Evaluación del inóculo inicial en la fermentación de melaza de caña de azúcar utilizando dos cepas de levadura para la producción de etanol

Abstract

La producción biotecnológica de bioetanol a partir de subproductos industriales, como la melaza de caña de azúcar, la cual contiene niveles considerables de azúcares fermentables, se ha convertido en una alternativa viable mediante fermentación. Generalmente, se emplean cepas de levadura de Saccharomyces cerevisiae, que metabolizan estos azúcares en etanol y dióxido de carbono (CO₂). Esta alternativa no solo valoriza un residuo, sino también contribuye a la reducción del uso de combustibles fósiles. En este estudio se evaluó el efecto del tamaño del inóculo inicial en la fermentación de melaza de caña de azúcar para producir bioetanol, comparando dos cepas de levadura, con el fin de maximizar los rendimientos y productividades del proceso fermentativo. Además, se propuso un modelo cinético para determinar las productividades a diferentes tamaños de inóculo inicial (1%, 3%, 5%, 7% y 10% m/v). Para ello se formuló un medio de fermentación utilizando melaza y se cuantificó la concentración de biomasa, azúcares fermentables y etanol durante el proceso para cada tamaño de inóculo inicial. Se obtuvieron concentraciones de etanol más altas de 12.75% m/v para la levadura común y del 12.22% m/v para la cepa SA-1. Para la cepa de levadura común, el tamaño de inóculo inicial del 7% m/v permitió maximizar tanto el rendimiento y productividad, mientras que para la cepa SA-1, fue el tamaño de inóculo inicial del 10% m/v. El tiempo para alcanzar la concentración máxima de etanol fue de 30 h en todas las condiciones y para ambas cepas.

The biotechnological production of bioethanol from industrial by-products such as sugarcane molasses, which contains considerable levels of fermentable sugars, has become a viable alternative through fermentation. Generally, strains of Saccharomyces cerevisiae yeast are used, as they metabolize these sugars into ethanol and carbon dioxide (CO₂). This alternative not only adds value to a waste product but also contributes to reducing the use of fossil fuels.

In this study, the effect of the initial inoculum size on the fermentation of sugarcane molasses for bioethanol production was evaluated by comparing two yeast strains, with the objective of maximizing the yields and productivities of the fermentative process. Furthermore, a kinetic model was proposed to determine productivities at different initial inoculum sizes (1%, 3%, 5%, 7%, and 10% w/v). For this purpose, a fermentation medium using molasses was prepared, and biomass, fermentable sugar, and ethanol concentrations were quantified during the process for each inoculum size.

Higher ethanol concentrations were obtained at 12.75% w/v for the common yeast strain and 12.22% w/v for the SA-1 strain. For the common yeast strain, an initial inoculum size of 7% w/v allowed maximization of both yield and productivity, while for the SA-1 strain, the optimal inoculum size was 10% w/v. The time required to reach the maximum ethanol concentration was 30 hours under all conditions and for both strains.