En este estudio se desarrolló un modelo estadístico para describir la producción de bioetanol mediante un proceso de fermentación discontinua de melazas de caña de azúcar por Saccharomyces cerevisiae Y-39 aislado localmente. Se empleó la metodología de superficie de respuesta RSM basada en el diseño central compuesto centrado en la cara CCFD para evaluar estadísticamente y optimizar las condiciones para la máxima producción de bioetanol y estudiar la importancia y la interacción del período de incubación, el pH inicial, la temperatura de incubación y la concentración de melaza en el rendimiento de bioetanol. Con el uso de la ecuación del modelo cuadrático desarrollado, se obtuvo una producción máxima de etanol de 255 g/L en un proceso de fermentación por lotes en condiciones óptimas de operación de aproximadamente 71 h, pH 5.6, 38°C, concentración de melaza 18% en peso y 100 rpm.