Centro Azúcar

Determination of the optimum temperature for the cellulase production by aspergillus niger in solid fermentation

En este trabajo se presenta la determinación de la temperatura óptima en la producción de celulasas (PFasa), por una cepa de Aspergillus niger en fermentación sólida, utilizando datos de un modelo cinético propuesto con anterioridad. Fue establecida la dependencia de los 16 parámetros cinéticos en función de la temperatura (en el intervalo de 20 °C a 40 °C). En el caso de los parámetros µmáx y Xmáx, el ajuste se consiguió con calidad con los modelos de Rosso y de Ratkowsky respectivamente. El resto de los parámetros fue necesario ajustarlos con modelos de interpolación cúbica. La dependencia de los parámetros del modelo cinético con la temperatura permitió estimar la temperatura y el tiempo de fermentación óptimo que maximizan la productividad, de la producción de proteína verdadera y de la actividad de las tres enzimas estudiadas, estando la temperatura óptima entre 30°C y 32°C. Para la producción de proteína verdadera y CMCasa, el tiempo de fermentación óptimo se sitúa en 19 horas y 22 horas respectivamente, pero para la producción de PFasa es de 33 horas. La actividad proteasa presenta varios máximos locales en cuanto a temperaturas óptimas que van desde 25 a 40 °C. Aunque los niveles de actividad máximos se sitúan en 64 UI/gMS que es un valor intermedio según lo reportado en la literatura, el nivel de productividad en actividad PFasa es el mayor encontrado (3,84 veces superior a la actividad promedio), al compararlo con otros 20 reportes consultados desde el año 2004.

Determination of optimum temperature in the (PFasa) cellulase production, by a strain of Aspergillus niger in solid fermentationis presented in this paper, using data from a previously proposed kinetic model. Dependence of the 16 kinetic parameters with temperature (in the range of 20 °C to 40 °C), was established. For µmax and x max parameters, the adjustment was achieved using the Rosso and Ratkowsky models respectively. Cubic interpolation models was needed to adjust the rest of kinetic parameters. The dependence of the kinetic model parameters with temperature allowed the estimation of temperature and optimum fermentation time to maximize the productivity in the production of true protein and the activity of the three studied enzymes. As result, the optimum temperature rangeisbetween 30°C and 32°C. For the production of true protein and CMcasa, the optimum fermentation time is located within the19 and 22 hours respectively, but for the production of PFasa, is 33 hours. The protease activity presented several local maxima in terms of optimal temperatures ranging from 25 to 40 °C. Although the maximum activity levels are 64 UI/g dm, which, according to literature, is an intermediate value, the level of productivity of PFasa is the highest found (3.84 times superior to average activity), when compared with another 20 reports consulted since 2004.

Perspectives of distillery and by-products industries waste managment using membranes technologies

El presente trabajo muestra el estado del arte sobre las posibilidades de las técnicas de microfiltración, ultrafiltración y ósmosis inversa como alternativa para el manejo de las vinazas de destilerías, así como otros residuos líquidos provenientes de la agroindustria azucarera. Dichas técnicas han sido ensayadas con resultados promisorios como alternativa para la concentración de vinazas de destilerías y residuos de la producción de etanol a partir de granos, en sustitución de los tradicionales evaporadores. Para el caso de las vinazas se reportan valores de 75-99% de reducción de color, 70-99% de la materia orgánica y entre un 60-99% de remoción de sólidos, en dependencia del tipo de membranas o combinaciones de estas que se empleen. A partir de los resultados reportados por diversos autores se evalúa y simula en Microsoft Excel un sistema para el tratamiento de vinazas de dos etapas y se estima su eficiencia en la eliminación de sólidos totales, materia orgánica, así como sus costos de inversión y operación.

A review of microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis techniques as alternative for both vinasses and sugar agroindustry wastewater management is showed in this paper. These techniques have been tested satisfactory in vinasse concentration in factories which produce ethanol from grains, in substitution ofconventional evaporators systems. The experiences with vinasses showed values of 75-99% for color retention, 70-99% for organic matter retention and between 60-99% of solid retention, depending of both membranes and membranes combination selected. From the results reported by several authors a two stages system for vinasse treatment is simulated in order to estimate its efficiency in total solids and organic matter retention and its investment and operation cost.

Technical and economic assessment to increase the steam parameters in cuban sugar mills

En el presente artículo, teniendo en cuenta la tendencia internacional al incremento de los parámetros del vapor (presión y temperatura) en las plantas energéticas de los ingenios azucareros, se realiza un estudio técnico económico, para el caso de Cuba, evaluando el paso a dos posibles valores superiores: 6,7 MPa y 520°C y 10 MPa y 540 °C. En el estudio se consideran dos figuras económicas, una la empresa inversionista y la otra el Estado cubano. El estudio permitió concluir que, para la empresa, en las condiciones de modelación utilizadas, no resulta atractivo el proyecto a los parámetros mayores por la disminución de las ganancias y de la rentabilidad, pero se valoran y demuestran las condiciones para lograr que sea atractivo. Para el Estado cubano el incremento de los parámetros del vapor, y consecuentemente la eficiencia y la entrega de energía, es siempre bueno, debido al menor costo de la generación eléctrica basada en bagazo y la reducción del precio pagado por ella.

Based on the international trend to increase steam parameters at cogeneration plants in sugar mills, this paper presents the results of a techno-economic assessment of rising steam parameters to 6,7 MPa/ 520 °C and 10 MPa/ 540 °C, at Cuban sugar mills.The assessment analyzes the economic effect at the sugar company level and the country level. It results that under the initial modeling conditions there is not enough incentive for the sugar company to invest in rising parameters at cogeneration plants due to poor return indicators. Then the study looks for the initial investment parameters that would turn it attractive to the company. Rising steam parameters and consequently the efficiency and energy production is always good for the country due to the lower bagasse based power generation cost and price paid for it.

Evaluation of the environmental performance of "Chichi PadrÃ³n" slaughter house

El presente trabajo consiste en la evaluación del desempeño ambiental del Matadero "Chichi Padrón". Como primera etapa se realiza el diagnóstico ambiental según la metodología vigente por el CITMA y se aplica la matriz de (Conesa, 2009) para evaluar los aspectos ambientales según un orden de prioridad, concluyendo que los dos aspectos más significativos son la reducción de la disponibilidad del recurso agua para otros usos y la contaminación de las aguas superficiales por vertimiento de residuales líquidos. Posteriormente se definen los elementos básicos del Sistema de Gestión Ambiental, con lo que se establece el basamento metodológico y científico para eliminar o mitigar los aspectos negativos causados al medio ambiente.

Environmental performance of "Chichi Padrón"slaughterhouse is presented in this paper. As a first step the environmental assessment is conducted according to the methodology applied by CITMA and Conesamatrix is applied to assessenvironmental issues in order of priority, concluding that the two most significantaspects are reduction of water resources for other uses and pollution ofsurface waters by dumping of liquid waste. Subsequently the basic elements of the Environmental Management System are defined, and the methodological and scientific basis to eliminate or mitigate negative aspects caused to the environment are established.

Environmental and exergy evaluation of the distributed generation with fuel oil engines in the central Sancti Spíritus

Por la necesidad de evaluar la sostenibilidad de la generación distribuida en Cuba, con este trabajo se persigue: evaluar el impacto ambiental y la eficiencia exergética de la generación distribuida en la Central Eléctrica de Fuel oíl Sancti Spíritus. Se aplicó la metodología de Análisis del ciclo de vida a dos variantes y un balance exergético al área de generación. En el motor es donde ocurre mayor transformación de la energía. En los gases de escape de la primera variante se pierde a la atmosfera 986,32 kW lo que representa un 34,80% de la energía total que entra al motor, y en la segunda 1168,57kW el 40,39%. De igual manera en la primera variante el aprovechamiento de la energía en la generación de electricidad es de 35,29% de la energía total del fuel oíl y en la segunda 34,56%, demostrándose que la primera variante es más eficiente energéticamente. El proceso de generación es el que mayor responsabilidad tiene sobre los impactos que genera la central y la categoría de impacto sobre las que más incide es el impacto sobre la salud humana. En el proceso de generación la eficiencia exergética del producto (1 MWh) en la primera variante es de 17,60% del total de exergía suministrada y la segunda el 17,37%. La eficiencia exergética en la primera variante fue de 67,36% y en la segunda variante de 62,42%. En el aprovechamiento de los gases de escape fue de 10,91 % para la primera variante y 6,06 % para la segunda.

Due to the need to evaluate the sustainability of distributed generation in Cuba, this work aims to: evaluate the environmental impact and the exergy efficiency of the distributed generation in the Fuel Power Plant Sancti Spíritus. The Life Cycle Analysis methodology was applied to two variants and an exergy balance to the generation area. In engine iswhere the greatest transformation of energy occurs. In exhaust gases of the first variant, 986,32 kW are expelled to atmosphere, which represents 34,80% of the total energy entering at engine, and in the second 1168,57 kW, that represents 40.39%. Likewise, in first variant, the use of energy in electricitygeneration is 35.29% of fuel oil total energy and in the second is 34.56%, demonstrating that the first variant is more energy efficient. The generation process has the greatest responsibility over the impacts generated by the plant and the impactcategory which most impact is the impact on human health. In generation process, the exergy efficiency of the product (1 MWh) in the first variant is 17.60% of the total exergy supplied, and the second variant is 17.37%. The exergy efficiency in the first variant was 67.36% and in the second variant 62.42%. In use of exhaust gases, it was 10.91% for the first variant and 6.06% for the second.

Experimental study of maceration and fermentation stages for obtainment beer from sorghum malt

En el presente trabajo se realiza un estudio experimental para la elaboración de cerveza a partir de sorgo y arroz, la cual puede ser consumida por enfermos celíacos. Tiene como objetivo obtener esta bebida empleando solamente malta de sorgo, una enzima exógena Alfa-Amilasa y el mejor adjunto para sus producciones (arroz o sorgo), estudiando variables independientescomo la concentración de enzima y el tipo de adjunto, además de analizar su efecto en la calidad final de la cerveza manifestado en las variables respuesta contenido de azúcares reductores totales, grado alcohólico y rendimiento, para esto se realiza un diseño de experimentos multinivel 2k. El tipo de adjunto y la concentración de enzima constituyen las variables significativas en las variables respuesta. Con el ajuste realizado a la curva de la maceración se estimó el comportamiento de los azúcares reductores totales a partir de los grados Brix para cada tipo de adjunto empleado. El uso de la mayor concentración de enzima y el sorgo como adjunto determinan un mayor grado alcohólico.

An experimental study is carried out in present paperfor the sorghum and ricebeerelaboration, which can be consumed by celiac patients. Its objective is to obtain this beverage using only sorghum malt, an exogenous Alpha-Amylase enzyme and the best adjunct for its production (rice or sorghum), studying independent variables such as enzyme concentration and adjunct type, as well as analyzing its effect in the final beer quality manifested in total reducing sugars, alcohol content and yield response variables using an experimental design of multilevel 2k. The type of adjunct and the concentration of enzyme are significant variables in response variables. With the adjustment made to the maceration curve, the behavior total reducing sugars were estimated from the Brix degrees for each type of adjunct used. The use of the highest concentration of enzyme and sorghum as adjunct determine a higher alcohol content

Alternatives to convert a cuban sugar factory in a biorefiner industry

La industria azucarera cubana abre posibilidades para el desarrollo de una biorrefinería por las características de sus corrientes de flujos másicos y sus facilidades para la obtención de diferentes productos, coproductos y energía. En el presente artículo se evaluaron esquemas de biorrefinería en una fábrica de azúcar cubana con la integración de productos y coproductos. Se plantearon dos esquemas para el desarrollo de una biorrefinería en una industria azucarera cubana, considerando la obtención de alcohol de segunda generación (2G) y biodiesel de tercera generación (3G) (Alternativa I), así como la obtención de alcohol a partir de Miel-Jugo de los filtros e Hidrolizado de Bagazo y biodiesel de 3G (Alternativa II). Al analizar las dos alternativas a partir de los resultados de los balances de masa, la I no resulta factible desde el punto de vista técnico pues la cantidad de bagazo destinada para la producción del hidrolizado hace que el central no sea autoabastecido energéticamente, consumiendo 2 868 609 kW-h/año del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Al realizar la evaluación económica se obtuvo que es factible técnica y económicamente la aplicación de la alternativa II, pues la misma tiene un VAN de $ 19 129 956, una TIR de 41,9% y un periodo de recuperación de 4,4 años, lográndose de esta forma la integración de una industria azucarera a una biorrefinería que obtenga productos de segunda y tercera generación.

The Cuban sugar industry opens possibilities for biorefinerydevelopment due the characteristics of its mass flow currents and its facilities for obtaining different products, co-products and energy. In present paper, biorefinery schemes were evaluated in a Cuban sugar factory with the integration of products and by-products. Two schemes were proposed for the development of a biorefinery in a Cuban sugar industry, considering the obtaining of second generation ethanol (2G) and third generation biodiesel (3G) (Alternative I), as well as obtaining ethanol from molasse -filters juices and bagasse hydrolyzed and biodiesel 3G (Alternative II). When analyzing these alternatives based on results of mass balances, the AlternativeI is not feasible from a technical point of view, since the amount of bagasse used for hydrolyzateproduction makes the plant not self-sufficient energetically, consuming 2 868 609 kW-h / year of the National Electric System (SEN). When carrying out the economic evaluation it was obtained that alternative IIis technically and economically feasible, since it has a NPV of $ 19 129 956, a TIR of 41.9% and a payback of 4.4 years, achieving in this way the integration of a sugar industry to a biorefinery that obtains second and third generation products.

Recycling of commercial enzymes in the production of second generation ethanol

The present work proposes a procedure to evaluate the economic impact of recycling cellulolytic enzymes in ethanol production from sugarcane bagasse process. Three scenarios of ethanol-producing plants of different capacities are set to make the theoretical calculations. The proposed procedure starts from the experimental results reported on the yield changes obtained at the laboratory level when the original enzyme is used and when it is recycled on one or two occasions. From the technological demands of enzymatic quality, some necessary mixtures are established so the levels of addition of original enzyme are evaluated for different levels of recycling of enzymes. The procedure then includes possible scenarios for recycling the enzymes one or several times and it establishes the economic impacts regarding reduction of raw materials. Since the process of recycling enzymes is planned for an industrial installation, economic estimates of the investment are made for a given capacity with and without recycling of enzymes. For the three capacities, the investment and production costs are estimated, as well as the investments required to be able to recycle the enzymes in the enzymatic hydrolysis stage. Recovery of investments is also considered and projected. The economic benefits of recycling enzymes increase as installed production capacity increases.

El presente trabajo propone un procedimiento para evaluar el impacto económico de reciclar enzimas celulolíticas en el proceso de producción de etanol a partir del bagazo de caña de azúcar. El procedimiento propuesto parte de los resultados experimentales reportados sobre los cambios de rendimientos obtenidos a nivel de laboratorio cuando se utiliza la enzima original y cundo se recicla en una o en dos oportunidades. Partiendo de las demandas tecnológicas de calidad enzimática se establecen mezclas necesarias para los requerimientos tecnológicos y con ello se evalúan los niveles de adición de enzima original para diferentes niveles de reciclado de las enzimas. El procedimiento incluye entonces escenarios posibles de recirculación de una o varias veces las enzimas y establece los impactos económicos en lo referente a ahorro de materias primas. Dado que el proceso de reciclado de enzimas se planea para una instalación industrial, se realizan estimados económicos de la inversión para una capacidad dada sin reciclado de enzimas y con reciclado de enzimas. Para las tres capacidades, se estiman los costos de inversión y producción, así como las inversiones necesarias para reciclar las enzimas en la etapa de hidrólisis enzimática. La recuperación de la inversión también se considera y proyecta. Los beneficios económicos del reciclado de las enzimas aumentan a medida que aumenta la capacidad de producción instalada.

Use of native cellulolytic enzymes from ecuador, in the enzymatic hydrolysis for the ethanol production

This study shows the use of cellulolytic enzymes Bacillus sp. in enzymatic hydrolysis process and their use in the production of second-generation ethanol. For doing this, The Plackett-Burman method was used to discard variables that do not influence the enzymatic hydrolysis process, and subsequently to adjust the model using the factorial optimization design Box-Hunter 2(5-2). Once the conditions of the experiments in the enzymatic hydrolysis process were optimized, the best testwas selected considering the highest glucose yield per 100g bagasse. The fermentative stage was also analyzed, resulting in a possibility of producing 1 liter of second-generation ethanol per 12.83kg bagasse and 77.9 liters per ton of bagasse.

El presente estudio muestra el uso de enzimas celulolíticas de Bacillus sp en el proceso de hidrólisis enzimática y su empleo en la producción de etanol de segunda generación.Se emplea el método de Plackett-Bürman, para descartar variables que no influyen en el proceso de hidrólisis enzimática, para así posteriormente ajustar el modelo y utilizar el diseño de optimización factorial de Box-Hunter2(5-2). Una vez optimizadas las condiciones de los experimentos en el proceso de hidrólisis enzimática, se seleccionó el mejor ensayo considerando el rendimiento más alto de glucosa por 100g de bagazo, y se analizó la etapa fermentativa, obteniendo como resultado que se producirá 1 litro de etanol de segunda generación por cada 12,83kg de bagazo y 77,9 litros por cada tonelada de bagazo.