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En este documento, se presenta el proceso de fermentación alcohólica y la aplicación de ecuaciones químicas como la de Clausius-Clapeyron y las leyes de Raoult y Henry para determinar la presión de saturación y el equilibrio entre fases en este sistema multicomponente. Se calculan constantes como A y B, se determinan presiones parciales y se presentan diagramas de fases para etanol y caldo.
Tipo: Ejercicios
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M.F. Mariana Y. Becerra Flores
Fermentación alcohólica
Se empleará una fermentación alcohólica, Se entiende por fermentación alcohólica la
transformación cuantitativa de glucosa en etanol y CO2. Más estrictamente se refiere a un
proceso biológico de fermentación en plena ausencia de oxígeno, originado por la actividad de
algunos microorganismos que procesan los carbohidratos para obtener como productos finales:
un alcohol en forma de etanol, CO2 en forma de gas y algunas moléculas de ATP que consumen
los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.
Para este proceso se emplea un reactor tipo Batch es un reactor donde no existe flujo de entrada
ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeneiza la mezcla. Es
esencialmente un tanque en el que se ha permitido que ocurra una reacción.
Con estas ecuaciones determinamos las constantes de clasius-clapeyron para probar la presión
de saturación en el sistema a 35°C.
Determinamos B
2
1
2
1
𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙=
𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
Calcular la presión parcial del CO 2
cuando este esta disuelto en agua a 30°C en la fermentación
alcohólica, teniendo en cuenta que la constante de Henry para el dióxido de carbono despedido
en la reacción es de 3.2x10- 2 mol/atm*L y que la concentración del gas es de 0.45 M
𝐻
𝑖 𝐶𝑂 2
∗ 3 .2x10 − 2
= 0. 0144 Atm
Por lo tanto, sabemos que la presión parcial de CO2 en la fermentación a 30°C es de 0.
atmosferas de presión.
Teniendo en cuanta que le etanol tiene un punto de ebullición de 78.31°C y el caldo nutritivo en el
que este esta tiene un punto de ebullición de 175 °C, por otra parte la presión total en el fermentador es
de 90 Kpa se obtuvo la siguiente tabla:
Dando como resultado los siguientes diagramas de fases tanto para el etanol como para el caldo.
Grafico 1. Diagramas de fases para el etanol.
Figura 2. Diagrama de fases para Caldo.
En todo tipo de proceso como por ejemplo en el caso de la fermentación alcohólica, comprender
los teoremas y ecuaciones que nos permiten conocer la composición y comportamiento de
sistemas los cuales están formados por varios componentes. Un claro ejemplo de ello son los
diagramas de fases, los cuales nos ayudan a determinar el estado físico en la que se encuentra
una determinada sustancia o mezcla de sustancias cuando se tiene una presión y temperatura
dada, sin embargo, estas también nos ayudan a predecir cambios producto de una alteración en
las condiciones del sistema. Por ello comprender las herramientas que nos ayudan a identificar y
predecir cambios en un sistema dado. Esto resulta especialmente útil en procesos compo en la
fermentación alcohólica, para contemplar las presiones y temperaturas necesarias para que el
sistema se encuentre en el estado deseado.
