Ramos Fuenmayor, María Gabriela; Urdaneta Landino, levy Alfonso. Efecto de la concentración de amoniaco en
el tratamiento del bagazo de caña de azúcar. Trabajo especial de grado para
optar al titulo de Ingeniero Químico. Departamento de Ingeniería Bioquímica,
Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia. Correo electrónico: ma.gabrielaramos@hotmail.com y levyurdaneta72@hotmail.
RESUMEN
Se estudió el efecto de la carga de amoniaco durante el
tratamiento de presurización y despresurización amoniacal (PDA) sobre la
producción de azúcares por hidrólisis enzimática de bagazo de caña de azúcar,
con 2% de sólidos y dosis de enzima de
2UI/g de MS, utilizando AcelleraseTM 1000 (Genecor). El
bagazo se trató por PDA en un
reactor presurizado con nitrógeno y amoníaco, a 100°C por
5 minutos, con humedad inicial de 50%, variando la carga de amoníaco (0.5; 0.75; 1; 1,25;
1,50Kg de amoniaco/Kg de bagazo). Las muestras de bagazo no tratado (BNT) y bagazo tratado (BT) se
caracterizaron mediante la determinación del contenido de solubles, celulosa,
hemicelulosa, lignina, y nitrógeno. Se encontró que producto al tratamiento PDA
el contenido de solubles aumenta y los contenidos de hemicelulosa y lignina disminuyen,
obteniéndose la mayor solubilización de hemicelulosa, 37.02% y de lignina fue de 15.96%, para la carga de
amoniaco de 1.50 g
NH3/ g MS. A mayor carga de amoníaco en el
tratamiento PDA, mayor es la producción de azucares durante la hidrólisis. Para
BNT se obtuvo un máximo de de 80.81 mg glucosa/g de MS, mientras que para BT la
mayor producción fue de 169.85 mg
glucosa/g de MS, para el tratamiento con carga de amoníaco de 1.50 g NH3/g
MS (BT-1.50). En ambos casos, los valores se obtuvieron a
las 96 horas y corresponden a un rendimiento de 15.87% y 33.33% para BNT y
BT-1.50 respectivamente. Al aumentar la dosis de enzima, aumenta la producción
de azucares durante la hidrólisis, aumentando el rendimiento de la
reacción. El mayor rendimiento,
40.25% se obtuvo para la dosis de enzima
de 5UI/g de MS. Dados los elevados costos de las enzimas, no se justifica un
aumento de la dosis por encima de 3UI, ya que al aumentar la dosis de 2 a 3UI/g
de MS produce el 81% de los azucares que se generan aumentando la dosis a 5UI/g
de MS. Un aumento a 5UI/g de MS produciría un aumento en los costos del proceso
de 2,5 veces por concepto de enzimas. Estos resultados indican que el
tratamiento del bagazo de caña de azúcar por PDA a 100°C, carga de amoníaco de 1,50 Kg/kg
MS y humedad inicial de 50%, seguido de
hidrólisis enzimática con dosis de enzima de 3UI/g MS y concentración de
sólidos de 5% permitirá rendimientos en la producción de azucares superiores al
40%, los cuales se consideran adecuados dada la compleja estructura del bagazo
de caña de azúcar y por su condición de desecho lignocelulósico de poco valor
comercial.
Palabras clave: bagazo de caña de
azúcar, tratamiento amoniacal, PDA,
hidrólisis enzimática.
Ramos Fuenmayor, María Gabriela; Urdaneta Landino, levy Alfonso. Effects of the ammonia load in the sugar cane bagasse treatment. Trabajo especial de grado para optar al Título de Ingeniero Químico.
Departamento de Ingeniería Bioquímica, Facultad de Ingeniería, Universidad del
Zulia. Correo electrónico: ma.gabrielaramos@hotmail.com
y levyurdaneta72@hotmail.
ABSTRACT
The effect of the ammonia load during the ammonia
pressurization and depressurization treatment (PDA) on the production of sugars
by enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse with 2% solids and enzyme dose of
2UI/g DM using AcelleraseTM 100 (Genecor) was studied. The bagasse was
treated by PDA in a reactor pressurized with nitrogen and ammonia at 100 ° C
for 5 minutes, with initial moisture of 50%, varying the ammonia load (0.5,
0.75, 1, 1.25, 1.50 kg / kg of bagasse). Samples of untreated
bagasse (BNT) and treated bagasse (BT) were characterized by determining the
content of solubles, cellulose, hemicellulose, lignin, and nitrogen. We found that the PDA
treatment and increases the content of solubles and decreases the hemicellulose
and lignin content, resulting in 37.02 and 15.96% of hemicellulose, lignin solubilization,
respectively, for the PDA treatment with ammonia loading of 1.50 kg/kg MS (BT-1.50). The greater the ammonia
loading in the PDA treatment, the greater the production of sugars during the hydrolysis,
obtaining a maximum of 80.81 mg glucose/g DM for BNT, while for BT the
maximum production was 169.85 mg glucose/g DM for BT-1.50. In both cases,
obtained at 96 hours, and corresponds to a yield of 15.87% and 33.33% for BNT
and BT-1.50, respectively. By increasing the enzyme dose, the sugar production
increases during the hydrolysis, increasing the yield of the process. The
highest yield, 40.25% was obtained for the enzyme dose of 5UI/g DM. Considering
the high cost of the enzymes, does not justify an increase in dose above 3UI.
Increasing the dose from 2 to 3UI/g DM produces 81% of
the sugars that are generated with 5UI/g DM. A dose increase of 5UI/g
DM will increased the cost of the process 2.5 times by way of the enzymes cost. These results indicate
that the PDA treatment of sugarcane bagasse at 100 ° C, ammonia load of 1.50
kg/kg DM, and initial moisture of 50%, followed by enzymatic hydrolysis with enzyme
dose of 3UI/g MS and solids concentration of 5%, will produce sugar
with yields over 40%. Yields in this range are considered adequate given the
complex structure of sugarcane bagasse and status of waste lignocellulosic
biomass with little commercial value.
Keywords: sugarcane
bagasse, ammonia treatment, PDA, enzymatic hydrolysis.
