El objetivo de este estudio fue optimizar la producción de bioetanol en un proceso fermentativo anaerobio, incrementando la concentración de levadura Saccharomyces Cerevisiae. El proceso se desarrolló en un reactor tipo Batch Biotron GX Single Vessel de capacidad 2 litros, en el cual se fermentó mucílago de cacao CCN-51. La optimización teórica del proceso fermentativo se obtuvo al aplicar el método analítico secuencial Simplex, que es recomendado para dos variables, adicionalmente reduce recursos en la parte experimental; los datos teóricos obtenidos con este método se confirmaron mediante experimentación. El bioetanol generado se evaluó mediante el método de Winnick. Los parámetros óptimos de operación del biorreactor son: temperatura de 35 ⁰C y pH de 4. Teóricamente se deduce que al incrementar la concentración de levadura hasta los 20 g/L aumenta la productividad del proceso, sin embargo, en la práctica el límite de concentración de levadura fue de 8 g/L, considerando este como el óptimo ya que valores superiores evitan el correcto desempeño del equipo. El mismo presenta una productividad de 1,3 g/L*h, y una máxima concentración de bioetanol de 28 g/L a las 21 horas. A estos resultados experimentales se aplicó un modelo matemático, utilizando el software MATLAB. La producción de bioetanol se modeló mediante la ecuación de Gompertz modificado obteniendo una velocidad de producción de bioetanol de rpm=2,4 g/L*h, y un coeficiente de correlación superior a R2= 0,9.