donde éste se acumula, mientras que la transición hacia el uso de

3. biocombustibles permitiría que la producción fotosintética de nueva biomasa
incorporara un gran porcentaje del dióxido de carbono liberado cuando el bioetanol
es consumido. Un análisis ha revelado que la emisión de CO2 liberado por el
bioetanol puede ser 85% menor que el producido por la combustión de la gasolina,
aunque dichas estimaciones varían ampliamente dependiendo del cultivo, del tipo
de combustible y de la tecnología de conversión utilizada.
La industria de los biocombustibles permitirá generar una gran cantidad de empleos
nuevos que redundará en un fuerte impacto social. El desarrollo de la agricultura se
beneficiará de la industria de la producción de biocombustibles, y proveerá a los
campesinos de una nueva fuente de ingresos y estabilidad laboral que ayudará a
reducir los problemas de desempleo.
1.3. Requerimientos Legales
 La política de sustitución de combustibles fósiles por alcohol carburante mediante
una mezcla que para el 2015 debe alcanzar el 15% según lo señalado en las leyes
693 de 2001 y 939 del 2004, obliga el rápido avance del conocimiento entorno a los
procesos de producción de agrocombustibles utilizados en Colombia.
 Son varias las entidades dedicadas al estudio e investigación minuciosa de los
agrocombustibles, en ellas que apoyó este estudio: la Corporación Colombiana de
Investigación Agropecuaria (Corpoica), la Federación Nacional de Biocombustibles,
la Corporación para el Desarrollo Industrial de la Biotecnología y Producción más
Limpia (Corpodib), el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial,
Colciencias y Fedepalma, entre otras. Los asuntos que ocupan la atención de estas
instituciones se relacionan con los niveles de consumo de energía, el
comportamiento de la producción de petróleo, los antecedentes y problemáticas
asociados al tema, los procesos de transformación, las tecnologías, los campos de
aplicación, son algunos de los proyectos en curso.
 Ley 693/2001, que hace obligatoria la mezcla de productos oxigenados con la
gasolina, se dictan normas sobre el uso de alcoholes carburantes.
 Ley 788/2002, que otorga exenciones tributarias a la producción de alcohol
carburante
 Ley 939/2004, por la cual se estimula la producción y comercialización de
biocombustibles de origen vegetal o animal para uso en Motores diesel.
 Decreto 383/2007, modificado parcialmente por el Decreto 4051 de 2007, que
establece estímulos para la implementación de zonas francas para proyectos
agroindustriales en materia de biocombustibles.
 Decreto 2629/2007, por medio del cual se dictan disposiciones para promover el uso
de biocombustibles en el país, así comomedidas aplicables a los vehículos y demás
artefactos a motor.
1.4. Datos del producto y proyección.

4. En cuanto a rendimientos de producción, existen datos variables dependiendo de las
variedades de yuca cultivadas y de las condiciones agro-ecológicas.
 En Nigeria se han reportado rendimientos de 10,67 ton/ha de raíces frescas
mientras que en Brasil y Tailandia se han reportado rendimientos de 13,45 ton/h y
de 16,84 ton/ha respectivamente.
 En Colombia se han reportado producciones en cultivos comerciales de 15-20
ton/ha. Cabe anotar que los valores de producción a nivel experimental pueden
llegar hasta 80 ton/ha, sin embargo esta alta productividad aún no ha podido ser
trasladada a los campos de cultivo.
 En términos de rendimientos en litro de alcohol por hectárea de producto se observa
que mientras en caña de azúcar se obtienen 75 litros de etanol a partir de una
tonelada, en yuca se obtienen 200 litros.
 En términos generales, el rendimiento en litros por hectárea por año empleando
caña de azúcar es de 4900 L ha-1
año-1
, mientras que en yuca es de 6000 L ha-1
año-
1
demostrando el alto potencial de la yuca para producir alcohol carburante.
 La utilización de la yuca para producir bioetanol es el impacto social que puede
generar. Se ha estimado que mientras que en cultivos de maíz se genera un empleo
por cada 2,43 ha, en yuca se genera el mismo empleo por cada 1,66 ha (Ministerio
de Minas, 2007).
 Producción Mundial
1.5. Referencias bibliográficas

5.  http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:9V7QQtA2Nd8J:www.rev
istas.unal.edu.co/index.php/actabiol/article/view/13940/14661+&cd=2&hl=es-
419&ct=clnk&gl=co
 http://www.agronet.gov.co/www/docs_si2/2006718143257_Yuca%20en%20pruduc
cion%20de%20etanol.pdf
2. RECOLECCONDE DATOS GENERALES
El bioetanol se produce por fermentación del azúcar contenido en la materia orgánica de
plantas. Se obtiene con aproximadamente 5% de agua, luego de deshidratación se puede
utilizar como combustible.
Mezclado con gasolina produce u biocombustible de alto poder energético con
características similares a la gasolina pero con reducción de emisiones contaminantes en
los motores tradicionales de combustión.
El bioetanol es posible que sustituya totalmente los combustibles fósiles, pero si
complementarlos en mezclas y así reducir la dependencia del petróleo.
Ventajas del uso de bioetanol
 Fuente renovable de combustible
 Fuente limpia de combustible
 Aumento del octano del combustible a bajo costo
 Utilizable en todos los vehículo
 Fácil de producir y almacenar
 Emisión 40-80% menos de gases invernadero a cambio de los combustibles fósiles
 Reducción de formación de lluvia acida
 No contamina el agua
2.1. Reacciones químicas posibles
Proceso de producción de Bioetanol a partir de la yuca
 Cosecha: La yuca se cosecha en forma manual y se transporta en cajas hasta la
planta de secado en vehículos de tracción animal o motorizado. La calidad de las
raíces, expresada en términos de contenido de materia seca, es una característica
que depende no sólo de la variedad y de las condiciones climáticas y edafológicas
del lugar, sino del período vegetativo y del estado fitosanitario del cultivo en el
momento de la cosecha.
 Lavado: si las raíces tienen tierra adherida, el producto final resultará con alto
contenido de cenizas, especialmente de sílice, que reduce de manera notoria su
calidad. Generalmente esto ocurre durante épocas lluviosas y en suelos pesados,

6. en ese caso hay que lavarlas. Además esta operación permite detectar la presencia
de pudriciones, piedras, etc. que podrían afectar la calidad del producto final.
 Descortizado:la eliminación de la cáscarase hace si se va a elaborar harina blanca,
si se desea integral no se pela. El pelado puede hacerse con equipos abrasivos o
bien manualmente con cuchillos.
 Rallado: esta operación permite liberar los gránulos de almidón contenidos en las
células de la pulpa. El rallado se realiza en seco en un tambor de madera que consta
de una lámina perforada; este se encuentra en un cajón donde origina un punto de
corte con la madera, el cual produce una masa rallada fina o áspera dependiendo de
la abertura entre el tambor y el cajón de madera. El rendimiento promedio del equipo
es de 1 TM/h de yuca.
 Tamizado: en esta etapa se obtienen la "lechada", que es el almidón en suspensión
en el agua de colado, y como subproducto "afrecho", con alto contenido en fibras,
el cual es secado al sol y utilizado en la alimentación animal.
 Sedimentación: de esta etapa, se obtienen el almidón sedimentado y un segundo
subproducto la "mancha", con alto contenido de proteína. La sedimentación se realiza
en tanques revestidos con azulejo. Una vez que el almidón ha sedimentado (6-24
horas), se retiran el agua sobrenadante y la mancha que queda en la superficie del
almidón.
 Secado: se seca al sol hasta obtener una humedad entre 10 y 15%.
 Hidrolisis química: se realiza la hidrolisis acida por acción del HCl a 100% produce
una hidrolisis total del almidón y forma glucosa, maltosa e isomaltosa.
 Hidrolisis enzimática: por acción de la enzima alfa milasa produce una hidrolisis
parcial produciendo maltosa, glucosa y dextrina limite que es una cadena ramificada
y para poder romperla se necesita de α-1,6 glucosidasa.
2( 𝐶6 𝐻10 𝑂5)4 + 𝑛𝐻2 𝑂 𝑛𝐶12 𝐻22 𝑂11
 Fermentación: es un proceso anaeróbico realizado por las levaduras del cual se
obtiene el alcohol.
𝐶6 𝐻12 𝑂6 2𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2 + 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟
 Destilación: es la operación de separar los diferentes componentes líquidos de una
mezcla (etanol/agua). La vinaza resulta como desecho de la destilación del mosto
fermentado. Sus características básicas incluyen partículas en suspensión.
2.2. Diagrama de bloques

8. 2.3. Criterios de selección de la reacción para el proceso
Para definir la reacción del proceso solo se tendrá en cuenta el proceso de hidrolisis debido
a que el resto de operaciones son el mismo camino para la obtención del bioetanol.
Ya que la hidrolisis se puede realizar tanto por el camino de hidrolisis química como
hidrolisis enzimática se escoge la hidrolisis química ya que se efectúa con ácido clorhídrico
y sulfúrico haciendo que la reacción sea mucho más rápida y se le aplica calor facilitando
el rompimiento de los enlaces glucosidicos.
𝐶6 𝐻12 𝑂6
2𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻
HIDROLISIS

9. 3. RECOLECCION DE DATOS TECNICOS ESPECIFICOS
3.1. MATERIA PRIMA:
Para la producción de Bioetanol a partir de yuca se debe conocer en primera instancia
la taxonomía de la materia prima.
Taxonomía de la Yuca (tomada de Domínguez, 1996).
División Esperatophyta
Subdivisión Angiospermae
Clase Dicotiledoneae
Subclase: Archiclamydea
Orden Geranielaes o Euphorbiales
Familia Euphorbiaceae
Subfamilia Crotonidae
Tribu Manihoteae
Genero Manihot
Especie Esculenya Crantz
La yuca se considera la cuarta fuente de calorías en la alimentación humana, producida
en el trópico después del arroz, maíz y caña de azúcar, en la actualidad se cultiva en
más de 80 países.
YUCA AMARGA: recibe este nombre debido a su contenido de ácido cianhídrico libre
y de cianoglucosidos. La yuca amarga posee aproximadamente 30 (p/p) de almidón y
un contenido de humedad del 53%.
El ácido cianhídrico se halla en mayor concentración en la corteza de la raíz; también
se encuentra e menores cantidades en las hojas y en otros órganos de la planta. En las
hojas adultas el contenido de ácido cianhídrico es de 41 mg d HCN/Kg de yuca, en el
tallo leñoso adulto el contenido s de 13mg de HCN/Kg de yuca, en los tallos verdes el
contenido es de 26mg de HCN/Kg de yuca, la raíz el contenido es de 53 mg hasta
1000mg de HCN/Kg de yuca (Moltaldo, 1996).
CONDICIONES DE CULTIVO Y SU SIEMBRA

10. En general la yuca se considera como un cultivo rustico que crece relativamente bien en
suelos pobres sin la aplicación de grandes cantidades de fertilizantes. Aunque la yuca
extrae grandes cantidades de K del suelo a comparación del maíz, caña de azúcar, banano
y repollo, la yuca no es el cultivo que más agota el suelo por tonelada producida. Otro factor
que afecta la fertilidad del suelo es la erosión, ya que la yuca tiende a aumentarla.
La yuca sembrada tradicionalmente en Colombia (aproximadamente 300.000 Ha) por su
adaptabilidad a la variedad de suelos y clima, desempeñan un papel importante para el
país. En condiciones experimentales y en monocultivos, la yuca rinde hasta 90 Ton/Ha de
raíces.Sin embargo en condiciones reales (Suelos marginales, climas severos y asociación
de cultivos) es de 9,8 Ton/Ha en el mundo, 12,4Ton/Ha en América Latina.
Con una tonelada de yuca fresca se pueden obtener 280Kg de harina o 230Kg de almidón
o 170L de alcohol. Actualmente en Colombia se implementan cultivos industriales con
clones de yuca donde se han alcanzado rendimiento de 84 Ton/Ha.
PRODUCCIÓN AREAY RENDIMENTO DE LA YUCA.
La producción mundial de la yuca durante los últimos años ha sido estable, el continente
que produce mayor cantidad de yuca es África con aproximadamente el 54% de la
producción mundial, seguido por Asia con un 28%.
En América Latina el principal productor es Brasil con un 12,5% del total mundial, le siguen
en importancia Paraguay y Colombia respectivamente (Boletín CCI, 1999).
En Colombia la yuca es un cultivo típico campesino con un promedio de área sembrado de
1 a 5 hectáreas, con sistemas de producción atrasados.
Tabla 1. Pronostico de Producción en el Departamento de Santander (tomado del
Ministerio de Agricultura 2001)
Tabla 2. Producción Mundial de Yuca (tomado de la corporación Colombiana
Internacional)

11. Tabla 3. COLOMBIA. PRODUCCION Y VENTAS DE ARTICULOS DURANTE EL AÑO Y
EXISTENCIAS DE PRODUCTOS TERMINADOS A 31 DE DICIEMBRE TOTAL
NACIONAL 2011 (tomado del DANE)
Tabla 4. COLOMBIA MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y EMPAQUES CONSUMIDOS
Y COMPRADOS, SEGUN TIPO DE ARTICULO TOTAL NACIONAL 2011 (tomado del
DANE)
A partir del almidón presente en la yuca se puede producir alcohol carburante. El
almidón líquido de la yuca puede serfermentado mediante la utilización de levaduras
como Endomycopsis fibuligera en combinación con cultivos bacterianos de
Zymomonas mobilis en dos a cuatro días (Amutha y Gunasekaran, 2001).
Se estima que a través de este proceso se puede llegar a obtener hasta 280 litros
de etanol al 96%, a partir de una tonelada de yuca con un 30% de almidón (FAO,
ARTICULOS (CON
PRODUCCION SUPERIOR
A $ 5.000.000 DURANTE
EL AÑO)
UNIDAD DE
MEDIDA
PRODUCCION
CANTIDAD
PRODUCCION
VALOR TOTAL
VENTAS
CANTIDAD
VENTAS
VALOR
TOTAL
VALOR DE
VENTAS AL
EXTERIOR
CANTIDAD EN
EXISTENCIAS A 31
DE DICIEMBRE
Almidon de yuca kg 2.364.586 3.829.011 3.083.824 5.117.244 31.775 1.365.749
ARTICULOS (CON
CONSUMO SUPERIOR A $
3.000.000 DURANTE EL
AÑO)
UNIDAD DE
MEDIDA
CONSUMO
CANTIDAD
VALOR
CONSUMO
%
CONSUMO
ORIGEN
EXTRANJE
RO
COMPRAS
CANTIDAD
COMPRAS
VALOR EN EL
EXTERIOR
COMPRAS VALOR
TOTAL NAL Y EXT
Yuca kg 29.029.388 11.056.514 (-) 30.144.462 (-) 11.556.994
Almidon de yuca kg 6.596.455 14.239.645 3,37 6.398.972 520.860 13.734.018

12. 2006). Las ventajas comparativas del empleo del almidón de yuca para la
producción de bioetanol son diversas.
La yuca tiene una alta tasa de asimilación de carbono fotosintético, particularmente
inusual para plantas de metabolismo C3, alcanzando valores de 43 umol CO2/m2/s,
igualmente posee una alta temperatura óptima para la fotosíntesis (45 oC). Se ha
reportado que la yuca presenta una de las mayores tasas de asimilación de CO2 a
sacarosa dentro de los vegetales (Angelov et ál., 1993; Edwards et ál., 1990). En
términos agronómicos, la yuca es altamente resistente a las sequías, en donde con
una precipitación mínima de 500 mm/año se logran obtener buenas producciones.
El cultivo de yuca genera una alta producción en suelos degradados y se adapta a
todos los tipos de suelos a excepción de los fangosos, al igual que tolera bien los
altos niveles de aluminio y manganeso, que son propios de los suelos de la mayoría
de las sabanas tropicales y que resultan tóxicos para la mayoría de las plantas. La
yuca presenta además una alta flexibilidad en el momentode la plantación y cosecha
(Ceballos, 2002). En cuanto a rendimientos de producción, existen datos variables
dependiendo de las variedades de yuca cultivadas y de las condiciones agro-
ecológicas. En Nigeria se han reportado rendimientos de 10,67 ton/ha de raíces
frescas mientras que en Brasil y Tailandia se han reportado rendimientos de 13,45
ton/ha y de 16,84 ton/ha respectivamente (Ospina et ál., 2002). En Colombia se han
reportado producciones en cultivos comerciales de 15-20 ton/ha. Cabe anotar que
los valores de producción a nivel experimental pueden llegar hasta 80 ton/ha, sin
embargo esta alta productividad aún no ha podido ser trasladada a los campos de
cultivo. En términos de rendimientos en litro de alcohol por hectárea de producto se
observa que mientras en caña de azúcar se obtienen 75 litros de etanol a partir de
una tonelada, en yuca se obtienen 200 litros. En términos generales, el rendimiento
en litros por hectárea por año empleando caña de azúcar es de 4900 L ha-1 año-1,
mientras que en yuca es de 6000 L ha-1 año-1 demostrando el alto potencial de la
yuca para producir alcohol carburante (Jansson et ál., 2009). Otro aspecto
importante de la utilización de la yuca para producir bioetanol es el impacto social
que puede generar. Se ha estimado que mientras que en cultivos de maíz se genera
un empleo por cada 2,43 ha, en yuca se genera el mismo empleo por cada 1,66 ha
(Ministerio de Minas, 2007) . Esto permite una mejora en las condiciones del sector
rural en Colombia, incentivando el desarrollo agrícola e incluso impulsando las
políticas de reemplazo de cultivos ilícitos.
El potencial del cultivo de yuca como fuente de biocombustibles se ve reflejado en
los planes que diferentes países han planteado para su utilización. Este es el caso
de China, Tailandia y Nigeria, los cuales han llevado a cabo diversos estudios de
viabilidad de producción de etanol a partir de yuca, encontrando que su
implementación tendría efectos favorables tanto a nivel de producción de energía,
como de disminución en la emisión de CO2 (Dai et ál., 2006; Nguyen et ál., 2007;
Leng et ál., 2008; Nguyen y Gheewala, 2008)
ALMIDON

13. El almidón se halla en forma de granulo con la forma y tamaño específicos de la
planta, por lo que un análisis microscópico es muy útil para confirmar el origen del
almidón; ayudando a determinar la presencia de materiales extraños, afrecho,
insectos o residuos de estos (Bernal -1994).
El almidón es un producto de reserva alimenticia predominante en las plantas. El
almidón es sintetizado y almacenado en plastidios, ya sea de manera temporal en
cloroplastos o a largo plazo en amiloplastos densamente ubicados en órganos de
almacenamiento como raíces o semillas. Químicamente el almidón es un
polisacárido que resulta de la polimerización de moléculas de glucosa (Ball y Morell,
2003). El almidón se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a
partir del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del
suelo. Durante este proceso la energía solar se transforma y se almacena en forma
de glucosa (Martin y Smith, 1995). El almidón está formado por dos tipos de
polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina. En casos como el de los
cereales, el almidón puede contener componentes menores tales como lípidos. La
composición de amilosa y amilopectina es el factor principal que le confiere las
propiedades funcionales al almidón. Estos polímeros de glucosa se encuentran en
proporciones diferentes dependiendo de la fuente de obtención del almidón y de
diversas variables ambientales (Kossmanny Lloyd, 2000). La amilosa es el producto
de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos α(1,4).
El polímero resultante está formado por cadenas lineales largas de 200-2500
unidades. La amilosa es un α-D-(1,4)-glucanocuya unidad repetitiva es la α-maltosa.
La amilosa tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal,
en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de
la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que
los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los
almidones contienen alrededor de 25% de amilosa. La amilopectina se diferencia de
la amilosa en que contiene ramificaciones adicionales que le dan una estructura
molecular similar a la arquitectura de un árbol; las ramas están unidas al tronco
central (semejante a la amilosa) por enlaces α-D-(1,6), localizadas cada 15-25
unidades lineales de glucosa (Fig. 2). La amilopectina constituye alrededor del 75%
de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos
exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos (Smith et ál., 1997).
El almidón se presenta como un conjunto de gránulos o partículas, estos gránulos
son relativamente densos e insolubles en agua fría, aunque pueden dar lugar a
suspensiones cuando se dispersan en el agua (Smith et ál., 1997).

14. Cuando los gránulos están intactos, son solubles en agua fría, si su membrana
externa se rompe al ser molidos, estos gránulos se hinchan en agua fría y si se
calienta por encima de 55°C forma un gel en la siguiente tabla se pueden observar
algunas propiedades del almidón.
PROPIEDADES DEL ALMIDON
El almidón es un polvo blanco, amorfo, plástico cuya densidad es de 1,6g/ml que se
caracterizapor un brillo peculiar. Es insoluble en agua, alcohol y éter. Químicamente
es un hidrato del Carbono (oxigeno, nitrógeno y carbono), u procedencia se

15. distingue por el tamaño y la forma de los granos. En el caso de la yuca encontramos
almidones de gránulos truncos en un extremo (grupo del Sagú presentando un %
de peso de almidón de 38-80%)
ESTRUCTURAY COMPOSICION
Los almidones tienen formula química empírica (C6H10O5)n el factor n tiene por lo
menos un valor iguala a 4 hasta llegar a 10 o más átomos de carbono. Del granulo
del almidón se pueden distinguir:
1. Envoltura de amilopectina y amilosa o un almidón menos soluble y que contiene
un éster fosfórico, el cual es un éster amilo fosfórico. Es difícilmente atacada por
enzimas, necesitando para ello un calentamiento con dicho calentamiento forma
una pasta y con una solución alcohólica de yodo-yoduro da una coloración
violeta.
2. La segunda parte es una sustancia inerte firmada por betaamilosa, granulosa o
beta almidón esta parte es más soluble que la anterior y no forma una pasta ni
da color con el yodo-yoduro.
3.2. ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO RENDIMIENTO, PROPIEDADES
FISICOQUÍMICAS EFECTOS DE ALMACENAMIENTO.
Se denomina corrientemente alcohol. También llamado etanol, alcohol etílico, está
compuesto por carbono ©, Hidrogeno (H) y Oxigeno (O). La molécula del alcohol etílico
eta formada por átomos de carbono y cinco átomos de hidrogeno formando el etilo, y
un átomo de hidrógeno y uno de oxigeno formando el oxhidrilo, con formula química
C2H5OH. No se encuentra en estado natural en grandes cantidades y las pequeñas
porciones que se pueden hallar son de frutos que proceden de la fermentación
espontanea de los azucares que entran en su composición; en cantidades mínimas
también se encuentra en la atmosfera y el agua de algunos manantiales, así como
también en ciertos terrenos ricos en humus.
3.2.1. Composición, Propiedades físicas y químicas.
Su composición es la siguiente
Composición (%)
Carbono 52.15
Oxigeno 34.73
Hidrogeno 13.12
Fuente: TORRES, Luis Antonio TESIS” Estudio de factibilidad para producir alcohol etílico
a partir de yuca”, 1983.

16. Su grupo funcional es el hidroxilo, directamente unido a un carbono. Las propiedades físicas
y químicas se muestran a continuación:
Punto de fusión -112°C
Punto de ebullición (1 atmosfera) 78.84 °C
Densidad (15°C) 794.3kg/m3
Peso Molecular 46.07kg/Kmol
Poder Calorífico 7099 Kcal/Kg
Fuente: TORRES, Luis Antonio TESIS” Estudio de factibilidad para producir alcohol etílico
a partir de yuca”, 1983.
Oxidando los alcoholes se forman aldehídos y si este proceso continua se forman ácidos.
El alcohol es un líquido claro, incoloro de olor aromático reacción neutra sabor ardiente.
Debido a que por ser higroscópico quita a las mucosas la humedad. Es soluble en el agua
en toda proporción, con desprendimiento de calor; arde con llama azul poco luminosa pero
muy caliente después del agua uno de los disolventes más empleados tomado puro o
diluido en grandes proporciones es toxico.
3.3. CÁLCULO DE CAUDALES Y CONDICIONES DE TEMPERATURA, PRESIÓN Y
COMPOSICIÓN DE LAS CORRIENTES POR LOS BALANCES DE MATERIA Y
ENERGÍACOMPLETOS.
El almidón de yuca se utiliza como sustrato para la obtención. Las condiciones de
operación son las siguientes:
OPERACION TEMPERATURA pH DOSIS
LICUEFACCION 83°C 5.5
Enzima 0.5mL/L Liquozyme (α
amilasa), agitación 400 rpm
SACARIFICACION 60°C 4.5
Enzima 1.5 mL/L Spirizyme fuel
(glucoamilasa), agitación 400 rpm
FERMENTACION
ALCOHOLICA
30°C 4.5
Inoculo 8 g/L en peso seco,
agitación 400 rpm
Preparación de la dispersión de almidón
Se toman 2 Kg de almidón de yuca refinado, con una humedad del 10%, y se dispersan en
frío en 3.5 litros de agua potable, hasta alcanzar un volumen final de 5 litros. Se ajusta el
pH con HCl 1N hasta un valor de 5.5. Se ajusta la concentraciónde Ca 2+
a 30 ppm mediante
la adición de CaCl2 2H20 grado analítico. La mezcla anterior se transfiere a un biorreactor
B Braund de 5 litros, con control de temperatura, pH y velocidad de agitación con precisión
de 0.1 ° C, 0.01 y 1 rpm, respectivamente.

17. Proceso de licuefacción
Se adicionan al biorreactor 2.5 ml de enzima Liquozyme SC, a la temperatura de la
dispersión de almidón (25.0 ± 0.1 º C). Se inicia el calentamiento del medio de licuefacción
en el biorreactor con agitación de 400 ± 1 rpm, con la ayuda de un baño termostatado que
bombea agua en la chaqueta a una temperatura de 90.0 ±0.1 ° C. La temperatura de
equilibrio del sistema de licuefacción se mantiene a 83.0 ± 1.0 ° C. La cinética de
licuefacción se monitorea a partir del momentoen que se alcanza el equilibrio térmico desde
este momento semonitorea la concentraciónde azúcares reductores por el método de DNS
(Acido 3,5 Dinitrosalicilico), por espacio de dos horas, a intervalos de 0.5 horas.
Proceso de sacarificación
Después de dos horas de licuefacción, la temperatura y pH se ajustan dando por finalizado
el proceso de licuefacción. El pH se ajusta a un valor de 4.50 ± 0.01 con HCL 1.0 N y la
temperatura se lleva a 60.0 ± 0.1 ° C, por medio de enfriamiento con agua a través de la
chaqueta. Se toman datos del proceso para definir los tiempos de calentamiento y
enfriamiento en los procesos de licuefacción y sacarificación. Una vez se ajustan los
parámetros de pH y T, se transfieren 7.5 ml de la enzima Spirizyme fuel. La cinética del
proceso se sigue por espacio de 20 horas. La concentración de glucosa y azúcares
reductores se determina cada tres horas.
Proceso de fermentación
Concluido el proceso de sacarificación, la concentración de glucosa se austa a 200 g/L
mediante dilución con agua potable, la temperatura a 30.0 ± 0.1 ° C con ayuda del sistema
de refrigeración del biorreactor y el pH a 4.50 ± 0.01 mediante la adición de HCl 1.0 N. el
medio fermentativo se suplementa con (NH4)2HPO4, MgSO4.7H20 y KH2PO4 en
concentraciones de 6 g/l, 2 g/l y 3 g/l, respectivamente. El inoculo se prepara mediante la
activación en 500 mL del medio fermentativo, de 40 g de levadura Saccharomyces
cerevisiae durante cuatro horas en un agitador a 110.0 ± 1 rpm y a una temperatura de 30.0
± 0.1 ° C.
Después de la inoculación fueron evaluadas las concentraciones de biomasa por la técnica
de peso seco, etanol y glucosa por cromatografía liquida de alto rendimiento.
 Características de la levadura
Composición
Humedad: 7.5%-9%
Solidos: 95%-92.5%
Almacenamiento Debe almacenarse cerrada en lugar seco
y fresco entre 15°C y 25°C
Vida Útil
Seis meses en condiciones óptimas de
almacenamiento
 Balance de materia
Con el balance de masa además de ayudarnos a evaluar las perdidas, nos permite
establecer las dimensiones de los equipos, sus costos y determinar la cantidad de alcohol
que se produce a escala industrial.

18. a) Lavado
Mo= cantidad de yuca entrada=130700 Kg
Mp=cantidad de yuca perdida=1798 Kg
Xp=porcentaje de perdidas=1.37%
M1= cantidad de yuca
V= volumen de agua utilizada en el lavado= 169910 L
Mo- Mp= M1
130700 kg-1798 kg=128.902kg
b) Rallado
M1= cantidad de yuca = 128.902 kg
V=volumen usado en el rallado=11.984 L
11984𝐿 (
𝑎𝑔𝑢𝑎
100𝑘𝑔
) ∗ 968𝑘𝑔 = 11600𝐿 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ (
1𝑘𝑔
𝐿
) = 11600𝑘𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎
M2=yuca + agua = 140502 kg
c) Tamizado
M2=yuca + agua = 140502 kg
V=cantidad de agua utilizada en el tamizado=23813 L
Donde por se usa 5.9 ml por cada gramo de almidón
d) Hidrolisis
M = 140502 kg
M enzima= masa enzima
0.88 litros de emzima por tonelada de yuca seca
𝑥 =
0.88 𝐿 ∗ 128902 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑦𝑢𝑐𝑎
130700 𝑘𝑔 𝑦𝑢𝑐𝑎
= 0.87 𝐿 ∗ 1.15
𝑘𝑔
𝐿
= 1𝑘𝑔
M yuca+ M enzima= M total glucosa
140502 kg + 1 kg =140503 kg
e) Fermentación
M=140503 kg
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 ∗
44 𝑔 𝐶𝑂2
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2
= 44 𝑔 𝐶𝑂2

19. 1 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 ∗
180 𝑔 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
1 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
= 100 𝑔 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
44 𝑘𝑔 𝐶𝑂2
180 𝑘𝑔 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
∗ 140503 = 34345 𝑘𝑔 𝐶𝑂2
 Balance de energía
Humedad de la yuca = 65%
Proteína de la yuca = 1.10%
Cenizas de la yuca = 0.7%
Cp = 1.549Xpt + 0.8947 Xcez + 4.187XH2O
= 1.549(0.011) + 0.847(0.007) + 4.187(0.65)=2.74KJ/kg ºC
Donde
Xpt= calor especifico de las proteínas
Xcez=calor especifico de las cenizas
XH2O=calor especifico del agua
𝑄𝑦𝑢𝑐𝑎 = 130700𝑘𝑔 ∗ 2.74
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
∗ (90º𝐶 − 83º𝐶) = 250682 𝐾𝐽
𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎 = 16450𝑘𝑔 ∗ 4.187
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
∗ (90º𝐶 − 83º𝐶) = 482133 𝐾𝐽
f) Hidrolisis
Cp dextrinas= 0.291+0.009t (cal/grºC)
Cp=0.291+0.0096(90)=1.159 (cal/grºC)*4.187 J/1 cal = 4.85 KJ/kgºC
𝑄 = 140502 𝑘𝑔 ∗ 4.85
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
∗ (60º𝐶 − 90º𝐶) = −681404
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
Se desprecia el aporte calórico de la enzima por su pequeña composición dentro de
la mezcla
g) Fermentación
𝐶𝑝 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 = 139
𝑐𝑎𝑙
𝑔𝑟 º𝐶
∗
4.187
1 𝑐𝑎𝑙
= 581.83
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
𝑄 = 140503𝑘𝑔 ∗ 581.83
𝐾𝐽
𝑘𝑔º𝐶
∗ (30º𝐶 − 60º𝐶) = −452.465.814 𝐾𝐽

20. 3.4. TERMODINÁMICA Y CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
INVOLUCRADAS (EQUILIBRIO, RENDIMIENTO, VELOCIDADES,
CONDICIONES ÓPTIMAS)
Como aviamos mencionado anteriormente en las reacciones presentes de en el proceso de
producción de bioetanol a partir de la yuca, podemos decir que a partir de la reacción de la
hidrolisis enzimática del almidón:
La hidrólisis es el proceso químico en el cual una molécula es separada en dos partes por
la adición de una molécula de agua. La reacción se lleva a cabo cuando uno de los
fragmentos del par molecular gana una molécula de hidrogeno (H+) mientras que el otro
grupo recibe un grupo hidroxilo (OH-).
𝐴𝐵 + 𝐻2 𝑂 𝐴𝐻 + 𝐵𝑂𝐻
Las reacciones de hidrólisis se basan en el rompimiento de tres tipos principales de
macromoléculas que son los polipéptidos, los polisacáridos y los ácidos nucleicos. Cuando
la molécula está compuesta por almidón el polisacárido es fraccionado en unidades de
menor tamaño llamadas dextrinas que son cuantificadas por diferentes métodos como el
número de dextrosas equivalentes.
Hidrolisis Almidón
Las variables que más influyen en la cinética de reacción del almidón son el tipo de
catalizador, la temperatura de proceso, la relación sólido – líquido, el diámetro y
cristalinidad de la partícula las cuales involucran la relación de amilosa/amilopectina, y
el contenido de lípidos y proteínas.
La reacción de hidrolisis se puede representar por una ecuación reversible de tipo acido
base.
Catalizadores
Existen dos clases de catalizadores utilizados industrialmente para la realización de la
hidrolisis, el que se va a utilizar un agente enzimático, este es conocido como un

21. catalizador biológico el cual afecta el curso y la velocidad de una reacción sin afectar el
equilibrio ni la morfología de la proteína. La reacción se lleva a cabo en el centro activo
o cavidad catalítica la cual se une específicamente al sustrato llevando a cabo la
reacción en un complejo enzima-sustrato lo que permite una alta selectividad de
sustratos y productos. Estos agentes enzimáticos son producido por bacterias, hongos,
animales y humanos los cuales convierten la estructura semi-cristalina del polisacárido
en formas amorfas atacando los enlaces 1-4 y 1-6 dividiendo la estructura en dextrinas
de diferentes pesos moleculares como la glucosa y la maltosa.
 Amilasa
Las amilasas son el grupo de enzimas que degradan el almidón, los glicógenos y
los oligosacáridos de manera aleatoria liberando grupos de sacáridos de menor
peso molecular.
Estas enzimas hidrolizan los enlaces α 1-4 de los α glucanos pero no pueden
hidrolizar los enlaces α 1-6, produciendo inicialmente dextrinas de un relativo alto
peso molecular. Tras el avance de la reaccióncatalizada, el grado de polimerización
de las dextrinas decrece gradualmente hasta alcanzar cadenas de maltosa,
maltotriosa, glucosa y oligosacáridos que todavía contienen enlaces α 1-6 con una
configuración de tipo α, esta reducción del polisacárido se expresa físicamente en
la perdida de viscosidad, sin embargo el perfil de composición de los azúcares
obtenidos difiere en gran medida con el origen de la enzima.
Modelo con una constante cinética de primer orden para la dinámica de gelatinización del
almidón, con una constante de velocidad expresada por la ley de Arrhenius con energías
de activación, basadas en la temperatura del agua y el punto de gelatinización de la fuente.
La ecuación que representa este proceso viene dada por la expresión:
Donde rg representa la velocidad de reacción para la gelatinización de almidón, [Ss]
concentración de almidón no gelatinizado, kg el factor pre-exponencial, Eg energía de
activación para la gelatinización de gránulos de almidón, R la constante de gases ideales
(8.31 J/mol K) y T como temperatura. Los valores de la pendiente de los datos
experimentales de Ln(Kg) vs temperatura, darían indicio del valor de la energía de activación
Eg y el factor pre-exponencial kg .
La expresión para la velocidad de reacción para la liberación de unidades de glucosa a
partir de oligosacáridos es:

22. Teniendo en cuenta que la velocidad catalítica es igual al producto de la concentración del
complejo ES y k3; la velocidad de formación de ES es igual al producto de E, S y k1; la
velocidad de descomposición de ES es igual al producto ES por la suma de k2 y k3.
Bajo condiciones de estado estacionario, se igualan las expresiones y se obtiene:
[ES] = Km [E] [S] (2)
Donde,
Km = ( k2 +k3 ) / k1
La velocidad máxima se obtiene cuando los centros de la enzima se encuentran saturados
de sustrato.
V = Vmáx { [S] / ([S] + [Km ] ) }
En este momento la expresión {[S] / ([S] + [Km]) } se aproxima a 1. Se tiene que la velocidad
máxima es aproximadamente:
Vmáx 218.77g / h
Si se tiene en cuenta que cuando Vmáx / 2 se tiene [S] = Km entonces,
V= Vmáx / 2 =109.385 g / h
[S] = Km = 96.4 g / l
3.5. SERVICIOS Y EQUIPOS
Equipo Capacidad
Bascula
Molino 1500Kg/h
Reactor 950 galones (3 reactores)
Tanque lavador de yuca 1500 Kg /h
Destilador 2000 galones
Fermentador 3000 Galones (6
fermentadores
Bombas
 Bascula: con graduación en incrementos de 2Kg: pesa hasta 300Kg

23. 3.5. EQUIPOS Y ACCESORIOS MATERIALES DE CONSTRUCCION
Molino: molino de tres masas de acero inoxidable, provisto de un sistema pelador y un
sistema de ajustes de masas, tiene capacidad nominal de 180Kg/h y una capacidad real de
108Kg/h. posee un motor eléctrico de 0,18KW, 220V, 60Hz y 3HP. La eficiencia de
extracción es del 60% calculado. En él se llevara a cabo a extracción del jugo de caña. En
este caso la yuca será molida en menos de 1 hora.
Tanque Lavador y separador de yuca: el tanque descrito a continuación se diseña con el
objetivo de recibir el producto del molino para que sea lavado y así generar el
desprendimiento del almidón en la yuca. El proceso se llevara a cabo a temperatura
ambiente.
 Dimensionamiento: para lograr la extracción del almidón contenido en la yuca es
importante que el área de contacto entre la yuca y el agua sea amplia; es por esta
razón que el tanque se diseña con una relación entre la altura del líquido y el
diámetro de 0,5. El volumen del tanque es de 1000 litros puesto que todo lo que está
en este tanque pasa al reactor para la sedimentación entonces posee el mismo
volumen del reactor; la función de este tanque es solamente el lavado de la yuca
molida. La forma es un cilindro con fondo toriesfrico para evitar acumulación de
producto presente en las zonas muertas. En esta etapa es importante aclarar que el
proceso debe realizarse en dos lotes debido a que hay un mayor consumo de agua
en el lavado que en la solución a reaccionar. Se debe sedimentar el primer lote en
el reactor, sacar el agua que queda se está sedimentación y agregar el otro lote.
 Diámetro del Tanque: debido a que ya posee el volumen del tanque se halla el
diámetro y la altura del taque así:
𝑉𝑇 =
𝜋
4
∗ 𝐷 𝑟2∗ℎ

24. Como se definio anteriormente la relación entre le diámetro y la altura del liquido es
h/Dr= 0,5 entonces h= 0,5Dr.
Reemplazando se obtiene que
𝑉𝑇 =
0,5 ∗ 𝜋
4
∗ 𝐷 𝑇3
Despejando el diámetro
𝐷
𝑟= √
4∗𝑉 𝐻
0.5∗𝜋
3
= √4∗0,07 𝑚3
0.5∗𝜋
3
=0.563𝑚
La altura del líquido es h=0.5*0.57m = 0.285m
La altura total del tanque (L), se calcula tomando el volumen total del tanque y el
diámetro así:
𝑉𝑇=
𝜋
4
∗𝐷 𝑟2∗𝐿
Entonces la altura del tanque es igual a:
𝐿 =
4 ∗ 𝑉𝑇
𝐷 𝑟2 ∗ 𝜋
=
4 ∗ 1.00 𝑚3
(0.57𝑚)2 ∗ 𝜋)
= 2.233 𝑚
El volumen total del tanque
𝑉𝑇 = 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜+ 𝑉𝑡𝑜𝑟𝑖𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑉𝑇 = 1.00 ∗ 𝐷 𝑟3 = 1.00 ∗ (0.57)3 = 0.185 𝑚3
Entonces el volumen del cilindro es
𝑉𝑐 = 𝑉𝑇 − 𝑉𝑇0 = (1.00 − 0.185) 𝑚3 = 0.815𝑚3
El tanque está provisto de una malla anclada para un diámetro de 0.8382mm (malla 20),
pues el molino elegido muele hasta un diámetro de partícula de 1mm; el cual es el
indicado para separar el almidón de la yuca. Esta malla se encuentra a o centímetros
del borde del tanque y se puede remover con facilidad para su limpieza.
Sobre le tanque es necesario instalar una tubería de agua con pequeñas perforaciones
para el lavado de a yuca.

25. El material del tanque es en acero inoxidable con un espesor de 2mm para poder
incrustar las perforaciones necesarias para colocar la malla; la malla también es en
acero inoxidable.
Reactor: el volumen del reactor es un parámetro que se fija según a producción de
almidón a obtener. En este caso se cuenta con el volumen del fermentador (80.000L) el
cual debe estar a una concentración de almidón de máximo el 20%.teniendo en cuenta
esta información y comparando la cantidad de almidón, se establece una concentración
del 17% de almidón para este volumen de fermentación, esta concentración es la misma
utilizada en el proceso de obtención de alcohol a partir de caña.
El volumen del reactor requerido para producir 130.700 Kg de almidón se calcula
teniendo en rendimiento obtenido de 84 ton/Ha y la estequiometria de la reacción
( 𝐶6 𝐻10 𝑂5) 𝑛 + 𝑛𝐻2𝑂 → 𝑛( 𝐶6 𝐻10 𝑂6)
1 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛 (
1117𝑔 𝑑𝑒 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
1475𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛
) = 0.757 𝑔 𝑑𝑒 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜 =
1.3070 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛
0.757𝑔 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎
𝑔 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑔𝑑𝑜
= 172.655 𝑔
De acuerdo a las condiciones definidas en la etapa experimental, la concentración de
almidón en la carga del reactor es de 200g/L. de esta manera el volumen del reactor
(VR) será igual a:
𝑉𝑅 = (
175.655 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛
200 𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜
) = 863.27 𝐿 = 863 𝐿
La cantidad de yuca necesaria para el proceso se establece de acuerdo a la cantidad
de almidón requerido y el rendimiento obtenido a nivel laboratorio.
 Sistema de calentamiento: para proporcionar el calor al sistema se utiliza una
camisa o chaqueta de calentamiento con agua debido a que esta posee un mejor
coeficiente global de transferencia de calor, que los serpentines externos, además
es de construcción simple y evita acumulación de almidone m la etapa de
licuefacción como ocurriría con los serpentines internos. La transferencia de calor
en este tipo de reactores está regulada por él, en término de la configuración del
recipiente. El tipo de superficie de calentamiento, el tipo de agitador y a su arreglo
dentro de esta, entre otros una estimación preliminar del calor que se transfiere en
la chaqueta esta dad por :
𝑄 = 𝑈 ∗ 𝐴 ∗ ∆𝑇
Dónde:

26. U= coeficiente global de transferencia de calor estimado
A= área de transferencia de calor dada por la geometría del tanque
∆T= Gradiente de temperatura entre la mezcla de reacción y el agua de calentamiento.
El coeficiente global de transferencia de calor es estimado de acuerdo con las tablas
dadas para reactores enchaquetados, en los cuales e flujo de la camisa corresponde a
agua, la sustancia al interior del tanque a una solución acuosa y el material de
construcción de acero inoxidable.
𝑈 = 450
𝐽
𝑚3 − 𝐾 − 𝑠
En cuanto al área de transferencia es el área de un cilindro porque en donde va a estar
ubicada la chaqueta entonces:
𝐴 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑟 ∗ 𝐿 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 0.21𝑚 ∗ 0.73𝑚 = 0,963 𝑚2
El gradiente de temperatura s la diferencia media logarítmica entre el agua de la
chaqueta y el cambio de temperatura que se desea alcanzar en la mezcla:
Temperatura de la chaqueta: 92ºC
Temperatura de la solución 17ºC
Temperatura final de la solución: 86ºC (licuefacción)
L diferencia media logarítmica de temperaturas es:
𝐷𝐿𝑀𝑇 =
(6º𝐶 − 75º𝐶)
ln(
6º𝐶
75º𝐶
)
= 27.32º𝐶 = 300.47𝐾
Bombas: para el acondicionamiento de la planta en necesario instalar dos bombas
adicionales al proceso; la selección de estas bombas depende de las condiciones del
proceso. Debido a que los caudales son pequeños (máximo 180LPM), las presiones
son bajas (presión atmosférica) y no se manejan temperaturas altas (entre 17-70ºC
entre los procesos, es conveniente utilizar bombas centrifugas pues se adapta a este
tipo de proceso y es una de las más económicas
3.7. MANO DE OBRA

27. La mano de obra conforma uno de los rubros más importantes a tener en cuenta dentro de
las organizaciones, debido a la influencia significativa que puede llegar a tener en un
momento dado sobre los costos de un producto o un servicio, es decir, impactando de una
manera positiva o negativa sobre los estados financieros de las organizaciones en variables
como las utilidades, la rentabilidad y el flujo de caja libre entre otras. Es por esto que para
tener en cuenta el personal a emplear en el proceso de producción de bioetanol a partir de
la yuca se tendrá en cuenta las operaciones unitarias que se necesitan para llegar a este
producto.
OPERACIÓN
NUMERO DE
PERSONAS
LAVADO 5
DESCORTIZADO 3
RALLADO 4
TAMIZADO 2
SEDIMENTACION 1
SECADO 2
HIDROLISIS 2
FERMENTACION 2
DESTILACION 2
4. RECOLECCIÓN DE DATOS ECONÓMICOSESPECIFICOS (UN PRODUCTO)
 Costo de materia prima
Nombre del
Insumo
Unidad de
Medida
Cantidad
necesaria
para una
Unidad
Costo
Unitario del
Insumo
Costo Total
YUCA kg 1,647 13,078 $ 21,54
 Costo de equipos
Maquinaria y Equipo Cantidad Valor Total $
equipo lavador pelador de
yuca
1 980000
$ 980.000,00
Molino 1 2389999 $ 2.389.999,00
Tanque lavador 1 14500000 $ 14.500.000,00
tubería en hacer inoxidable 20,1 33500 $ 673.350,00
codos de 90º en acero
inoxidable
16 7500
$ 120.000,00
válvulas 6 52500 $ 315.000,00

28.  Servicios adicionales
Servicio de Agua y Alcantarillado 10.485.432,00
Servicio de Gas 4.305.280,00
Servicio de Energía 10.700.000,00
Servicio de Internet 1.350.000,00
Servicio de Telefonía Fija 450.650,00
Impuestos 4.760.000,00
Papelería 1.740.000,00
TOTAL 33.791.362,00
 Mano de obra
NÚMERO
CARGOS
A
PROVEER
IDENTIFICACIÓN
DEL CARGO
SALARIO
BÁSICO
MENSUAL
PRESTACIONES
SOCIALES
SUBSIDIO
TRANSPORTE
TOTAL
MENSUAL
5 Lavado $ 616.000,00 $ 320.320,00 $ 360.000,00 $ 3.760.320,00
3 Cotizado $ 616.000,00 $ 320.320,00 $ 216.000,00 $ 2.384.320,00
4 rallado $ 600.000,00 $ 312.000,00 $ 288.000,00 $ 3.000.000,00
2 tamizado $ 616.000,00 $ 320.320,00 $ 144.000,00 $ 1.696.320,00
1 sedimentación $ 680.000,00 $ 353.600,00 $ 72.000,00 $ 1.105.600,00
2 secado $ 590.000,00 $ 306.800,00 $ 144.000,00 $ 1.630.800,00
2
hidrolisis
$
1.500.000,00 $ 780.000,00 $ 0,00 $ 3.780.000,00
2
fomentación
$
1.500.000,00 $ 780.000,00 $ 0,00 $ 3.780.000,00
2
destilación
$
1.500.000,00 $ 780.000,00 $ 0,00 $ 3.780.000,00
4.2. Utilidades
Evaluamos el presupuesto de ventas de bioetanol a partir de la yuca en cinco años
SCRIPCIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5 TOTAL
tanol a partir
de yuca
3600000 3888000 4257360 4683096 10349642 26.778.09

29. AL UNIDADES 3.600.000 3.888.000 4.257.360 4.683.096 10.349.642 26.778.09
CIO DE VENTA
UNITARIO 40.560 59.867 69.325 73.346 76.134
AL EN PESOS 146.016.000.000 232.761.185.280 295.143.510.547 343.488.017.574 787.954.642.555 1.805.363.35
También encontramos las pérdidas y ganancias estimadas en un periodo de cinco años
DESCRIPCIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5
VENTAS 146.016.000.000,00 232.761.185.280,00 295.143.510.546,89 343.488.017.574,47 787.954.642.555,49
COSTO DE
VENTAS 7.054.334.803,98 7.194.684.167,40 7.381.302.609,98 7.587.134.878,01 7.861.654.784,24
UTILIDAD BRUTA
EN VENTAS 138.961.665.196,02 225.566.501.112,60 287.762.207.936,92 335.900.882.696,46 780.092.987.771,25
GASTOS DE
ADMINISTRACIÓN 148.749.866,67 154.364.618,67 159.994.671,90 163.521.652,79 169.365.774,15
GASTOS DE
VENTAS 36.400.000,00 36.988.960,00 37.602.008,46 38.240.130,61 38.904.351,95
UTILIDAD O
PERDIDA
OPERACIONAL 138.776.515.329,36 225.375.147.533,93 287.564.611.256,56 335.699.120.913,06 779.884.717.645,15
IMPUESTO DE
RENTA 41.632.954.598,81 67.612.544.260,18 86.269.383.376,97 100.709.736.273,92 233.965.415.293,55
UTILIDAD O
PERDIDADEL
PERIODO 97.143.560.730,55 157.762.603.273,75 201.295.227.879,59 234.989.384.639,14 545.919.302.351,60
4.3. Mercados y Competencia
La escogencia de una u otra materia prima está determinada por las diferencias
competitivas de cada región y por las características de cada cultivo. En la siguiente tabla
se muestra los rendimientos de diferentes materias primas en la producción de
biocombustibles.
También podemos ver en cuanto a Colombia que para la producción de biocombustibles se
ve más reflejado respecto a la caña de azúcar comopodemos ver en la siguiente tabla, esto
quiere decir que la producción de bioetanol a partir de yuca todavía no ha tenido un auge

30. en Colombia siendo importante para nuestra empresa ya que la competencia no es alta en
cuanto al emplear un materia prima coma la yuca.
Pero por otro lado la yuca como materia prima para producción de etanol es importante en
el país, en la siguiente tabla se muestra las metas de área de cultivo y producción de
bioetanol en Colombia.
La siguiente tabla podemos ver una perspectiva general de las principales materias primas
para la producción de biocombustibles en Colombia.
También en esta siguiente grafica se muestra una comparación de la producción de
biocombustibles que está dada básicamente por el etanol y el biodiesel, esta es una
producción mundial desde el año 1991 al 2003.

31. Esa otra grafica representa la producción mundial de alcohol para diferentes usos.
Y por último este oro siguiente grafico representa la producción de etanol en su
comportamiento mundial y los principales actores que participan en la producción de
bioetanol.
Proyección de la demanda de bioetanol
Se muestra el consumo proyectado de bioetanol con el supuesto de la mezcla del 10% en
volumen de gasolina, en el siguiente grafico se muestras las demandas proyectadas, los
volúmenes están expresados en millones de litros por mes.

32. 5. Tablas de Equipos de Procesos
5.1. Procesamiento de Yuca para la producción de Almidón
 Lavado: se realiza para eliminar la tierra e impurezas adheridas a la cascarilla
de las raíces de yuca, se utiliza un lavador pelador cilíndrico. Donde las raíces
de yuca reciben chorros de agua mientras se fricciona unas con otras. La lámina
tiene agujeros rectangulares que permiten la salida de desechos del interior del
tambor. El flujo de agua ayuda desprender las impurezas y la cascarilla de las
raíces.

33. La capacidad de una lavadora peladora depende de su tipo de 1000Kg/h y su
consumo d agua es de menos de 100lt por cada 100gKg de raíces. El tiempo
empleado en cada tanda es de 10 minutos.
 Rallado: en este proceso se liberan los gránulos de almidón contenidos en las
células de la raíz se realiza con un rallador es un cilindro que va montad en un
eje de hierro la velocidad de rotación del cilindro varia de 1200ª 1300 rpm.
 Tamizado: es la operación más lenta de todo el proceso de extracción del
almidón en esta operación sale un subproducto que el conocido como afrecho,
esta operación se realiza en una coladora mecánica para colocar o tamizar la
 masa de yuca rallada.

34.  Sedimentación: cuando la lechada de la yuca rallada sale de la coladora,
contiene almidón fibra fina y materia proteico en suspensión, esta lechada es
conducida a tanques o a canales donde se llaca a cabo la sedimentación del
almidón.
 Hidrolisis
 Fermentación

35.  Destilación
En el caso de la unidad de destilación se trata de una planta destiladora
modificada con baño María (1). Esta unidad está compuesta por balón de
destilación (2), columna de destilación de platos con deflegmador (3),
condensador (4), resistencia calefactora (5) así como toda la grifería necesaria
para el funcionamiento y está completamente entubada. Las denominaciones
T1–T10 indican la posición de cada una de las sondas pirométricas dentro de la
planta.

36. 6. Comercialización
6.1. la producción de etanol en Colombia es de 1.200.000 litros por día en seis refinerías –
cinco (5) en el valle del río Cauca con caña de azúcar y una (1) en el departamento del
Meta con yuca amarga -, con lo cual es posible reemplazar 8,5% de las gasolinas que se
consumen en el país. Igualmente, con la producción de aproximadamente 10.000 barriles
diarios de biodiésel en seis (6) refinerías – tres (3) en la costa Caribe, una (1) en
Barrancabermeja, una (1) en Cundinamarca y una (1) en el departamento del Meta - es
posible sustituir el 9% del diésel consumido, principalmente, en el sistema de transporte
pesado de carga y pasajeros, como de quipos industriales.
En el 2020, la meta es alcanzar mezclas de etanol-gasolina y biodiésel-diésel, del 20%
6.2. Transporte
El caso del etanol, la norma indica que solamente los distribuidores mayoristas pueden
transportar por carro tanque el etanol carburante desnaturalizado con dos por ciento en

37. volumen de gasolina, E98, desde las plantas productoras hasta sus estaciones de
almacenamiento.
Los mayoristas son los únicos autorizados para hacer las mezclas en los porcentajes
establecidos por las normas, por tanto, responsables de la calidad de los combustibles que
llegan a las estaciones de servicio, EDS, para su venta a los consumidores.
6.3. Restricciones Legales
La ley determina que el Ministerio de Minas y Energía es el ente regulador del sector y es
el que fija los porcentajes de mezcla, el precio de los biocombustibles según fórmulas
precisas ya establecidas por Resolución, que tienen en cuenta el costo de la materia prima,
los insumos y recursos utilizados para producirlos. Además, el Ministerio de Agricultura y
Desarrollo Rural, encabeza la Comisión Intersectorial de Biocombustibles, establecida por
el Documento CONPES 3510 de 2008, para el desarrollo sostenible del sector.
El Gobierno Nacional ha dispuesto que la Comisión de Regulación de Energía y Gas,
CREG, sea la encargada de la fijación de los precios de los biocombustibles, a partir
del año 2012. La CREG, es una entidad adscrita al Ministerio de Minas y Energía, que
actualmente tiene la misión de “regular los servicios públicos de energía eléctrica y
gas combustible de manera técnica, independiente y transparente”.
7. LOCALIZACION, CONSTRUCCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA
7.1. Distribución de la planta de proceso

38. En la siguiente imagen se observa de manera más detallada el área de la distribución de
la planta y oficinas:
Se encuentra:
 Un casino
 Un baño y zona de vestuario para los empleados de planta
 Área de recepción e materia prima y equipos
ANALISIS DE RIESGOS

39. La siguiente tabla nos muestra los posibles riesgos que se pueden presentar en la
producción de bioetanol, principalmente en el proceso de fermentación.
También podemos ver que el bioetanol como producto final puede presentar riesgo en la
producción, en la planta y para los mismos operarios.
 Por ser un producto inflamable, los vapores pueden llegar a un punto de
ignición, prenderse y
 transportar el fuego hacia el material que los originó. Los vapores pueden
explotar si se prenden en un área cerrada y pueden generar mezclas
explosivas e inflamables con el aire a temperatura ambiente.
 Los productos de descomposición son monóxido y dióxido de carbono.