“APLICACIÓN DEL CONCEPTO DE BIORREFINERÍA A LOS RESIDUOS GENERADOS EN EL BENEFICIO HÚMEDO DEL CAFÉ”

Abstract

El estudio llevado a cabo en este trabajo permitió aplicar el concepto de Biorrefinería para el tratamiento de los residuos generados en el beneficio húmedo del café (pulpa y mucílago). Este concepto permite dar un valor agregado a estos residuos, ya que es posible obtener compuestos de valor añadido como el biogás o el bioetanol. Uno de los objetivos principales en este estudio es determinar la producción potencial de bioetanol y de biogás a partir de los residuos generados en el beneficio húmedo del café, mediante la aplicación de procesos biotecnológicos como la fermentación. Con el fin de determinar los rendimientos del proceso se realizó un seguimiento microbiológico a estos residuos y un posterior análisis económico de la tecnología planteada. Durante el estudio se realizaron varios ensayos empleando pulpa y mucilago. Los ensayos realizados mostraron grandes variaciones en cuanto a tiempo y estabilización de los grados Brix, estos ensayos permitieron realizar ajustes importantes en los parámetros del proyecto definitivo; además, los resultados obtenidos permitieron determinar que el tiempo de fermentación es importante ya que depende de la hidrólisis de la biomasa, el consumo de los azucares presentes y disponibles para la conversión a bioetanol. Trabajar con tiempos de fermentación más cortos, biomasa parcialmente hidrolizada (Trituración previa) permite maximizar la producción de bioetanol y controlar mejor el proceso fermentativo. La materia prima (pulpa y mucilago) utilizada en este estudio se obtuvo del beneficio vía húmeda de café variedad Castillo, de este proceso se obtuvieron 15 kilogramos de Pulpa obtenida en la etapa de despulpado y 15 litros de Mucilago el cual se extrajo con el equipo desmucilaginador mecánico. En este estudio se realizaron 4 tratamientos empleando pulpa y mucilago como sustrato en el proceso fermentativo. A continuación se describen los ensayos realizados: tratamiento 1: Pulpa (P) con 4 kilogramos de Pulpa diluida en 1 litro de agua destilada; tratamiento 2: Mucilago (M) 5 litros de Mucilago; tratamiento 3: Pulpa triturada con levadura (PL) y tratamiento 4: Mucilago con levadura (T4).En todos los ensayos se realizaron pruebas físico-químicas y microbiológicas con el fin de monitorear los cambios en el proceso y determinar el estado del mismo. Durante el trabajo desarrollado se midieron diversos parámetros tales como el pH, °Brix, acidez titular, color, sólidos solubles y sólidos volátiles siguiendo los métodos, AOAC y Standard Methods para cada uno de los ensayos que permitieron en todo momento conocer el estado del proceso. En general se pudo observar que en todos los tratamientos, el pH tiende a disminuir debido a la producción de ácidos de cadena corta y por consiguiente la acidez tiende aumentar, este cambio puede beneficiar o evitar el crecimiento de levaduras, pues éstas son las encargadas de la fermentación y por ende la degradación de azucares presentes. Debido a esto, se evidencio que a medida que se aumenta el tiempo de fermentación la cantidad de grados Brix disminuye y al momento que se estabilizan indica la terminación del proceso fermentativo y seria el punto de máxima producción de bioetanol. Paralelo a esto se realizó un monitoreo a la evolución del color para lo cual se empleó el método de colorimetría que usa coordenadas L* a* b*. El seguimiento microbiológico del proceso mediante el análisis del cultivo permitió determinar de manera efectiva el crecimiento de microorganismos durante la fermentación, lo cual indica que se lleva un buen proceso, para la posterior obtención y producción de bioetanol pues esta se lleva a cabo por levaduras. El crecimiento de estos organismos presenta dos fases claramente definidas, la primera es exponencial debido al máximo consumo de sustrato y la segunda de muerte (Lisis) indicando una terminación del sustrato disponible y el cese de la actividad microbiológica. Una vez se ha agotado el sustrato el proceso entra en una fase endógena o de hambre. Cuando el proceso fermentativo culmina, es decir los °Brix se han estabilizado, se separó la fracción liquida y se sometió a un proceso de destilación simple a una temperatura entre 78 a 80 º C para la obtención del bioetanol. También, se evaluó teóricamente la producción de biogás en un proceso de digestión anaerobia utilizando las vinazas obtenidas después del proceso de fermentación cuyo contenido en materia orgánica es elevado.