La fermentación del etanol, Proceso químico de la fermentación de la glucosa, Efecto de oxígeno, Hornear pan, Bebidas alcohólicas, Materia prima para la producción de combustible, Los subproductos de la fermentación, Los microbios utilizados en la fermentación del etanol

La fermentación alcohólica, también conocida como la fermentación del etanol, es un proceso biológico en el que los azúcares tales como glucosa, fructosa, y sacarosa son convertidos en energía celular y de este modo producir etanol y dióxido de carbono como productos de desecho metabólicos. Debido a que las levaduras llevan a cabo esta conversión en ausencia de oxígeno, la fermentación alcohólica se considera un proceso anaeróbico.

La fermentación alcohólica se produce en la producción de bebidas alcohólicas y el combustible etanol, y en el aumento de la masa de pan.

Proceso químico de la fermentación de la glucosa

Las ecuaciones químicas siguientes resumen la fermentación de la sacarosa en etanol. La fermentación alcohólica convierte un mol de sacarosa en cuatro moles de etanol y cuatro moles de dióxido de carbono, la producción de dos moles de ATP en el proceso.

La fórmula química general de la fermentación alcohólica:

 C6H12O6 zymase? 2 C2H5OH 2 CO2

La sacarosa es un dímero de moléculas de glucosa y fructosa. En el primer paso de la fermentación alcohólica, la enzima invertasa escinde el enlace glicosídico entre las dos moléculas de glucosa.

 C12H22O11 H2O invertasa? 2 C6H12O6

A continuación, cada molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato en un proceso conocido como glicolisis. La glucólisis es resumido por la ecuación:

 C6H12O6 2 ADP Pi 2 2 NAD ? 2 CH3COCOO- 2 ATP 2 NADH 2 H2O 2 H

La fórmula química de piruvato es CH3COCOO-. Pi representa el fosfato inorgánico.

Como se muestra por la ecuación de la reacción, la glicólisis provoca la reducción de dos moléculas de NAD a NADH. Dos moléculas de ADP también se convierten en dos ATP y dos moléculas de agua a través de fosforilación a nivel de sustrato.

  • La glucosa se muestra en proyección Haworth

  • Piruvato

  • El acetaldehído

  • Etanol

Efecto de oxígeno

La fermentación no requiere oxígeno. Si el oxígeno está presente, algunas especies de levaduras piruvato se oxida completamente a dióxido de carbono y agua. Este proceso se denomina respiración celular. Sin embargo, estas especies de levadura producirán etanol sólo en un ambiente anaeróbico.

Sin embargo, muchas levaduras como la levadura Saccharomyces cerevisiae del panadero de uso común, o la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe, prefieren fermentación para la respiración. Estas levaduras se producen etanol incluso en condiciones aeróbicas, si se proporcionan con el tipo correcto de nutrition.During fermentación por lotes, la tasa de producción de etanol por miligramo de proteína celular es máxima durante un breve período a principios de este proceso y disminuye progresivamente a medida que el etanol se acumula en el caldo circundante. Los estudios demuestran que la eliminación de este etanol acumulada no restaura inmediatamente la actividad fermentativa, y proporcionan evidencia de que la disminución en la tasa metabólica es debido a los cambios fisiológicos en lugar de a la presencia de etanol. Varias causas posibles de la declinación de la actividad fermentativa se han investigado. La viabilidad se mantuvo igual o superior al 90%, pH interno se mantuvo cercano a la neutralidad, y las actividades específicas de las enzimas glucolíticas y alcohologenic se mantuvo alta durante la fermentación por lotes. Ninguno de estos factores parece estar relacionado causalmente con la caída de la actividad fermentativa durante la fermentación por lotes.

Hornear pan

Fermentación de etanol provoca la masa de pan se levante. Organismos de levadura consume los azúcares en la masa y producen etanol y dióxido de carbono como productos de desecho. El dióxido de carbono forma burbujas en la masa, la expansión en algo de una espuma. Casi todo el etanol se evapora de la masa cuando se cuece el pan.

Bebidas alcohólicas

Todos etanol contenida en las bebidas alcohólicas se produce por medio de la fermentación por la levadura inducidas.

  • El vino es producido por la fermentación de los azúcares naturales presentes en las uvas y otras frutas.
  • Mead es producido por la fermentación de los azúcares naturales presentes en la miel.
  • Cerveza, whisky, y el vodka son producidos por fermentación de almidones de cereales que se han convertido al azúcar por la enzima amilasa, que está presente en los granos de cereales que se han germinado.
  • Ron es producido por la fermentación de la caña de azúcar.

En todos los casos, la fermentación debe tener lugar en un recipiente que permite que el dióxido de carbono se escape, pero impide que el aire fuera de venir pulg Esto es debido a la exposición al oxígeno sería prevenir la formación de etanol.

Materia prima para la producción de combustible

La fermentación con levadura de diversos productos de hidratos de carbono también se utiliza para producir el etanol que se añade a la gasolina.

La materia prima dominante etanol en las regiones más cálidas es la caña de azúcar. En las regiones templadas, se utilizan maíz o azúcar de remolacha.

En los Estados Unidos, la materia prima principal para la producción de etanol es actualmente de maíz. Aproximadamente 2,8 galones de etanol se producen a partir de un bushel de maíz. Aunque gran parte del maíz se convierte en etanol, parte del maíz también produce subproductos como DDGS que se pueden utilizar como alimento para el ganado. Un bushel de maíz produce cerca de 18 libras de DDGS. Aunque la mayoría de las plantas de fermentación se han construido en las regiones productoras de maíz, el sorgo es también una materia prima importante para la producción de etanol en los estados de las planicies. El mijo perla que parece prometedor como materia prima del etanol para el sureste de EE.UU. y el potencial de la lenteja de agua se está estudiando.

En algunas partes de Europa, especialmente Francia e Italia, las uvas se han convertido en una materia prima de facto para el etanol combustible por la destilación de los excedentes de vino. En Japón, se ha propuesto el uso de arroz normalmente hecho en aras como una fuente de etanol.

La yuca como materia prima del etanol

El etanol se puede hacer a partir de aceite mineral o de azúcares o almidones. Los almidones son más baratos. El cultivo de almidón con alto contenido de energía por acre es la yuca, que crece en los países tropicales.

Tailandia ya tenía una gran industria de la yuca en la década de 1990, para su uso como alimento para el ganado y como aditivo barato a la harina de trigo. Nigeria y Ghana ya se están estableciendo yuca a las plantas de etanol. La producción de etanol a partir de yuca es actualmente viable económicamente cuando los precios del crudo están por encima de 120 dólares EE.UU. por barril.

Se están desarrollando nuevas variedades de yuca, por lo que la situación en el futuro sigue siendo incierto. En la actualidad, la yuca puede producir entre 25 a 40 toneladas por hectárea, y de una tonelada de raíces de yuca, alrededor de 200 litros de etanol puede ser producido. Un litro de etanol contiene alrededor de 21,46 MJ de energía. La eficiencia energética global de yuca raíz de la conversión de etanol es alrededor de 32%.

La levadura utilizada para el procesamiento de la yuca es Endomycopsis fibuligera, a veces se usa junto con la bacteria Zymomonas mobilis.

Los subproductos de la fermentación

Fermentación del etanol produce subproductos no cosechados, como el calor, dióxido de carbono, alimentos para el ganado y el agua.

Los microbios utilizados en la fermentación del etanol