Fermentación alcohólica

La fermentación es un proceso biológico por el cual microorganismos convierten azúcares sencillos en compuestos químicos de bajo peso molecular, tales como ácidos orgánicos y compuestos neutros. Estos microorganismos, entre los que se encuentran bacterias, levaduras y hongos, son capaces de utilizar los azúcares para producir la energía y los compuestos químicos que necesitan para vivir y reproducirse, y, al mismo tiempo, generar subproductos como dióxido de carbono, ácidos orgánicos, hidrógeno, etanol y otros.
Más del 90% del etanol distribuido internacionalmente emplea cultivos de azúcar como materias primas. Este se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible, ya que puede ser una de las medidas a tomar contra el calentamiento global.
El proceso global de obtención de etanol a partir de biomasa se puede dividir en las siguientes etapas:

• Pretratamiento de la biomasa. El tratamiento más general y aplicable a todas las materias primas es reducir la biomasa a partículas pequeñas, por lo que en esta fase se emplea la trituración, molienda y pulverización.
• Hidrólisis. Tiene como finalidad la transformación de los polímeros de glucosa en azúcares sencillos. Esta operación se efectúa, bien mediante fermentos o enzimas, bien mediante el uso de reactivos químicos. La hidrólisis enzimática se lleva a cabo con la ayuda de enzimas obtenidos de microoganismos, dependiendo las condiciones óptimas del proceso de la naturaleza del organismo productor de enzimas y sus rendimientos del pretratamiento efectuado y del sustrato empleado. Una vez que la biomasa contenida en los hidratos de carbono se ha transformado en una disolución azucarada, se puede someter ésta a un proceso de fermentación con objeto de convertir los azúcares en etanol.
• Fermentación alcohólica. Es el proceso de conversión de la glucosa en etanol por la acción de microoganismos, que se produce a través de una secuencia de reacciones. El rendimiento del proceso en etanol es del 51,1% en peso, pero en la práctica este valor es algo inferior, ya que alrededor de un 5% de la glucosa es utilizada por el microoganismo (la levadura Saccharomyces cerevisiae) para producir nuevas células y otros compuestos de su metabolismo. En la acción de las levaduras influyen una serie de factores entre los que destacan la temperatura, la acidez, la concentración de azúcares y la concentración de etanol.
• Separación y purificación del etanol. Este proceso es necesario debido a que en la masa de fermentación el etanol sólo se encuentra en una concentración máxima comprendida entre el 8 y el 12% en peso. Industrialmente se emplea para ello la rectificación (destilación con enriquecimiento del vapor), operación que se lleva a cabo normalmente en dos etapas, al final de las cuales se obtiene un alcohol del 96% en volumen de pureza. Sin embargo, si se quiere obtener etanol absoluto (con una riqueza del 99,5%) es necesario llevar a cabo una destilación adicional con un tercer componente (benceno, éter, etc.)