UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

Facultad de Ingeniería Química

TESIS DE GRADO

Previa a la obtención del título de:

Ingeniero Químico

TEMA

ESTUDIO DEL USO DE LOS NUTRIENTES PARA LA LEVADURA EN FERMENTACIÓN CON EL PROPÓSITO DE MEJORAR LA PRODUCCIÓN

DEL ALCOHOL ETÍLICO

Autores

Paola Elizabeth Gilces Farías

Pamela Soledad Veloz Pinto

Director de Tesis

Ing. Qco. Carlos Muñoz Cajiao

2006

Guayaquil - Ecuador

2

CONTENIDO

Objetivo

Introducción

Capítulo I Materias primas

1.1. Melaza

1.1.1. Definición

1.1.2. Propiedades físicas y químicas

1.1.3. Composición de la melaza

1.1.4. Usos generales de la melaza de caña

1.1.5. Producción de melaza en el Ecuador

1.2. Levadura

1.2.1. Características generales

1.2.2. Composición química de la levadura

1.2.3. Condiciones para el desarrollo de las levaduras

1.2.4. Procedencia

1.2.5. Fermentación de azucares

1.3. Nutrientes para levaduras de fermentación

1.3.1. Urea y ácido fosfórico

1.3.2. Sulfato de amonio y ácido fosfórico

1.3.3. Fosfato diamónico

1.3.4. Otros nutrientes

1.3.4.1. Oxígeno

1.3.5. Medios de cultivos

1.3.5.1. Propagación de levadura

3

1.3.5.2. Recuperación de levadura

1.4. Agua

1.5. Insumos

1.5.1. Ácido clorhídrico

1.5.2. Antiespumante

1.5.3. Kamoran

Capítulo II Fermentación

2.1. Historia de la fermentación alcohólica

2.2. Desenvolvimiento de la fermentación

2.3. Procesos de fermentación

2.4. Mecanismo de fermentación

2.5. Fermentación alcohólica

Capítulo III Factores que afectan la fermentación

3.1. Calidad del mosto

3.1.1. Mosto de melaza

3.1.2. Mosto de jugo

3.2. Infección

3.3. Temperatura del mosto

3.4. Temperatura de fermentación

3.5. Cantidad y viabilidad del fermento

3.6. Contenido alcohólico en el vino

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Capítulo IV Proceso experimental de fermentación

4.1. Detalle del proceso experimental a desarrollar

4.1.1. En laboratorio

4.1.2. En planta

4.2. Establecimiento de parámetros de fermentación

4.2.1. Grados Brix

4.2.2. Temperatura

4.2.3. Potencial de Hidrógeno (pH)

4.2.4. Viabilidad celular

4.2.5. Tiempo de fermentación

4.3. Diagramas de proceso

4.3.1. Diagrama de flujo del proceso de alcohol etílico

4.3.2. Diagrama general de la planta

4.4. Selección de las levaduras

4.5. Análisis de la melaza

4.6. Análisis del agua de proceso

4.7. Dilución de la melaza

4.8. Control de parámetros del proceso

4.9. Toma de datos experimentales

Capítulo V Resultados de la investigación y su evaluación

5.1. Proceso de propagación

5.2. Proceso de fermentación

5

5.3. Comparación de rendimiento de grados alcohólicos producido y otros

parámetros con respecto a lo producido en planta

5.4. Evaluación global de rendimiento y costo

5.4.1. Análisis del balance económico

Capítulo VI Conclusiones y Recomendaciones

6.1. Conclusiones

6.2. Recomendaciones

Anexos

i. Apéndices

ii. Glosario

Iii. Bibliografía

Cuadros

1.1. Composición de la miel final 2

1.2. Composición promedio de una melaza 3

1.3. Producción de melaza en el Ecuador 5

1.4. Consumo de melaza para la producción de Alcohol 5

4.5. Características organolépticas de la levadura 61

4.6. Análisis físico – químico de la melaza 62

A.7. Análisis del jugo de caña clarificado y filtrado 115

A.8. Melaza + jugo de caña clarificado filtrado 115

Tablas

Fosfato Diamónico

4.1. Propagación de levadura 67

6

4.2. Brix vs. pH 69

4.3. Producción de fermentación del mosto 70

Urea – Ácido Fosfórico


4.5. Brix vs. pH 74


Sulfato de Amonio - Ácido Fosfórico


4.8. Brix vs. pH 79


4.10. Prefermentador TK – 210 84

4.11. Prefermentador TK – 213 85

4.12. II Dilución 89

4.13. Fermentador TK – 303 A 91


5.15. Brix vs. pH 97


5.17. Comparación de Congéneres Alcohol Etílico 99

5.18. Comparación de parámetros 103

5.19. Promedio de eficiencia en fermentación 106

5.20. Balanza – Comprobación 106

Fosfato Diamónico

A.21. Propagación de levadura 117

A.22. Brix vs. pH 117

A.23. Producción de fermentación del mosto 118





Sulfato de Amonio - Ácido Fosfórico




7

Figuras

1.1. S. cerevisiae brotamiento 7040 aumento 7

1.2. S. cerevisiae brotamiento 7020 aumento 7

1.3. S. cerevisiae esporas 580 aumento 7

1.4. Esquema general del metabolismo de la levadura 13

1.5. Control de la biosíntesis del etanol por la levadura 16

4.6. Inicio de la propagación 51

4.7. Análisis cromatográfico del mosto fermentado 93

5.8. Análisis cromatográfico con Fosfato Diamónico 100

5.8. Análisis cromatográfico con Urea – Ácido Fosfórico 101

5.8. Análisis cromatográfico con Sulfato de Amonio – Ácido Fosfórico 102

Gráficas

Fosfato Diamónico

4.1. Viabilidad vs. Horas de oxigenación 68

4.2. Brotes vs. Horas de oxigenación 68

4.3. # Pruebas vs. Brix final 71

4.4. ppm nutrientes vs. ° GL 71






Sulfato de Amonio – Ácido Fosfórico





4.13. Brix de alimentación – Prefermentadores 86

8

4.14. Brix de reacción vs. Tiempo TK – 210 86

4.15. % Viabilidad – Brotes vs. Tiempo TK – 210 86

4.16. # bacilos vs. Tiempo TK – 210 87

4.17. ° GL vs. Tiempo TK – 210 87

4.18. Brix de reacción vs. Tiempo TK – 213 87

4.19. % Viabilidad – Brotes vs. Tiempo TK – 213 88

4.20. # bacilos vs. Tiempo TK – 213 88

4.21. ° GL vs. Tiempo TK – 213 88

4.22. Brix de alimentación II Dilución 90

4.23. # bacilos vs. Tiempo 90

4.24. Brix de reacción vs. Tiempo TK – 303 A 90

5.25. Comparación de nutrientes 99

A.26. % Mezcla vs. ° GL - Fosfato Diamónico 118

A.27. % Mezcla vs. ° GL - Urea – Ácido Fosfórico 120

A.28. % Mezcla vs. ° GL - Sulfato de Amonio – Ácido Fosfórico 122

Fotos

A.1. Urea 125

A.2. Fosfato Diamónico 125

A.3. Sulfato de Amonio 125

A.4. Levadura seca 126

A.5. Levadura seca 126

A.6. Oxigenación de los mostos 127

A.7. Toma de muestras 127

A.8. Fermentación de los mostos 128

A.9. Agitación 128

A.10. Micro destilador Kjedahl 129

A.11. Densímetro 129

A.12. Aparato de titulación – Redutec 130

A.13. Determinación % ART 130

A.14. Contaje de levaduras 131

A.15. Placa para contaje de levaduras 131

9

A.16. Levaduras muertas 132

A.17. Brotes de levadura 132

A.18. Tanque de melaza 133

A.19. Balanza con software automático 133

A.20. Tanque de II Dilución 134

A.21. Llenado – Tanque de II Dilución 134

A.22. Tuberías de aire 135

A.23. Tanque prefermentadores 135

A.24. Tanques fermentadores 136

A.25. Tanques fermentadores 136

10

Todos los comentarios, conclusiones y premisas, emitidas en la presente tesis, son de absoluta responsabilidad de las autoras.

----------------------------- Paola Gilces Farías

----------------------------- Pamela Veloz Pinto

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AGRADECIMIENTO Son muchas las personas que han contribuido para que esta tesis se realice con éxito y desearía expresar mi total agradecimiento a todas y cada una de ellas, por los numerosos pequeños gestos que, en total, han sumado una gran ayuda. En primer lugar quiero dar gracias a Dios por brindarme la dicha de vivir y haber puesto en mi camino a todas las personas que he conocido, ser mi guía en el camino de la vida, llenarme de bendiciones, salud, sabiduría, y fuerza cada día. “Sólo sometido a la autoridad de Dios harás lo bueno y te irá bien.” A mi madre: Georgina Farias por su amor, esfuerzo y apoyo incondicional con su firme y dedicado afán de verme superar y alcanzar todos mis objetivos propuestos. A mi padre Diógenes Gilces y hermana Ariana quienes con un gesto amable han intervenido en mis años de estudio y en muchos momentos de mi vida. A mis tías: Nancing y Janeth por haber cultivado los más altos valores morales en mi formación de principios y guiarme en todos mis años de estudio con vehemente anhelo. A todas las personas que integran la empresa SODERAL, que de alguna manera nos apoyaron, en especial al Ing. Mario Aguilera por brindarnos la oportunidad de realizar nuestro anteproyecto de tesis en la empresa. Así también muy especialmente al Ing. Wilfrido Quiñónez y al Ing. Camilo Molina por haber compartido con entusiasmo, experiencia y buena voluntad, sus sabidurías, palabras, conocimientos en fermentación y todo lo que estuvo al alcance de sus manos con nosotras. ¡Es un honor haber podido contar con el apoyo de personas con mucho talento! A la Facultad de Ingeniería Química por darme la oportunidad de conocer a una gran cantidad de personas extraordinarias, y así mismo, excelentes profesores, entre las cuales pude cultivar grandes amistades, compartir con ellos momentos gratos en el transcurso de nuestra carrera, experiencias que servirán para toda mi vida profesional. Al Ing. José Quiroz P. Decano de nuestra Facultad por prestarnos toda su ayuda para conseguir este gran paso, esencial en el triunfo de nuestras vidas. A nuestro director de Tesis: Ing. Carlos Muñoz C. por su colaboración, disponibilidad y apoyo directo en el desarrollo de nuestro proyecto. A ese hombre maravilloso que ha estado a mi lado dándome inspiración, motivación y fuerzas muchas veces que la he perdido, para alcanzar mis metas, siendo mi apoyo en todo momento. ¡Gracias por tu amor y cariño Paúl M.!

Paola

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DEDICATORIA

A mis Padres

Georgina y Diógenes por darme ese impulso hacia ese lugar tan bello que se llama vida.

"Enseñarás a volar, pero no volarán tu vuelo.

Enseñarás a soñar,

pero no soñarán tu sueño.

Enseñarás a vivir, pero no vivirán tu vida.

Sin embargo... en cada vuelo, en cada vida,

en cada sueño, perdurará siempre la huella

del camino enseñado."

Madre Teresa De Calcuta

Paola

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AGRADECIMIENTO

Cuando uno da gracias, talvez se olvida nombrar a alguien que por cuestión de

memoria no viene su nombre por el momento, espero no olvidar a nadie pero si lo

hago no es porque sea menos importante.

Al realizar este trabajo de investigación quiero agradecer primero a Dios que con

su poder ilumina y guía todos mis actos dándome la fuerza y el valor suficiente

para poder cumplir uno de mis más anhelados sueños.

Quisiera agradecer a todas las personas que integran la empresa SODERAL S.A.

En lo personal mi gratitud sincera al Ing. Mario Aguilera S. Gerente de

Producción quien nos dio la oportunidad de realizar dicha investigación en las

instalaciones de la empresa, colaborando con el desarrollo de nuevos profesionales.

A los Ingenieros Químicos Camilo Molina y Wilfrido Quiñónez Supervisores de

Planta los cuales nos entregaron todos sus conocimientos con paciencia y sus

valiosos consejos en los momentos más oportunos. A los Analistas, Operadores y

todo el personal que de una u otra manera colaboraron para culminar este trabajo.

Al Ing. Qco. Carlos Muñoz, nuestro Director de tesis que nos ha guiado durante la

realización de nuestro proyecto.

Al Ing. Qco. José Quiroz Pérez DECANO de nuestra prestigiosa facultad por ser

una persona correcta en sus decisiones, que además de ser una autoridad es un gran

amigo.

A mis compañeros/as y amigos/as con quienes he compartido momentos

inolvidables.

Mil gracias a cada una de las personas que me apoyaron para lograr ser una

profesional, espero poder retribuirles algún día.

Pamela

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DEDICATORIA

Este trabajo lo dedico a mis padres: Tlgo. Md. Jaime Veloz

Navarrete, Ing. Agrop. Laureana Pinto Macías; quienes con

amor, dedicación, comprensión, responsabilidad y buenos

ejemplos han hecho de mí una profesional. Así mismo a mis

hermanos: Rubén y Karem los cuales me ayudaron con sus

buenas ideas, tolerancia en los buenos y malos momentos,

esperando que sigan mi ejemplo y logren ser unos excelentes

profesionales.

A mi Abuelito Sr. Francisco Pinto I. por que siempre estuvo

presente dándome animo para que siga adelante.

Pamela

15

OBJETIVOS

Proveer un estudio de los diferentes nutrientes del mercado para el proceso de

cultivo de levaduras en la fermentación tendiente aumentar la producción de

alcohol etílico.

Mejorar la calidad y costos de producción, valorando la utilización de los

nutrientes con el fin de obtener los mejores rendimientos alcohólicos sin

deteriorar las operaciones técnicas del proceso.

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INTRODUCCIÓN

Desde el año 1970 el país nota una alta demanda de alcohol etílico que no

abastecen todas las destilerías del país, ya que su uso es cada vez mayor, por

lo cual es necesario mejorar la calidad y conseguir una máxima producción

utilizando nuevas técnicas de elaboración.

La producción del alcohol es un fenómeno complejo cuyo rendimiento depende

de diversos factores; por ejemplo las características intrínsecas de la cepa, las

condiciones de aireación, la concentración del inóculo, la composición del

medio, las condiciones de fermentación, los nutrientes que influyen en el

crecimiento de la fermentación, etc.

Nuestro país, a parte de una situación de estabilidad política y económica,

necesita de nuevas alternativas para poder brindarles a sus habitantes nuevas

fuentes de empleos e ingresos, sustentados en una producción sostenida.

El programa nacional del Alcohol es sin duda un proyecto que contribuiría al

desarrollo del Ecuador, la incorporación del etanol anhidro obtenido a partir de

la caña de azúcar en mezcla, el uso de biocombustibles como carburante en

mezcla con derivados del petróleo (gasolina y diesel), es una alternativa

ampliamente adoptada a nivel internacional por sus ventajas ambientales,

tecnológicas y socioeconómicas, que se inscribe dentro de las políticas y

lineamientos del Protocolo de Kyoto como factor determinante para la

reducción de emisiones nocivas ambientales que producen el efecto

invernadero, especialmente las tóxicas (monóxido de carbono). Para cumplir

con esta normativa se propone promover el uso del 10% de etanol en la

gasolina.

17

Utilizando el 10% en volumen de alcohol en mezcla con la gasolina, la

implementación del proyecto permitiría obtener una reducción neta de la

emisión de 6 millones de toneladas/año de CO2 atmosférico, lo cual tiene una

incidencia muy positiva en la problemática del cambio climático, el

calentamiento de la atmósfera y la contaminación global.

El alcohol y sus derivados serían muy importantes, no solamente para sustituir

importaciones, sino también porque crearían nuevas exportaciones con un

mayor valor agregado. Este aspecto podría ser un atractivo para la inversión

extranjera y para proyectos de industrialización en el país.

La caña de azúcar sería el cultivo prioritario, sin perder de vista que el alcohol

también puede ser obtenido a partir de excedentes de producción de otros

cultivos agrícolas en el país.

En este trabajo nos profundizaremos en el fenómeno de la fermentación y en

los cambios físicos y químicos de todo el proceso.

Esta tesis se centra en exponer el proceso de prefermentación y fermentación

para la producción de etanol a partir de la caña de azúcar. La tecnología

utilizada para tal fin es, básicamente, la fermentación de los azúcares

existentes en la caña, planteando el mejoramiento técnico y científico mediante

la propagación de la levadura usando diferentes nutrientes para mejorar el

rendimiento sin bajar la calidad del producto, realizando al final una separación

por medio de la destilación obteniendo así el etanol apto para los diferentes

usos.

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CAPITULO I

MATERIAS PRIMAS

1.1. MELAZA

1.1.1. DEFINICIÓN

En el proceso de fermentación de la melaza se utilizan los azúcares para ser

transformados en alcohol.

Conocida también como miel final y constituye el principal subproducto en la

Industria azucarera, llevándola a un proceso de fermentación con levaduras del

tipo Saccharomyces cerevisiae para obtener el alcohol etílico.

1.1.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

La miel final o melaza es un líquido denso y viscoso de color oscuro, dulce y

olor más o menos agradable que queda como residuo de la fabricación o

refinación de la sacarosa procedente de la caña de azúcar.

La importancia se debe casi exclusivamente a los carbohidratos, ya que carece

de materia grasa y de celulosa.

1.1.3. COMPOSICIÓN DE LA MELAZA

La melaza contiene la mayor parte de los no azúcares presentes en el jugo,

sacarosa y los azúcares reductores, además sustancias nitrogenadas,

vitaminas y elementos traza como lo hace la composición del guarapo.

Es un substrato de la industria azucarera, y una de las fuentes más baratas de

carbohidratos. La composición de la melaza de caña de azúcar depende de

tres factores principales:

19

a) Caña de azúcar

Condiciones del suelo

Fertilizantes

Clima

Control de insectos, enfermedades, mala hierba

Método de cultivo

Método de cosecha

Variedad de la caña

Madurez de la caña

b) Tipo de planta procesadora

Método de fabricación

c) Método de manejo de la melaza

Almacenaje de la melaza

Transporte de la melaza

La melaza es una mezcla de azúcares de distintas clases y sustancias

inorgánicas y orgánicas siendo su composición promedio la siguiente:

Cuadro # 1

COMPOSICIÓN DE LA MIEL FINAL DE CAÑA

La composición promedio en detalle de una melaza sería la siguiente:

º Brix 80 - 85

Sacarosa 36 %

Azucares reductores 22 %

Cenizas 8 %

Agua 24 %

Sustancias no azucaradas 10 %

20

CUADRO # 2

* Datos referenciales de una melaza del Ecuador

COMPONENTES %

Agua 20

Compuestos inorgánicos

(cenizas)

SiO2 0.5

8

N2O 3.5

Ca O 1.5

Mg O 0.1

P2O5 0.2

Na2O

0.2 Fe2O3

Al2O3

Sosa y carbonatos

Sulfatos (SO3) 1.6

Cloruros 0.4

Compuestos orgánicos

Azucares: Sacarosa

Glucosa

Fructosa

32

62 14

16

No azucarados: Sustancias

nitrogenadas, sustancias

gomosas solubles, ácidos libres

y combinados

10

TOTAL 100

21

1.1.4. USOS GENERALES DE LA MELAZA DE CAÑA

Debido a su gran producción se han destinado varios puntos de los cuales

citaremos los más importantes.

Productos Alimenticios: La melaza se emplea en la preparación de ciertos

alimentos hechos con cereales, es un ingrediente de algunos sustitutivos del

café, la melaza tostada con achicoria hacen una bebida bastante aceptable,

consumo directo para el ganado como fuente de carbohidratos y como agente

aglutinante.

También se la utiliza para la obtención de panela, azúcar refinada y otros

productos de fermentación, como la levadura para panificación.

Técnicos e Industriales: Se emplea la melaza como materia prima en la

elaboración de alcohol etílico, butírico, i-butanol, ácido acético, cítrico,

orgánicos, acetona, ron, levadura; como deshidratante en los proceso de

clarificación de los minerales; como combustible; para aromatizar el tabaco;

para eliminar incrustaciones y herrumbre; complemento alimenticio para la

ganadería y avicultura, entre otros usos.

1.1.5. PRODUCCIÓN DE MELAZA EN EL ECUADOR

En nuestro país la principal fuente de materia prima para la fabricación de

alcohol es la melaza, suministrado por los Ingenios Azucareros existentes

como: San Carlos, Valdez, La Troncal, Isabel María, Monterrey, Iancem.

A continuación se detalla la ubicación de cada uno de ellos:

22

CUADRO # 3

En los Ingenios azucareros se obtienen entre 29 y 41.6 Litros de melaza/Tn de

caña (7.6 Gal. /Tn) dependiendo del º Brix final de la melaza.

CUADRO # 4

CONSUMO DE MELAZA PARA LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL

INGENIO MIEL (Glns) ALCOHOL (Lts)

VALDEZ 9´600.000 11´520.000

SAN CARLOS 9´600.000 11´520.000

LA TRONCAL 9´600.000 11´520.000

ISABEL MARÍA 960.000 1´152.000

MONTERREY 960.000 1´152.000

IANCEM 960.000 1´152.000

TOTAL 31´680.000 38´016.000

NOMBRE DEL INGENIO PROVINCIA

SAN CARLOS Guayas

VALDEZ Guayas

LA TRONCAL Cañar

ISABEL MARÍA Los Ríos

MONTERREY Loja

IANCEM Imbabura

23

1.2. LEVADURA

La levadura es la fuente principal para empezar la incubación, multiplicación de

las células encargadas de transformar todo el azúcar contenido en la melaza

en alcohol dentro del proceso de fermentación.

1.2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Las levaduras son las más importantes en la producción de alcohol, son las

llamadas Saccharomyces cerevisiae y Saccharomyces uvarun. La S.

cerevisiae es usada en la industria de la panificación, producción de proteínas

y vinos, mientras que la S. uvarun, para la fabricación de cerveza.

Son microorganismos unicelulares, de mayor tamaño que las bacterias, con

formas variables (esféricas, ovaladas, cilíndricas), y su tamaño varia de 4 - 8

m de largo, por 5 – 16 m de ancho (micrón = 10 – 5 m = 10 – 3 cm. una

milésima parte de un milímetro). Al igual que las bacterias, tienen núcleo,

citoplasma, pared celular y membrana citoplasmática.

El núcleo no tiene membrana de separación y queda incluido dentro del

citoplasma. En este último puede haber una o más vacuolas, que son bolsas

con material de reserva (azúcares, grasas) o con productos de desecho del

metabolismo celular.

La membrana citoplasmática es semipermeable, dejando pasar los elementos

nutritivos que necesita la célula y permitiendo la salida de los desechos de la

misma.

Las levaduras se reproducen por brotamiento y por ascoporos.

1. Por Gemación. A la levadura le sale una protuberancia con formación de un

nuevo núcleo y compartiendo el citoplasma durante un periodo de tiempo.

Después se forma una doble pared de separación.

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En muchos casos, las nuevas células formadas siguen unidas a la original

formando a su vez otras, con lo que se llegan a formar racimos.

Fig. 1 Levaduras de Saccharomyces cerevisiae. Fig. 2 Levaduras de Saccharomyces cerevisiae.

Microscopía electrónica de barrido x7040 aumentos. Microscopía de contraste de fases x7020 aumentos.

2. Por esporas. Se forman dentro de la célula que se abre cuando estas

maduran. Esas esporas se desarrollan posteriormente, reproduciéndose por

gemación si las condiciones del medio son adecuadas.

Una célula puede dar origen a cerca de 40 células hijas, en promedio son 24

generaciones, nunca dos brotes son formados en el mismo local.

Fig. 3 Levaduras de Saccharomyces cerevisiae

Microscopía de contraste de fases x580 aumentos.

Las levaduras constituyen uno de los grupos más importantes de

microorganismos y se emplean en muchos procesos de fermentación en la

síntesis de compuestos orgánicos, como fuente de vitaminas del complejo B y

de tiamina, en algunas fases de la producción de antibióticos, hormonas

esteroides, como suplemento de la alimentación para animales y seres

humanos.

25

1.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA LEVADURA El contenido total de humedad se puede admitir, por término medio,

comprendido entre el 70 - 75 %; la materia seca es, por consiguiente, de un

30 - 25 % aproximadamente.

La composición de esta materia seca es muy compleja y en ella podemos

mencionar:

Componentes nitrogenados:

(proteínas N x 6.25 cervisina zymocoseina, peptona,

nucleoproteínas, etc.) 35 – 65 %, con un promedio del 45 %.

Sustancias no nitrogenadas:

(poliosas, glucógeno, trehalosa, goma de levadura, etc.) 24 – 45 %

con un promedio del 40 %

grasa bruta 5 %

cenizas 10%.

Las cenizas están constituidas esencialmente por un:

P2O5 50 %

K2O 30 %

MgO 6 %

CaO 3 – 4 %

Otros como SiO2, Fe2O3, etc.

Además, en la levadura se encuentran diastasas y vitaminas.

Materias Minerales: Las substancias minerales que entran en la composición

de la levadura lo hacen, principalmente, como fosfatos de potasio y de

magnesio. Los compuestos fosforados acidolábiles van teniendo cada vez

mayor importancia en la bioquímica, pues parecen desempeñar un papel

principal como transportadores de energía. El ácido metafosfórico parece que,

probablemente en combinación floja con proteínas (metafosfoproteínas

26

ácidoinsolubles), se ha encontrado en las levaduras, el ácido metafosfórico

participa en la constitución de las granulaciones metacromáticas (granos de

volutina).

La proporción de substancias minerales es muy variable, pues influye

poderosamente en ella la composición del medio en que se desarrollé la

levadura.

Además de estos elementos, es imprescindible la presencia de indicios de los

siguientes: talio, sodio, cobre, arsénico, magnesio. etc., los cuales llegan al

medio en fermentación por las impurezas que tienen las sales alimenticias o las

mismas, substancias azucaradas por fermentar.

Glúcidos: Entre los glúcidos presentes en la levadura podemos citar el

glicógeno, un manano y una goma de composición muy compleja. La pared

celular está formada por manano y glicógeno profundamente esterificado por el

ácido fosfórico. Este glicógeno se diferencia del que se encuentra en el

protoplasma de la célula por su escasa solubilidad en el agua.

La goma de la levadura es una substancia blanca, amorfa y ligeramente

higroscópica. En agua da soluciones viscosas no reductoras, y su hidrólisis

produce, principalmente la manosa, junto con glucosa y una metilpentosa. No

es una substancia de reserva y no es demolida en caso de faltar alimento a la

célula.

El glicógeno ha sido encontrado en la levadura, dentro del protoplasma y en la

membrana siendo el del protoplasma más soluble que el de la membrana y

menos rico en fósforo. En unión del manano constituyen los glúcidos de

reserva, de los cuales vive la levadura en las primeras horas de la fermentación

o cuando desciende el contenido en azúcares fermentescibles. Si el consumo

de las reservas es prolongado, puede entonces producirse la autólisis de la

levadura.

27

Lípidos: Una levadura normal contiene un 5 % de materias grasas, calculadas

sobre la materia seca. Este contenido es aún mayor en los cultivos viejos, y

especialmente si la alimentación ha sido abundante. Se ha encontrado que

existe una relación inversa entre el contenido de grasa en la levadura y su

tolerancia para el alcohol. Los ácidos presentes en los glicéridos son

principalmente los ácidos: palmítico, láurico, linoleico y aráquico.

El extracto etéreo de la levadura contiene aproximadamente un 2 % de

ergosterina y una lecitina cuyos constituyentes principales son la colina y el

ácido palmítico.

Prótidos: Las materias nitrogenadas de la levadura representan un 35 – 65 %

de su materia seca. Los dos tercios están formados por dos verdaderas

proteínas, una albúmina y una fosfoproteína. Las propiedades y la constitución

de esta última proteína, la zymocaseína, son muy análogas a las de la caseína

de la leche; es muy rica en ácido glutámico, lisina y arginina. Un 25 % del

nitrógeno de la levadura pertenece a los núcleoproteidos, al ácido nucleínico y

a la volutina. El resto, un 10 % aproximadamente, entra a formar parte de las

peptonas, los aminoácidos, las bases nitrogenadas y los diferentes pigmentos,

entre los cuales podemos citar el citocromo y un pigmento amarillo de la serie

de las flavinas de constitución muy semejante a la lactoflavina.

Vitaminas: La levadura se ha revelado como una importante fuente de

vitaminas, pues posee los integrantes del complejo vitamínico B, así como la

provitamina D, citaremos también que la levadura contiene pequeñas

cantidades de vitamina E, factor antiesterilizante.

Diastasas: La levadura encierra múltiples diastasas. Se ha identificado, en los

productos de la autólisis celular, una glicogenasa. La invertina se encuentra

presente en la levadura en gran cantidad, es poco difusible al medio exterior y

se destruye por calentamiento; se favorece la difusión de la invertina por la

presencia de ciertas substancias, tales como el alcohol, el cloroformo, el éter,

28

etc., y en los líquidos procedentes de la autólisis de la levadura se la halla

abundantemente.

También hemos de señalar la presencia de la maltasa, trealasa y melibiasa; la

lactasa solamente se encuentra en las levaduras propias de la leche.

La levadura contiene dos proteasas: una, la proteinasa, que presenta

propiedades análogas a la papaína y cuya temperatura óptima se ha

establecido a los 45 ºC, tiene un pH entre 5.0 – 5.8, y degrada las proteínas

hasta el estado de polipéptidos. La otra diastasa, la peptidasa, tiene su pH

óptimo en las proximidades de la neutralidad, pH 7 y transforma los

polipéptidos en aminoácidos.

Por ultimo citaremos la presencia de la amidasa, lipasa, catalasa,

oxidorreductasas y el complejo zimásico.

1.2.3. CONDICIONES PARA EL DESARROLLO DE LAS LEVADURAS

Como cualquier ser vivo, las levaduras necesitan una serie de condiciones y

elementos para poder desarrollarse, en que podemos citar como más

importantes los siguientes:

Nutrientes

Humedad

Temperatura

Oxígeno

Acidez del medio

En cuanto a los nutrientes, las levaduras necesitan hidratos de carbono,

proteínas, vitaminas y sales minerales. Los hidratos de carbono o azúcares

son quemados produciendo la energía necesaria para las actividades vitales de

las células. Junto a esa energía hay productos como el anhídrido carbónico,

29

etanol, etc. Esta facultad de las levaduras para producir alcohol y CO2 se

aprovecha en la elaboración de cerveza, vino, champán, etc.

En cuanto a la humedad, aunque es necesaria para las bacterias, no lo es tanto

para las levaduras. Hay levaduras que pueden vivir en sustratos con un 45 -

50% de azúcares (mermeladas, miel).

El rango de pH óptimo para el desarrollo de las levaduras es de 4.5 - 5.0,

aunque pueden sobrevivir desde 3 - 7.5.

Son menos resistentes a los cambios de temperatura que las bacterias, ya que

no aguantan temperaturas por debajo del punto de congelación, siendo entre

20 – 30 °C el intervalo óptimo para su crecimiento. Las levaduras mueren entre

los 45 - 47 ºC, por lo que cuando se las quiere eliminar de cualquier alimento o

bebida, basta calentarla de 50 - 60 º C durante cinco minutos. Las esporas son

algo más resistentes al calor, siendo necesarias una temperatura de 60 - 68 ºC

durante unos minutos para destruirlas.

Con referencia a sus necesidades de oxígeno, las levaduras son anaerobias,

facultativas, es decir, pueden vivir con o sin oxígeno.

Las levaduras anaerobias sólo utilizan el carbono procedente de azucares

fermentables, tales como la glucosa, fructosa, galactosa, manosa, etc. En vida

aerobia, la levadura puede asimilar el carbono de toda una serie de ácidos

orgánicos en forma de sales, por ejemplo: ácido láctico, succínico, málico,

tartárico, cítrico, etc., así como el de los pilialcoholes, por ejemplo: la glicerina y

la manita.

La asimilación del nitrógeno por la levadura es de gran complejidad. Los

nitratos no tienen valor alimenticio en el usual método de trabajo de las fábricas

de alcohol y los nitritos presentan una cierta toxicidad en determinadas

circunstancias. El nitrógeno que asimila la levadura ha de encontrarse en forma

30

amoniacal; para ello, los aminoácidos utilizados por la levadura han de sufrir la

siguiente transformación:

R — CH — NH2 + H2O R — CH2 OH + CO 2 NH3

COOH

El amoníaco así liberado es ahora asimilado por la levadura, la cual se

encuentra capacitada para efectuar a sus expensas la totalidad de sus síntesis

proteicas. Las amidas y los polipéptidos son atacados de un modo análogo

hasta quedar reducidos a sales amoníacas o aminoácidos por vía diastática,

para, seguidamente, sufrir la transformación presente.

Con O2 se desarrollan más rápidamente, produciendo CO2 y agua como

productos de desecho de su metabolismo. En ausencia de oxígeno crecen más

lentamente produciendo etanol, agua y CO2. Controlando la cantidad de

oxígeno disponible podemos dirigir su desarrollo en el sentido que nos

convenga. Por ejemplo, si queremos producir alcohol, vino o cerveza, la

fermentación se hará con poco O2, mientras que si queremos producir levadura

(levadura de panadería, por ejemplo) se ventilará la masa en fermentación.

Fig. 4 ESQUEMA GENERAL DEL METABOLISMO DE LA LEVADURA

31

1.2.4. PROCEDENCIA

El tamaño de levadura, así como su forma, es muy variable y depende tanto de

la familia como de las condiciones del cultivo.

Algunas especies capaces de producir fermentación alcohólica son las

levaduras Torulopsis, Cándida, ciertas especies Mucor y algunas bacterias, sin

embargo, la más importante es la Saccharomyces, por ser la más utilizada en

la industria alcoholera.

En condiciones que podríamos considerar normales, se pueden distinguir

varios tipos: el S. cerevisiae, con células redondeadas; el S. ellipsoideus, de

células elípticas; el S. apiculatus, con células que quieren recordar la forma de

los limones; el S. Pastorianus, con células como salchichas, S. anamensisi, S.

carlsbergensis, etc.

Clasificación de la levadura Saccharomyces cerevisiae:

Orden: saccharomycetales

Familia: saccharomycetaceae

Subfamilia: saccharomycetoideae

Tribu: saccharomycetae

Género: saccharomyces

Especie: saccharomyces Cerevisiae

1.2.5. FERMENTACIÓN DE AZÚCARES

La célula para poder vivir y multiplicarse, tiene que producir energía, y la

fuente de energía son los azúcares (carbohidratos). Estos, además de servir

corno fuente de energía, son también los precursores de los aminoácidos,

proteínas, polisacáridos y lípido.

32

En los mostos de melaza y jugo de caña, el azúcar contenido es la Sacarosa,

además también se tiene la glucosa y la fructosa. La Sacarosa para poder ser

transformada en alcohol tiene que ser primeramente hidrolizada, esto es hecho

con la ayuda de la invertasa que se localiza en la pared celular de las

levaduras. El producto de las hidrólisis de la Sacarosa es la fructosa y la

glucosa mediante el proceso de la inversión o invertasa, esto se realiza con

facilidad en soluciones ácidas a velocidades que aumentan notablemente

según el aumento de la temperatura y la disminución del pH, con la liberación

de los monosacáridos constituyentes según la reacción:

HIDRÓLISIS

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12 O6 ÁCIDA

Sacarosa + Agua Glucosa + Fructosa

Estos productos son absorbidos por la levadura e inmediatamente fosforiladas

(una molécula de fosfato se une a la de azúcar). Esta molécula (activada),

puede seguir varios caminos: formar polisacáridos de reserva y pared celular;

formar aminoácidos y proteínas para las membranas y enzimas; entrar en la vía

glucolítica produciendo energía en forma de ATP (Trifosfato de adenosina), y el

Acido Pirúvico (Piruvato). Si el medio contiene oxígeno, el ácido pirúvico será

oxidado en la mitocondria, produciendo una gran cantidad de energía en forma

de ATP, dióxido de carbono y agua. Si no hubiera oxígeno, la mitocondria no

funciona, de allí, el ácido pirúvico será desviado para la producción de etanol.

Por lo tanto, la presencia o ausencia de oxígeno, controla la producción de

etanol por la levadura. En la Figura 5 muestra las vías metabólicas que

controlan la producción de etanol en la levadura.

33

Fig. 5 CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DEL ETANOL POR LA LEVADURA

Cuando un mol de glucosa (180 gr.) es oxidado hasta etanol y dióxido de

carbono, es liberada una energía equivalente a 56 Kcal., siendo cerca de 40

Kcal. disipadas en forma de calor, y, otras 16 Kcal. almacenadas como energía

química en la forma de ATP.

C6H12O6 + Levadura CH3CH2OH + CO2 + 56 KcaI.

Glucosa (1 mol) Etanol Dióxido Energía

(180 gr.) de Carbono

Si el medio posee oxígeno, un mol de glucosa (180 gr.) se oxida en la vía

glucolítica y en la mitocondria, produciendo dióxido de carbono y agua,

liberando 686 Kcal., siendo cerca de 300 Kcal. en la forma de energía química

(ATP), y, unas 386 Kcal. disipadas en forma de calor.

34

C6H12O6 + Levadura H2O + CO2 + 686 Kcal.

Glucosa OXÍGENO Agua Dióxido Energía

(180 gr.) (aire) de Carbono.

Es por ésta razón que, en la presencia de oxígeno, la multiplicación de la

levadura se da intensamente, pues la cantidad liberada de energía química

(ATP) es mayor (19 veces). Por otro lado el consumo de glucosa es menor que

en la ausencia de oxígeno.

La célula necesita de una menor cantidad de glucosa en presencia de oxígeno,

porque la cantidad de energía producida es mayor.

Una buena levadura deberá tolerar altas concentraciones de alcohol y de

azúcar, proliferar rápidamente y ser eficaz para convertir en alcohol los hidratos

de carbono.

Por fortuna, la mayor parte de las cepas de S. cerevisiae satisfacen estos

requisitos.

Cuando la concentración de alcohol etílico alcanza aproximadamente 12 % en

volumen, termina la actividad de la levadura pero en la práctica no suele pasar

del 9 % en volumen, el límite máximo de concentración del alcohol producido

mediante la fermentación.

1.3. NUTRIENTES PARA LEVADURAS DE FERMENTACIÓN

Durante la fermentación hay necesidad de agregar nutrientes con el fin de

fortalecer las levaduras; esta adición de nutrientes es hecha basada en índices

generales usualmente empleados por la mayoría de las destilerías.

Estos nutrientes deben ser agregados en la fase de la multiplicación de las

levaduras, que corresponden al inicio de la fermentación, así el nitrógeno es

muy importante para la fase de multiplicación celular como para la

35

fermentación, debido especialmente a la síntesis de proteínas y ácidos

nucleicos.

Cuando hay deficiencia de nitrógeno, el crecimiento celular disminuye, así

como también la velocidad de fermentación y la productividad.

En cuanto al fósforo es el elemento esencial para la formación alcohólica y

también para el crecimiento de las levaduras.

1.3.1. UREA Y ÁCIDO FOSFÓRICO

El empleo de la Urea en el proceso de fermentación es muy importante, tanto

para la fase de multiplicación como para la fase de fermentación debido a la

síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

Es un compuesto cristalino incoloro ligero, con un 46% de nitrógeno (producto

en forma pura). También se presenta en forma granulada de perlas de 1 - 2

mm., con un 45% de N.

Soluble en agua sin dejar residuos insolubles, con un descenso marcado de la

temperatura (calor de disolución en el agua 57.8 cal/ gr.), en alcohol, y

ligeramente soluble en éter, acetato de etilo y en piridina a las temperaturas

ordinarias, no combustible y de baja toxicidad

Conocida también como Diamida de Ácido Carbónico o Carbamida de

fórmula CO (NH2)2, peso molecular 60 con un punto de fusión de 132,7 °C,

higroscopicidad a 20 °C = 20 (aumenta con temperatura), a 30 °C = 27.0,

índice de salinidad 75 y de acidificación de 80.

Puede dar lugar a numerosos derivados, ya sea por auto condensación, o por

unión con otros cuerpos minerales u orgánicos. Con el formol produce resinas,

urea formol, que tienen variados usos industriales y sirven también de abono

nitrogenado. Con los ácidos forman sales, tales como los nitratos, sulfatos, etc.

36

Conjuntamente con la urea se utiliza Ácido Fosfórico que es un elemento

esencial para la fermentación alcohólica y el crecimiento de las levaduras, por

que tiene la función de actuar como nutriente durante la propagación de la

levadura en los prefermentadores como su nombre lo indica vitaliza a la

levadura para que ésta se mantenga activa y pueda transformar la glucosa en

alcohol.

El ácido fosfórico proporciona el fósforo necesario a la levadura para su

desarrollo.

Se usa en dosis de 0.18 gr. / l de mosto, el fósforo deberá encontrarse en el

medio en nivel mínimo de 125 – 150 ppm de fósforo.

De fórmula química H3PO4, con una riqueza de 54% P2O5 (75% H3PO4), ácido

que constituye la fuente de compuestos de importancia industrial llamados

fosfatos regulando el pH.

A temperatura ambiente, el ácido fosfórico es una sustancia cristalina con una

gravedad específica de 1,83. Tiene un punto de fusión de 42,35 °C.

Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se

obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido

sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de

calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar

el óxido resultante con vapor de agua.

El ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la

reducción y a la evaporación. Entre otras aplicaciones, el ácido fosfórico se

emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas, como pegamento de

prótesis dentales, como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que

se utilizan, como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

37

1.3.2. SULFATO DE AMONIO Y ÁCIDO FOSFÓRICO De fórmula química (NH4)2SO4 y con una riqueza en estado puro: 21.2% N y

24% de S, en estado abono: 20.5% N y 59% de SO4. Es un compuesto que se

presenta en polvo, cristales y granular, soluble en agua y aumenta

considerablemente con la temperatura. La solubilidad en Kg. de sulfato de

amonio por litro de agua es: a 0°C, de 70.6 - 20°C, de 75.4 - 60°C, de 88.0 y a

100°C, de 103.3, no inflamable y de baja toxicidad. Por su carácter ácido, el

sulfato de amonio es recomendable en aplicaciones a suelos alcalinos y/o

suelos calcáreos. La disponibilidad del nitrógeno en forma amoniacal es como

reserva a corto tiempo y las disponibilidad del azufre es en forma inmediata,

por lo que su uso es recomendable después del arranque de los cultivos, ya

que favorece la disponibilidad de otros nutrientes del suelo así como la

remoción del calcio y aluminio de la superficie fértil del suelo por su actividad

de reacción en el intercambio catiónico resultante.

En estado puro son cristales blancos en forma de rombos (Placas,

aglomerados), pero en estado comercial de abono presente ligero tono amarillo

debido al Sulfuro de Arsénico (proveniente de coquerías). Su gravedad

especifica en estado puro es de 1.77, pero el sulfato de amonio agrícola

presenta una densidad aparente sin apelmazamiento, de 0.8 - 1.1, la

higroscopicidad propia del sulfato de amonio no es muy alta siendo la humedad

atmosférica crítica del 70%, pero puede aumentar si existe ácido sulfúrico libre,

cuya avidez de agua es muy grande, el índice de higroscopicidad a 30°C es de

20, tiene una reacción ácida con un índice de acidificación de 110 y un índice

de salinidad de 69.

El sulfato de amonio es el resultado de la acción de un ácido fuerte (sulfúrico)

sobre una base débil (amoniaco). Esto explica que sus soluciones estén

parcialmente hidrolizadas y tengan una reacción ligeramente ácida. Por la

misma razón, la ebullición les hace desprender amoniaco.

38

El sulfato amónico junto con oxidantes fuertes (como los cloratos), puede dar

mezclas explosivas.

Se descompone en calor (a temperatura elevada) con pérdida de NH3. Se

descompone fácilmente a temperatura normal con los productos alcalinos y con

desprendimiento de amoniaco.

Al igual que con la urea se utiliza Ácido Fosfórico el cual proporciona el

fósforo necesario a la levadura para su desarrollo.

1.3.3. FOSFATO DIAMÓNICO

El uso del Fosfato Diamónico en la fermentación sirve para suministrar el

fósforo y nitrógeno necesario para el crecimiento de las levaduras.

De fórmula química (NH4)2HPO4, conocido comercialmente como DAP, es un

abono complejo de nitrógeno y fósforo, sólido granulado, de color gris/negro,

inodoro, no combustible, de baja toxicidad. Es un compuesto soluble en citrato

amónico neutro y en agua con menor solubilidad que el MAP y de reacción

medianamente alcalina y de menor lixiviación, con aportación de nutrientes el

18% de nitrógeno y 46% de P2O5 (anhídrido fosfórico soluble en citrato amónico

neutro y agua). Tiene una humedad máxima 2.0% y una densidad aparente de

0.95 Kg. / l.

Granulometría (%)

> 5 mm. (máx.) 1.0 2-5 mm. (máx.) 94.0 1-2 mm. (máx.) 4.0 < 1 mm. (máx.) 1.0

Se recomienda su uso en la fabricación de cerveza y alcohol, en la levadura como alimento para las células y como mejoradores de las cepas.

39

1.3.4. OTROS NUTRIENTES 1.3.4.1. OXÍGENO

Durante mucho tiempo se pensó que las levaduras eran microorganismos

aerobios estrictos, es decir, debía realizarse la fermentación en ausencia de

oxígeno. Sin embargo es un hecho erróneo ya que requiere una cierta

aireación. Esta oxigenación se consigue en los procesos previos a la

fermentación.

Es importante que el aire no esté contaminado, es decir, libre de aceite,

humedad o alta temperatura, razón por la cual se recomienda que la

temperatura del aire deba ser de 28 º C.

El aire es usado en la propagación de la levadura y en la prefermentación ya

que es aquí donde la levadura necesita aire para su reproducción.

Una aireación excesiva es totalmente absurda ya que, entre otras

consecuencias en el vino resultado de la fermentación, no obtendríamos

alcohol sino agua y anhídrido carbónico (CO2), debido a que las levaduras,

cuando viven en condiciones aeróbicas no utilizan los azúcares por vía

fermentativa sino oxidativa, para obtener con ello mucha más energía.

1.3.5. MEDIOS DE CULTIVOS

1.3.5.1. PROPAGACIÓN DE LEVADURA

Se prepara un colchón (mosto a 10 º Brix) de 40 cm. de altura del tanque, en

un recipiente se prepara la leche de levadura la misma que se disuelve con

agua y mosto, la agregamos al tanque de prefermentación con alimentación

continua de mosto a 10 º Brix.

40

Durante el tratamiento de la levadura se adiciona aire de uniformemente por la

parte inferior del recipiente con la finalidad de oxigenarlas para su mejor

desarrollo y multiplicación, ya que las células de levadura son aeróbicas

Cuando las levaduras hayan doblado su volumen inicial agregamos la dosis de

nutriente necesario para su reproducción celular, se ajusta el pH del medio que

debe quedar entre 3.5 – 4.0 esto se logra con la adición de ácido clorhídrico

concentrado.

Disolver 100 gr. en 1 litro de agua del agente bacteriostático (Kamoran),

esperar que se disuelva e introducir la solución al prefermentador para obtener

una concentración de 1.5 - 3.0 ppm y así evitar la infección.

Se controla la alimentación a los prefermentadores, la temperatura, la

oxigenación y el pH.

1.3.5.2. RECUPERACIÓN DE LEVADURA

El proceso de Meller Boinot, consiste en la recuperación de las células de

levadura del vino a través de la centrifugación.

La levadura recuperada se llama leche o crema de levadura, que es utilizada

como inóculo de la siguiente fermentación. Esto significa continuar con el ciclo

del proceso, que seria prefermentación, fermentación y centrifugación.

Para obtener esta levadura que se usará en lo posterior como inóculo, hay que

hacer un cultivo o multiplicación de la levadura que se puede realizar de dos

formas:

Usando levadura prensada

Usando cultivo puro

41

La leche o crema de levadura obtenida por cualquiera de estas dos formas

indicadas anteriormente en el proceso de Boinot deben seguir los siguientes

pasos:

Prefermentación: La prefermentación consiste en el tratamiento de la

levadura recuperada, para lo cual se utiliza el prefermentador en el cual se

deposita la leche o crema de levadura. Anterior a esto, se mide la cantidad de

crema, para calcular la cantidad de agua adecuada que va relacionada con la

cantidad de levadura a utilizar.

Luego de diluir la levadura se ajusta el pH del medio que debe quedar entre

2.5 – 2.8, esto se logra con la adición de ácido clorhídrico concentrado.

Durante el tratamiento de la levadura se adiciona aire uniformemente por la

parte inferior del recipiente con la finalidad de oxigenarlas para su mejor

desarrollo y multiplicación, ya que las células de levadura son aeróbicas.

Terminado el tratamiento de la levadura, está lista para continuar el siguiente

paso:

Fermentación: En la fase de fermentación se consideran los siguientes

requisitos:

Alimentación de levadura tratada al fermentador

Preparación de mosto

Alimentación de mosto al fermentador

Adición de nutriente al fermentador

Desarrollo de la fermentación

Terminada la fermentación se continúa el proceso sometiendo el fermento a

centrifugación

Centrifugación: Una vez terminada la fermentación, el vino resultante debe

ser centrifugado lo más pronto posible, ya que si se deja por mucho tiempo, el

42

alcohol que contiene dicho fermento mataría las células de levadura que se

encuentran dentro del vino.

La levadura extraída de la centrifuga (concentración de células de levaduras),

con cerca del 60% de masa celular llamada también leche o crema de

levadura, es la que va a ser utilizada como inóculo de las fermentaciones.

1.4. AGUA

El agua es imprescindible en el desarrollo de los seres vivientes, la naturaleza

físico química, su abundancia y distribución, hacen de este líquido vital el más

importante.

El agua pura es un líquido inodoro, incoloro e insípido, compuesto de

hidrógeno y oxígeno H2O. Tiene un matiz azul, que sólo puede detectarse en

capas de gran profundidad.

2 H2 + O2 H2O

A la presión atmosférica (760 mm. de mercurio), el punto de congelación del

agua es de 0 °C y su punto de ebullición de 100 °C. El agua alcanza su

densidad máxima de 100 Kg. / m3 a una temperatura de 4 °C y se expande al

congelarse.

Como muchos otros líquidos, el agua puede existir en estado sobreenfriado, es

decir, que puede permanecer en estado líquido aunque su temperatura esté

por debajo de su punto de congelación; se puede enfriar fácilmente a unos -25

°C sin que se congele. El agua sobreenfriada se puede congelar agitándola,

descendiendo más su temperatura o añadiéndole un cristal u otra partícula de

hielo. Sus propiedades físicas se utilizan como patrones para definir, por

ejemplo, escalas de temperatura.

El agua es uno de los agentes ionizantes más conocidos. Puesto que todas las

sustancias son de alguna manera solubles en agua, se le conoce

43

frecuentemente como el disolvente universal. El agua combina con ciertas

sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de los metales formando

ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas importantes.

Todas las aguas tienen un alto grado de sales de calcio y de magnesio que

están expresados en carbonatos, comúnmente llamado “dureza”.

La concentración de sólidos disueltos, determina si el agua es apta para

diversos usos; como el empleo a nivel de laboratorio e industrias

específicamente. Por tales razones el agua debe ser sometida a tratamientos

de potabilización y desmineralización para poder realizar cualquier proceso

industrial evitando así incrustaciones y obtener datos con mayor exactitud.

El agua destilada fue utilizada como disolvente de la melaza durante la

experimentación de nuestro trabajo, para los diferentes análisis y para la

preparación de las diferentes soluciones.

1.5. INSUMOS 1.5.1. ÁCIDO CLORHÍDRICO

Se agrega el ácido durante la propagación de la levadura con el propósito de

obtener un pH aproximado de 2.5, con este parámetro se controla la cantidad

de las células de levadura y así evitar el crecimiento de bacterias que impiden

la normal fermentación.

El cloruro de hidrógeno, de fórmula HCl, es un líquido incoloro, fumante, de

reacción fuertemente ácida y muy corrosivo e ininflamable, y con un olor

característico penetrante y sofocante. Se produce con concentraciones en ClH

de 32% y 34 - 35%, su densidad depende de ella. La densidad que

corresponde a la concentración de 34 - 35% es de 1.172 gr. / l.

Tiene un punto de fusión de - 114.22 °C, un punto de ebullición de - 85.05 °C y

una densidad relativa de 1,268. Se disuelve fácilmente en agua: 1 volumen de

44

agua a 20 °C absorbe 442 volúmenes de cloruro de hidrógeno gaseoso a la

presión atmosférica. La disolución resultante (ácido clorhídrico) contiene un

40,3% de ácido clorhídrico en masa y tiene una densidad relativa de 1,20. Esta

disolución emite gran cantidad de vapores en aire húmedo, pero al diluirla deja

de emitirlos. El cloruro de hidrógeno pierde parte de su solubilidad en agua al

aumentar la temperatura de ésta, y es menos soluble en alcohol, éter y otros

disolventes orgánicos.

Se emplea principalmente en el decapado de metales, en la fabricación de

tintes y colorantes, gelatinas, caucho sintético, cloruros metálicos y productos

farmacéuticos. Como neutralizante, agente hidrolizante y catalizador en la

producción de glucosa y azúcar de maíz con almidón, en el decapado de

metales, producción del caucho sintético, en la producción de cloruros

metálicos, en la regeneración del caucho, etc.

También tiene aplicaciones en el tratamiento de efluentes y en la regeneración

de resinas de intercambio iónico en tratamiento de aguas.

1.5.2. ANTIESPUMANTE

La función del antiespumante en el proceso de la fermentación es bajar el nivel

de espuma que se forman durante la prefermentación y fermentación. El

antiespumante usado es de grado alimenticio por lo tanto no es peligroso para

la salud.

Es una emulsión líquida, color blanquecino, inodoro, soluble en agua, con pH

3.8, viscosidad 6660 cP y densidad 1,01 - 0,01 gr. / ml.

La espuma es un fenómeno que no se produce en los productos puros, pero

son comunes en soluciones o suspensiones. Una espuma se produce en una

dispersión cuando se introduce un gas en un líquido como consecuencia de

agitación, transferencia de líquidos, burbujeo y formulaciones donde

intervienen varios constituyentes a mezclar.

45

También se produce espuma por generación de gas dentro del líquido, tanto

por acción química como por acción microbiana. Por lo tanto es un factor

económico importante (el espacio ocupado por la espuma puede ser mayor al

25%).

1.5.3. KAMORAN

Es un agente bacteriostático eficaz a una concentración de aproximadamente

0.5 ppm y como agente bactericida a aproximadamente 3.0 ppm, se usa en la

fermentación alcohólica contra bacterias gram positivas entre ellas:

Bacillus suptilis, brevis, megaterium, coagulans.

Lactobacillus platarum, fermentum, vaccimostercus, buchneri, yamanasheinsis,

coryniformis.

Leuconostoc mesenteroides, acidilactici.

Es un polvo cristalino de color blanco crema a tostado, con olor característico.

Levemente soluble, pH 6 – 9, con punto de fusión 267 – 269 ºC (513 – 515 º

F), no ocurre ignición hasta los 262 ºC.

Como es un producto de alta toxicidad no usar en la producción de cervezas,

vinos u otras bebidas no destiladas para consumo humano.

46

CAPITULO II

FERMENTACIÓN

2.1. HISTORIA DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos,

efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando

energía. Hay diferentes tipos de fermentación, pero en condiciones

fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de

carbono del compuesto orgánico y, por consiguiente, sólo una pequeña

cantidad de la energía potencial disponible se libera.

Los conocimientos sobre la fermentación fueron asesorados desde la

antiguedad por importantes civilizaciones como la egipcia y la asiría que la

emplearon para la producción de bebidas alcohólicas; o como la azteca y la

china que la utilizaron en la obtención de productos alimenticios tales como

salsas fermentadas. Las técnicas de fermentación se modernizaron a partir de

la aparición de técnicas de cultivos puros de células animales y vegetales, al

igual de otro tipo de cultivos microbianos. Así, se industrializa la fermentación y

da origen a grandes industrias tales como las alimenticias donde se destacan

la panificadora y la de bebidas alcohólicas; la industria farmacéutica en el

campo de las vacunas, medicamentos, etc., y la industria química que produce

ácidos, aldehídos, etc.

La primera explicación bioquímica del proceso por el cual el azúcar en solución

acuosa es descompuesto en alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de

células vivas de levadura, la dio el químico francés Louis Pasteur, el cual vio

que mientras descomponen el azúcar en ausencia de aire, las células de

levadura viven y se propagan en el líquido en fermentación y llamó al proceso

de la fermentación alcohólica “vida sin oxigeno”.

La explicación de Pasteur fue modificada por Buchner, quien demostró que

podía realizarse la fermentación en una solución acuosa de azúcar por el jugo

obtenido prensando células muertas de levadura. Se observó, entonces, que el

47

jugo filtrado de células de levadura que habían sido molidas con arena

contenía una sustancia eficaz para descomponer los azúcares, y a esta

sustancia activa o mezcla catalizadora se dio el nombre de fermento, enzima o

zimasa.

De acuerdo con la interpretación bioquímica hecha por Pasteur, la

fermentación se conoce como la desasimilación anaeróbica de compuestos

orgánicos por la acción de microorganismos u otras células o de extractos

celulares; además, es un conjunto de reacciones bioquímicas a través de las

cuales una sustancia orgánica se transforma en otras por acción de ciertos

microorganismos (bacilos, bacterias, células de levadura), que en general van

acompañadas de un desprendimiento gaseoso y de un efecto calorífico.

El proceso de fermentación no sólo incluye la desasimilación anaeróbica como

la formación de alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, etc., sino también la

producción industrial de vinagre, ácido cítrico, enzimas, penicilina, etc. Todos

estos productos son el resultado de procesos microbianos y se llaman

productos de fermentación.

2.2. DESENVOLVIMIENTO DE LA FERMENTACIÓN

La fermentación alcohólica se desenvuelve a través de una serie de

reacciones; siendo la reacción principal, establecida por GAY – LUSSAC y

corregida por DUMAS la siguiente:

C2H5OH + CO2 + C6H12O6 + Levadura

Esta reacción es el producto del desdoblamiento de los azucares fermentables,

que se desarrollan dentro del tiempo que tarda la fermentación. Para que esto

suceda se mezcla el inóculo (levadura) con el mosto (mezcla de agua y

melaza), iniciándose el proceso de fermentación: dentro de este proceso

existen diferentes fases que se las puede clasificar como: fase preliminar, fase

tumultuosa y fase final.

48

Fase Preliminar: Es la que se inicia en el momento en que entra en contacto

la levadura con el mosto, caracterizándose esta fase por la multiplicación

intensa de células con pequeña elevación de temperatura y desprendimiento

de dióxido de carbono (CO2).

Las células producidas tienen un gran poder fermentativo, se obtienen a

temperaturas bajas entre 28 – 32 ºC, con mostos que estén acorde al tipo de

fermentación que se lleva a cabo. El tiempo que tarda esta fase está entre 4 -

6 horas y varía de acuerdo al sistema de fermentación que se use.

Fase Tumultuosa: Dentro de esta fase se produce la nutrición de los

microorganismos (levaduras) con los diversos azúcares que se encuentran en

el medio y en presencia de oxígeno, oxidan totalmente los azúcares

convirtiéndolos en dióxido de carbono (CO2) y en medio anaeróbico la levadura

utiliza azúcar como alimento, con lo cual producen diversas sustancias

orgánicas entre ellas alcohol (C2H5OH).

Como las células están en constante actividad, hay desprendimiento de

energía dentro del recipiente aumentando de esta forma la temperatura, la que

se debe controlar adecuadamente ya que de ella depende un buen

rendimiento alcohólico. Si se producen temperatura que pasan el limite

establecido (31 - 34 ºC), se obtendrá otro tipo de fermentación y el producto

obtenido será distinto al que se desea producir.

Conjuntamente con la elevación de la temperatura hay aumento de espumas

que difieren para cada tipo de substratos, así en los substratos de mosto de

melaza se desvanecen fácilmente tratándose con ácidos minerales, o también

se salpica agua, tiempo que dura esta fase está entre 12 – 16 horas.

Fase Final: En esta fase se destaca la disminución de la temperatura como

también disminuye el desprendimiento de CO2.

La concentración de azúcares en esta fase llega a valores próximo a cero.

Para determinar con exactitud si la fermentación ha terminado, hay que medir

49

los grados Brix y la temperatura. En el momento que se repiten los valores de

grados Brix y de temperatura se debe decir que ha terminado la fermentación.

Esta fase tarda, aproximadamente, de 4 – 6 horas.

2.3. PROCESOS DE FERMENTACIÓN

En la fermentación alcohólica se utilizan algunos métodos, cualquiera que sea

el método aplicable, el éxito de estos procesos depende de la regulación de

diversos factores importantes (cantidad de levadura, azúcares reductores).

Los más importantes son: Los valores iniciales y finales, las variaciones de las

sustancias convertibles (usualmente carbohidratos) durante el tratamiento; las

sustancias asimilables (nutrientes), la temperatura, el pH, la acidez o la

alcalinidad valorable; los productos finales, y la cantidad de microorganismos

que funcionan en cualquier momento dado durante la fermentación.

Entre los procesos existentes hay:

El proceso intermitente (batch).

El proceso continuo.

El proceso semicontinuo.

El proceso intermedio (intermitente - continuo).

Proceso de Fermentación Intermitente: Consiste en que la concentración de

la sustancia convertible se reduce gradualmente desde un valor inicial

relativamente alto hasta un mínimo final, mientras que la del producto aumenta

gradualmente desde un valor mínimo (casi cero) hasta un máximo. Al mismo

tiempo, el número de células aumenta desde un mínimo inicial hasta un

máximo y luego disminuye ligeramente o permanece en el máximo hasta el

final, de la acción microbiana.

La mitad de los azúcares totales fermenta en 8 -10 horas (durante el período

principal de fermentación) que dura de 60 - 70 horas.

50

En la ejecución de un proceso intermitente, se siembra en la materia prima

preparada una pequeña cantidad de inóculo y los organismos empiezan a

propagarse y a convertir el substrato con rapidez creciente. Después que la

rapidez de conversión alcanza un máximo, se aproxima a ser constante

durante corto tiempo: luego, con la desaparición gradual del material

convertible (C6H12O6) y la acumulación gradual del producto (que inhibe la

acción microbiana), la rapidez de conversión disminuye poco a poco, hasta

cero.

Proceso de Fermentación Continuo: El valor de los tres factores en el

recipiente de reacción (fermentador) se mantiene más o menos constante; en

consecuencia, la rapidez de la transformación de la materia prima (asimilación,

desasimilación y bio - síntesis) es constante y la rapidez de los cambios es

nula. Los procesos continuos pueden transformar dos o tres veces más

materia prima que un proceso intermitente en un recipiente (tanque) de

fermentación de la mima dimensiones.

No pierde tiempo cargando, descargando o limpiando los recipientes.

La ventaja de este proceso es la necesidad del inóculo menos frecuente,

reducida vigilancia y mano de obra.

En el proceso continuo típico, se retira una parte del líquido fermentante del

recipiente de reacción (fermentador) en corriente continua y es remplazada

inmediatamente por la misma cantidad de jugo fresco (mosto de melaza),

manteniendo así constante la concentración de los tres factores.

Proceso de Fermentación Semicontinuo: Se introduce el substrato (o sus

componentes) siguiendo un horario definido, ya sea en corriente constante o

periódicamente en pequeñas partidas.

La velocidad de alimentación en el proceso semicontinuo (usado en la

producción de levadura) sigue a menudo una curva casi logarítmica para

51

acomodarse a la multiplicación de las células, que es aproximadamente una

función logarítmica del tiempo.

Proceso de Fermentación Intermedio: Consiste en la fluctuación periódica

de las cantidades de los tres factores. Durante la fermentación principal, se

reduce la concentración de los organismos y los productos desde un valor

máximo a un valor mínimo por la adición de solución fresca de nutrientes a

intervalos regulares; después se deja que alcance gradualmente el valor

máximo. La fluctuación puede ocurrir en un período de una hora a un día. Al

mismo tiempo la concentración de las materias primas sufren una fluctuación

inversa; esto es: que de un valor mínimo aumenta rápidamente hasta un valor

definido, del cual aumenta de nuevo hasta el valor máximo.

2.4. MECANISMO DE FERMENTACIÓN

En su aplicación común, el término fermentación se usa como sinónimo de

todos los términos que designan diversas acciones microbianas, pero en

microbiología se refiere solamente a un tipo bien concreto de acción

microbiana. En la citología de los organismos superiores, la palabra

fermentación designa procesos bioquímicos que tienen relación a cambios en

el comportamiento de las células que a su vez transformándola

adecuadamente se obtienen productos que servirán al ser humano.

Para los fines de la práctica se distinguen en la vida microbiana: el desarrollo,

la asimilación, la biosíntesis y la desasimilación. El desarrollo, que se refiere

tanto al micro individuo como a todo el grupo de organismos que viven juntos

en una colonia o un cultivo, incluye el aumento en el tamaño de la célula y la

reproducción de la célula por división, gemación o por la formación de cuerpos

especiales, como esporas y conidios. Asimilación, es la actividad por la cual

son transformados los diversos componentes del substrato en sustancia de las

células, proporcionando así el material necesario para el desarrollo y las

actividades de la vida. Biosíntesis es la formación de compuestos complejos

dentro de las células en cantidades mayores que las necesarias para el

sostenimiento de las actividades normales de la vida.

52

Los compuestos biosintetizados, que suelen ser sustancias bioquímicamente

activas esenciales (enzimas, vitaminas, antibióticos, toxinas, etc.) pueden

permanecer dentro de las paredes de la célula, pero con gran frecuencia son

eliminados de las células y pasan al substrato. La biosíntesis no es en muchos

casos específica de una especie, sino específica de una cepa. La asimilación y

la biosíntesis conjuntamente se llaman anabolismo y son procesos que

consumen energía, la cual es proporcionada por la desasimilación o

catabolismo.

En la desasimilación, los compuestos del substrato que el organismo puede

utilizar como fuente de energía o los compuestos que están dentro de la célula

como el glucógeno y el trifosfato adenosina, que el organismo prepara para

que le sirva de reserva, son transformados en nuevos productos que tienen

menos energía que el compuesto en el cual se forman, de modo se pone en

libertad la energía.

La desasimilación se produce dentro de la célula, y los productos serán

expulsados al medio que la rodea, a la desasimilación están sometidos la

mayoría de los compuestos orgánicos naturales, algunos compuestos

inorgánicos y algunos elementos. Son ejemplos los carbohidratos, los

glicósidos, los alcoholes monobásicos y polibásicos, los aldehídos, los ácidos

monobásicos y polibásicos, los hidroxiácidos y cetoácidos hidrocarburos, los

aminoácidos y las aminas; algunas sales de hierro y magnesio y arsénico;

carbono elemental, azufre, etc.

Los procesos de catabolismo son de naturaleza oxidante pueden realizarse

por:

1) Adición de oxígeno

2) Eliminación del hidrógeno

3) Pérdida de un electrón.

53

El oxígeno atmosférico, uno o varios de los compuestos intermedios formados

por catabolismo u otro compuesto reducible presente en el substrato puede ser

el receptor de hidrógeno.

Si el oxígeno atmosférico, tomando parte en la reacción, actúa como receptor

de hidrógeno, el proceso de desasimilación es aeróbico (u oxibiótico). Cuando

se realiza sin que participe el oxígeno atmosférico, la desasimilación es una

verdadera fermentación (o desasimilación anaeróbica). El proceso de

fermentación suele fragmentar el substrato, por fermentación, una molécula de

glucosa puede dar 2 moléculas de alcohol etílico y 2 moléculas de dióxido de

carbono ó 2 moléculas de ácido láctico, etc. La energía liberada por las

oxidaciones aeróbicas es mucho mayor que la liberada por los procesos de

fermentación.

Oxidaciones aeróbicas

C6 H12 O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 683 Kcal.

C6 H12 O6 + 4 O2 3 COOHCOOH + 246.5 Kcal.

Ácido oxálico

Fermentaciones

C6 H12 O6 2CH3CHOHCOOH + 22.5 Kcal.

Ácido Láctico

C6 H12 O6 2CH3CH2OH + 2 CO2 + 56 Kcal.

Alcohol Etílico

En ambos casos solo es utilizada una fracción de la energía liberada para la

asimilación, la biosíntesis y el mantenimiento de la vida normal, mientras que

la mayor parte aparece en forma de calor.

La oxidación de la glucosa en los organismos superiores se realiza en dos

fases. En la primera, se forma ácido láctico por un proceso anaeróbico que

54

produce energía (glucólisis), y en la segunda, con la participación de oxígeno,

es oxidado una parte del ácido láctico en una serie de pasos y transformado en

agua y dióxido de carbono, mientras que el resto del ácido láctico es

convertido en glucosa. En virtud de su semejanza con los procesos de

fermentación microbiana, la primera fase anaeróbica se llama fermentación y

la segunda, porque está enlazada con la inhalación de aire y la espiración de

los productos de la combustión, se llama respiración.

En lo que respecta al método de desasimilación (respiración), los

microorganismos son de tres tipos:

1) Los anaerobios obligatorios que viven y catabolizan solamente en ausencia

de aire y respiran exclusivamente por fermentación.

2) Los aerobios obligatorios que viven y catabolizan solamente en presencia

de aire por oxidación aeróbica, exclusivamente.

3) Los facultativos, que se dividen en varios subgrupos según su sensibilidad

al oxígeno, pueden vivir y respirar en ausencia o en presencia de aire.

Tanto la fermentación como la respiración son procesos complejos que exigen

la participación de numerosos catalizadores enzimáticos y no enzimáticos. En

la fermentación, se producen reacciones intermoleculares de oxidación -

reducción; en la respiración el hidrógeno, disponible en ciertos substratos, es

transportado con la ayuda de enzimas específicas (deshidrogenasas) a un

punto en que es “quemado” por los catalizadores que contienen hierro con la

ayuda de oxígeno. Aunque la fermentación y la respiración de los

carbohidratos sencillos son las principales fuentes de energía celular, la forma

en la cual queda disponible la energía no se presta a todos los tipos de

funciones vitales. Por esta razón, la energía de la fermentación y la respiración

es utilizada en gran parte por la célula y la síntesis de compuestos fosfatados

ricos en energía (por Ej. el trifosfato de adenosina). De esos compuestos

fosfatados se obtienen grandes cantidades de energía rápida por fusión

enzímica. Por esta razón, pueden considerarse las sustancias del tipo del

55

trifosfato adenosina o el fosfato de creatina como “acumuladores” de la célula

que son “cargados” por la energía producida en la fermentación y respiración.

2.5. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

Es un hecho conocido que la formación de levaduras durante la fermentación

alcohólica requiere una determinada cantidad de azúcar, la cual, por tanto, no

se transforma en alcohol. Este período asciende aproximadamente al 3.6 %

del peso del azúcar inicialmente presente en el medio.

Meller Boinot, intentó evitar dicha pérdida de azúcar, partiendo de la

observación de que una solución de azúcar inoculada con levadura y protegida

contra la infección por otros organismos, no presenta al principio actividad

enzimática. Durante este tiempo la levadura realiza sus funciones vegetativas

y se multiplica.

A continuación comienza el proceso fermentativo, que discurre hasta

transformar completamente el azúcar contenido en el medio.

Durante parte de este proceso, la actividad enzimática y las funciones

vegetativas de la levadura discurren paralelamente; no obstante, esta última se

interrumpe tan pronto como las nuevas células formadas alcanzan una

determinada concentración en el líquido, que puede denominarse de

saturación específica. Esta concentración viene limitada por la tendencia de

cada célula a reservar para sí misma un determinado campo de acción que le

permita alcanzar la máxima eficiencia en sus funciones enzimáticas.

Durante la fermentación alcohólica intervienen gran número reacciones

estrechamente relacionadas que pueden dividirse en pasos de oxidación -

reducción y fosforilación y ciertas reacciones específicas. Todas esas

reacciones son catalizadas por enzimas muy específicas.

56

CAPITULO III

FACTORES QUE AFECTAN LA FERMENTACIÓN

Una serie de factores pueden afectar la fermentación, y la variable más

importante que puede ser afectada, es el rendimiento de la fermentación, o

rendimiento alcohólico, esto es, el porcentaje de azúcar que se transforma en

alcohol, en relación a la cantidad máxima teórica de la ecuación de Gay -

Lussac (100 Kg. de azúcar, en la forma de glucosa y/o fructosa, producen un

máximo de 64.75 litros de alcohol, a 20 °C).

La multiplicación de la levadura es paralela a la producción de alcohol. La

razón de esta asociación es porque las células no se multiplican si no hubiera

energía. Como no hay oxigeno, la energía producida depende directamente de

la producción de etanol.

Habiendo una mayor producción de células (levaduras), la cantidad de alcohol

producida por hora aumenta proporcionalmente. Se puede observar en ésta

fase también un aumento en el desprendimiento de calor y una consecuente

elevación de temperatura del mosto en fermentación.

3.1. CALIDAD DEL MOSTO

El mosto es la solución acuosa que contiene el azúcar que va a ser

transformado en alcohol. Además de los azúcares fermentables (sacarosa,

glucosa y fructosa), el mosto contiene también una gran cantidad de sales, si

el mosto es producido de miel pobre más agua. Si el mosto es hecho de miel

rica más agua, tiene una cantidad intermedia de sales. Si el mosto es hecho de

jugo o jarabe, la cantidad de sales es baja.

Las sales forman parte de la calidad del mosto, un mosto con pocas sales o

con muchas de algunas sales no son considerados mostos de buena calidad.

57

La relación entre las sales es importante también, principalmente Ca++ / Mg++,

cuya relación no debe ser mayor que uno. La presencia de Potasio encima de

4000 ppm también afecta negativamente al rendimiento de la fermentación,

originando un aumento en la producción de glicerol.

Sales como los sulfitos, son los tóxicos para el fermento o levadura, estas

sales son encontradas en mieles donde hubo uso de azufre para la

clarificación. Contenidos de sulfitos encima de 100 ppm, empiezan a afectar el

fermento.

Acidez elevada en el mosto también no es aconsejable, esto significa melaza

caramelizada, o mucho azufre, o nivel de infección alta. Como sabemos las

bacterias son las principales interferentes, por lo tanto, un mosto con muchas

bacterias, no es un mosto de buena calidad.

Otros componentes del mosto que denotan una mala calidad, son las

proteínas, pues estas son estabilizadoras de espumas traen trastorno al

fermentador con el consecuente perjuicio, por las pérdidas de azúcar y alcohol.

Tierra, arena, bagacillo y otros componentes presentes en la caña de azúcar,

disminuyen la calidad del mosto, debido a la protección que dan a las bacterias

contra los biocidas, bactericidas y al calentamiento, los mismos que van a

producir infección en las fermentaciones posteriores, además de obstruir los

intercambiadores de calor y los filtros.

3.1.1. MOSTO DE MELAZA

Tanto el mosto de melaza y agua, como el de melaza y jugo, pueden ser

afectados, por la calidad de melaza.

Calentar la melaza con vapor no es recomendable. Debido a la gran

concentración de sólidos en la melaza, las altas temperaturas destruyen los

azúcares, caramelizándolos. La miel caramelizada, generalmente de color roja,

es tóxica al fermento, principalmente la fracción soluble en agua. Por lo tanto

usar vapor para bombear la miel, además de destruir el azúcar, hace que con

58

el producto formado, el caramelo, intoxique al fermento, bajando su viabilidad

celular y el rendimiento en alcohol.

Para bombear melaza en tiempo de invierno, se puede adicionar un poco de

agua caliente y bajar el brix hasta 70º. No se debe almacenar melaza a 70°

Brix, ésta melaza tiene que ser consumida lo más rápido posible.

La concentración de sulfito en la melaza también tiene importancia en la

fermentación. El sulfito es un compuesto reductor, blanqueador y también

biocida. Favorablemente las levaduras, de un modo general, son más

resistentes a la muerte por el sulfito que las bacterias.

Altas concentraciones de sulfito (encima de 100 ppm), también disminuyen la

viabilidad del fermento y el rendimiento de la fermentación, haciendo que la

levadura produzca aldehído acético, el mismo que se transforma en ácido

acético, aumentando de esta manera la acidez acética del alcohol producido.

Por lo general, cuando las melazas tienen demasiado sulfito, la cantidad de

calcio también es alta. La presencia de grandes concentraciones de calcio

precipita al fósforo, al zinc y al manganeso, elementos importantes para la

fermentación. Mucho calcio también aumenta la incrustación en el equipo de la

destilación.

La melaza será de mala calidad, si estuviera infectada, principalmente con

bacterias, o esporos de bacterias. En los tanques donde se guarda la malaza

por largos períodos, es aconsejable instalar una lámpara ultravioleta en la

parte superior del tanque (techo) para evitar la multiplicación de los

microorganismos en la superficie superior de la melaza, pues generalmente, el

agua que se condensa en las paredes se acumula y escurre hacia la superficie

de la melaza.

Cuando el mosto es de melaza y agua, el agua también puede estar infectada,

por lo tanto, hay que tener mucho cuidado con el agua de dilución de la

59

melaza. Si el mosto fuera de jugo y miel, el jugo también podrá ser el factor

limitante.

3.1.2. MOSTO DE JUGO

El mosto de jugo puro, jugo con agua o con jarabe (jugo y melaza), debe tener

el mínimo de bacterias posible, y esto se puede conseguir con el calentamiento

del jugo y/o uso de biocidas o bactericidas. Cuando no se calienta el jugo, el

uso del biocida en exceso es peligroso, pues puede matar al fermento también.

Los bactericidas en las dosis correctas podrán ser usados sin recelo. La

muerte de las bacterias por calentamiento, biocida, o bactericidas, es

inversamente proporcional a la cantidad de sólidos disueltos o en suspensión

en el mosto.

El zinc y el magnesio por debajo de 0.7 ppm pueden atrasar la fermentación y

también bajar el rendimiento del alcohol, en cambio el fósforo además de lo

anterior, puede disminuir la viabilidad del fermento.

Además la clarificación afecta al contenido de varios nutrientes y minerales del

jugo, el mismo que puede tener pocos nutrientes en su composición, siendo

necesaria una complementación en el tanque para que la fermentación sea

satisfactoria, esto implica que el tiempo de fermentación no sea muy largo.

3.2. INFECCIÓN

La infección puede realmente afectar el rendimiento de la fermentación. Dentro

de los microorganismos responsables por el fracaso de una fermentación

alcohólica del jugo de caña, melaza, o la mezcla de ambos, se destacan las

bacterias pertenecientes a los géneros Acetobacter, Lactobacillus,

Costridium, Bacillus, Aerobacter, Streptococcus, Leuconostoc, etc.

De acuerdo con los productos resultantes del metabolismo de esos grupos de

microorganismos, esas bacterias son denominadas homofermentativas

60

cuando el metabolito formado en mayor proporción es ácido láctico, y,

heterofermentativo cuando además del ácido láctico, cantidades apreciables

de otros ácidos orgánicos ( butírico, acético, fórmico ), así como alcohol y

dióxido de carbono son también formados. Otros compuestos pueden ser

originados por metabolismos de algunos de esos tipos de bacterias, como es

el caso de DEXTRANEO y el LEVANEO, que son resultado de la acción de

bacterias del género Leuconostoc y Bacillus sobre la sacarosa,

desdoblándola y dando formación a polímeros de alto peso molecular, los

cuales son constituidos por residuos de fructosa o de glucosa.

Otras bacterias, como aquellas pertenecientes al género Acetobacter, afectan

al proceso fermentativo por transformar el alcohol en ácido acético. Esas

bacterias además de competir en la utilización de azúcar, afectan al proceso

fermentativo, disminuyendo la eficiencia de la levadura alcohólica debido a la

acción toxica de sus productos metabólicos.

En las industrias, ha sido estimado que las pérdidas de sacarosa por infección

durante las operaciones de extracción son de 0.5 – 1.0 %.

Otro tipo de infección que ocurre últimamente, principalmente en fermentación

continua, es la infección causada por la levadura salvaje. Algunas de ellas

tienen tamaño y formas diferentes de las levaduras industriales. Pueden tener

rendimientos fermentativos igual o menor que la levadura industrial. Otras, no

se separan las células hijas de las células madres y producen una espuma

incontrolable. Para el control de esta infección es necesario variar el pH y la

temperatura de la fermentación, aumentar los cuidados asépticos de los

tanques, tuberías, canales, etc.

La infección en el tanque puede provenir del agua de regadío de campo, de los

trapiches, de los canales, tuberías, y del agua de dilución de la melaza o del

agua de dilución del fermento, como del propio tanque.

El calentamiento y clarificación del jugo puede disminuir drásticamente la

cantidad de bacterias vivas, más no eliminan las esporas de las bacterias.

61

Estas esporas después de abrirse producirán bacterias vivas, que lógicamente

afectarán el proceso de fermentación.

La proliferación de los microorganismos se da por la presencia en el medio de

azúcares, sales y humedad. La mayor parte de éstos microorganismos son

bacterias del género Aerobacter aerogenes, que también son encontradas en

el suelo, donde su concentración mayor es alrededor del pié de la caña hasta

cerca de 15 cm. de diámetro. Otro microorganismo que es bien conocido, es la

bacteria Leuconostoc mesenteroides y L. dextranicum, ambas producen el

dextrano (cangica). Estas bacterias se localizan en el suelo, su mayor

concentración está situada a cerca de 45 cm. del pié de la caña.

Para evitar la infección se utilizan antisépticos, estos tienen la función de

transformar el mosto en un ambiente desfavorable para los microorganismos

nocivos, impidiendo su multiplicación, los más utilizados son: el ácido sulfúrico,

ácido clorhídrico y la penicilina.

Dependiendo del tipo de infección, si esta es causada por cocos, micrococos

o bastonetes, el tratamiento varía. Los cocos y micrococos se combaten con

penicilina. La dosis varía de 50 a 200 gr. por 100 ml de tanque, dependiendo

de la cantidad de cocos y micrococos. Existen en el mercado dos tipos de

penicilina, la Vacida que tolera pH más bajo y la G. potásica que es más

eficiente en pH mayor. Mosto de jugo y pH más bajo en la cuba (2.0 - 2.5)

aconsejamos Vacida, y, mosto de jugo más miel o mosto de miel, aconsejamos

la G. potásica. Se debe usar penicilina para bastonetes cortos Gram (+), su

efecto es bueno.

Si la infección es causada por bastonetes, la manera de reducirlos, es bajar el

pH de la cuba de tratamiento para 2.2 - 2.0 también se puede usar el

pentaclorofenato de sodio en una dosis de 10 ppm del principio activo. Aplicar

1/3 de la dosis en la cuba y al resto en la dorna cuando la mitad del fermento

ha pasado. No aplicar por más de 3 días, pues hay una selección de bacterias

resistentes y éste producto acabará no haciendo efecto.

62

De allí la importancia de controlar todos los factores que afectan la

multiplicación de las bacterias, pues sólo así conseguiremos alcanzar

rendimiento alrededor o encima de los 90%.

3.3. TEMPERATURA DEL MOSTO

La temperatura del mosto tiene una gran importancia en la fermentación. Si la

temperatura es baja (bajo los 26 - 27° C), no es favorable. En lugares muy fríos

se debe proceder a calentar el mosto, debido a que el choque térmico va a

producir un retardo en la fermentación. Otra solución sería alimentar con mosto

caliente de unos 40 – 50 º C.

El mosto que alcanza un sobre calentamiento en los tanques de fermentación

produce una disminución en el rendimiento alcohólico por la evaporación de

alcohol durante la fermentación. Por otro lado, existe una correlación

altamente positiva entre bacterias en el mosto y la temperatura de éste,

principalmente entre temperaturas de 30 – 40 °C, por lo tanto, si la temperatura

del mosto fuera por encima de 30 °C, el número de bacterias aumentará

proporcionalmente con el aumento de la temperatura, hasta 40 °C.

3.4. TEMPERATURA DE FERMENTACIÓN

La temperatura de fermentación debe ser constante desde el inicio hasta el

final. Por lo que se aconseja mantenerla por abajo de 34°C y por encima de

31°C en fermentación batch.

Las variaciones bruscas de temperatura en los tanques afectan la

fermentación. Los factores que causan variación de la temperatura en la

fermentación pueden resumirse de la siguiente manera:

ART del mosto: Cuanto más azúcar hay en el mosto, más

alcohol es producido, mayor calor es liberado y por lo tanto,

mayor será el calentamiento.

63

Porcentaje de levadura: Cuanto mayor es el porcentaje de levadura

en los tanques, más rápida es la fermentación, por lo tanto, más

energía es liberada por unidad de tiempo, consecuentemente, hay

mayor calentamiento en los tanques.

Velocidad de alimentación: Esta tiene que ser compatible con el

sistema de enfriamiento de los tanques. Altas temperaturas, además

de aumentar considerablemente la pérdida de alcohol por

evaporación (en caso de que no haya lavado y recuperación de los

gases de ese alcohol), ocasionan una gran muerte de fermento al

mismo tiempo que propician un medio favorable para las bacterias.

Para recuperar el fermento muerto, se gasta azúcar que podría ser

transformada en alcohol, y el aumento de la población bacteriana, conlleva

también a una disminución en el rendimiento alcohólico.

La alimentación de los tanques debe ser en una velocidad tal que nunca, la

cantidad que mantiene el equilibrio de los azúcares reductores totales (ART)

en el tanque alcancen el 10% (peso/volumen). Si esto ocurre, habrá una

disminución en el rendimiento de la fermentación. De igual modo, la

temperatura no se debe elevar más de 34 °C. Cuanto más rápida es la

alimentación, mayor es la producción de glicerol y menor el rendimiento

fermentativo. La alimentación no debe ser muy lenta tampoco, pues la

evaporación de alcohol y el peligro de contaminación pueden ser grandes. La

velocidad de alimentación tiene que ser compatible con la caída del º Brix, o el

consumo de azúcar por la levadura. El tiempo mínimo para llenar un tanque es

alrededor de 3 horas.

Como no se puede medir a toda hora el ART de los tanques, es importante

saber el ART del mosto, principalmente en las destilerías anexas que poseen

miel rica, miel pobre, jarabe, etc. En estos casos, el º Brix no representa el

ART. La importancia reside en el hecho de que el fermentador regula por el º

Brix y no por el azúcar contenido en el mosto. Una miel más rica en azúcares,

64

podrá elevar la temperatura de la dorna si se mantiene el mismo º Brix de

alimentación.

.

El º Brix es una medida de cantidad de sólidos en gr. /100 gr. (Brix / peso) o

gr. /100 ml (Brix volumen) (porcentaje de sólidos).

El ART (Azúcares Reductores Totales), es el porcentaje de azúcar en el

mosto (gr. /100 ml ó gr. / 100 gr. de mosto). La determinación del ART es muy

importante, pues la alimentación del tanque está basada en el ART, pues este

azúcar es el que se va a transformar en alcohol.

Sucede sin embargo, que en el jugo de caña siempre hay pocas sales

disueltas, en el mosto de melaza y agua, hay bastantes sales. De allí que el

Brix del mosto no corresponde al ART.

Como el análisis de ART siempre demora de 1 a 2 horas para hacerlo, el

fermentador usa el Brix como guía para saber cuanta azúcar está adicionando

en el tanque, pues es el azúcar lo importante, porque el azúcar se va a

transformar en alcohol.

3.5. CANTIDAD Y VIABILIDAD DEL FERMENTO

Para un procesó dado: la cantidad de fermento en el tanque está siempre

correlacionado positivamente con su viabilidad (porcentaje de células vivas).

Cuanto mayor es la cantidad de fermento en el tanque, más rápida es la

fermentación, más estable es el proceso más fácil es la recuperación de las

infecciones, mayor el rendimiento alcohólico, por lo tanto, es necesario un

mejor sistema de refrigeración, también aumenta el uso de antiespumante.

Tanto la viabilidad celular del fermento como su cantidad en fermentación con

melaza o jugo o fermentación de jugo melaza, están directamente relacionadas

con el rendimiento de la fermentación.

65

Una serie de factores afectan el porcentaje de levadura y su viabilidad. La

temperatura de la fermentación cuanto mayor (encima de 33 – 34 °C),

disminuye la viabilidad del fermento y aumenta substancialmente el

brotamiento. Porcentajes de brotamiento muy altos o muy bajos, significan que

alguna anormalidad está ocurriendo. Para un máximo rendimiento alcohólico,

el porcentaje de brotamiento entre 20% y 30% parece ser el ideal.

La cantidad de bacterias afecta el porcentaje de levadura en el vino, y entre las

bacterias, los bastonetes son los más nocivos. Cuando eso ocurre, usamos

más ácido clorhídrico en la cuba de tratamiento del fermento, lo que ocasiona,

no solamente la muerte de las bacterias, sino también la muerte de mucho

fermento lo que trae como consecuencia la disminución del porcentaje de

levadura en el vino de los tanques.

El tratamiento del fermento tiene una importancia vital para el proceso de

fermentación, consecuentemente para el rendimiento alcohólico.

3.6. CONTENIDO ALCOHÓLICO EN EL VINO

De una manera general, cuando existe mayor cantidad de alcohol en el vino,

mayor será el rendimiento alcohólico en la destilación.

Esto, está ligado a innumerables factores que van a determinar el rendimiento

de la fermentación, y por lo tanto, el contenido de alcohol en el vino.

Cuando el objetivo principal es multiplicar el fermento, no se debe forzar el

ART del mosto para obtener altos contenidos alcohólicos, pues así no

multiplicaremos el fermento.

Debemos observar cuidadosamente si no hay aumento de temperatura en la

fermentación, ya que este puede afectar a la misma. Además debemos

trabajar con un contenido alcohólico que guarda relación con las condiciones

que se tiene en el área de fermentación.

66

CAPITULO IV

PROCESO EXPERIMENTAL DE FERMENTACIÓN

4.1. DETALLE DEL PROCESO EXPERIMENTAL A DESARROLLAR

4.1.1. EN LABORATORIO

Para una buena eficiencia en la destilería, es necesario tener una idea de

cómo los análisis del laboratorio nos pueden ayudar en el desenvolvimiento del

proceso de la fermentación y por consiguiente en la destilación.

Recepción de melaza: La melaza constituye el principal subproducto en la

Industria azucarera y es la materia prima para la obtención de alcohol.

La melaza utilizada para nuestras pruebas es proveniente del Ingenio San

Carlos, la misma que tiene un grado Brix de 85.0.

Propagación de levaduras: Preparamos 1000 ml de mosto a 8 º Brix,

pesando 94.11 gr. de melaza / 1000 ml de agua destilada. Adicionamos 1 mg.

/ litro del agente bacteriostático (Kamoran) para evitar la infección y 150 ppm

de nutriente. (Ver foto 1 – 3).

Pesar 5 gr. de levadura seca (Ver foto 4), colocarla en un matraz de 50 ml y

adicionar mosto hasta completar el volumen, el mismo que debe estar en

condiciones asépticas.

Fig. 6 INICIO DE LA PROPAGACIÓN

67

La operación siguiente es efectuar la incubación del cultivo puro a 32 ºC.

Luego transferimos a un matraz de mayor volumen cada vez que supere la

capacidad del que se encuentra el mosto esterilizado y seguimos alimentando

de manera idéntica a la anterior e incubando en las mismas condiciones.

Transcurrido un periodo de tiempo y cuando tengamos aproximadamente 500

ml de mosto de levadura, comenzar a oxigenar a temperatura ambiente, seguir

alimentando para mantenerlo con un º Brix entre 6 – 7. (Ver foto 6 – 7)

Fermentación: Preparamos 350 ml de mosto a 20 º Brix, pesando 81.87 gr. de

melaza / 350 ml de agua destilada para cada una de las muestras.

Adicionando nutrientes en distintas concentraciones 0, 100, 150, 200, 300,

400, (Fosfato Diamónico, Sulfato de Amonio + Ácido Fosfórico, Urea + Ácido

Fosfórico). (Ver foto 8).

La operación siguiente es efectuar la fermentación manteniendo la temperatura

constante a 34 ºC, con agitación continua para que tenga una buena eficiencia

de fermentación. (Ver foto 9).

Cuando el º Brix haya alcanzado un valor tal que ya no varíe y se mantenga

constante podemos dar por terminada la fermentación.

Terminada la fermentación, al mosto de vino, se le realiza una destilación en el

micro destilador de Kjedahl para ver que cantidad de rendimiento alcohólico

dió como producto final. (Ver foto 10 – 11).

4.1.2. EN PLANTA

La coordinación entre el proceso de laboratorio y el de planta, debe ser tal que

uno ayuda al otro.

Por otro lado en algunos casos excepcionales, algunos de estos parámetros

pueden cambiar.

68

Recepción de Melaza: La melaza proveniente del Ingenio San Carlos será

almacenada en el tanque de recepción ubicado en la destilería de alcohol. (Ver

foto 18).

La melaza es bombeada a una balanza con software automático para controlar

la cantidad que esta entrando al proceso, y luego ser enviada al tanque de

dilución. (Ver foto 19).

Dilución de melaza: La melaza ingresa al tanque diluidor por la parte inferior y

se mezclará con el agua caliente, en la línea de agua existe un rotámetro para

controlar la cantidad de mezcla, en ésta dilución se ajusta el Brix a 40° y se

eleva la temperatura a 80 °C, para facilitar la decantación de impurezas. Para

ayudar a ésta decantación se aplica ácido clorhídrico y / o ácido sulfúrico.

El mosto con el brix ajustado a 20 ° Brix ingresa al tanque de II dilución, luego

es enviado al intercambiador de placas con la finalidad de enfriarlo. (Ver foto

20 – 21).

Prefermentación y Fermentación de Mostos: El mosto una vez frío es

enviado al mezclador estático para después pasar a los tanques de

propagación o a los tanques de prefermentación, así como también a los

tanques fermentadores. En los prefermentadores se realiza la reproducción

celular en presencia de aire, ya que éste es un proceso aeróbico y exotérmico,

razón por la que es necesario enfriar este mosto. (Ver foto 22).

En los prefermentadores adicionamos levadura seca, nutrientes y para ajustar

el pH entre 3.5 – 4.0 se utiliza ácido clorhídrico, antes del bombeo se agrega el

antiespumante y después del bombeo adicionamos el agente bacteriostático

(kamoran). (Ver foto 23).

El mosto proveniente de los prefermentadores es alimentado en forma

continua a los fermentadores y en estos se realiza la transformación por acción

de la levadura, los azucares en alcohol etílico con desprendimiento de CO2, el

mismo que se produce a partir de la sexta hora de fermentación. En la

69

fermentación adicionamos otra cantidad de nutriente y de antiespumante para

bajar el nivel de espuma que se forman durante la fermentación como

consecuencia de la agitación.

Siendo la fermentación alcohólica una fermentación anaeróbica, ésta se

realizará en ausencia de aire; la transformación de los azucares a alcohol

etílico también es una reacción exotérmica, por lo que hay la necesidad de

enfriar el mosto, para lo cual se usa intercambiadores de placa. (Ver foto 24 -

25).

Terminada la fermentación, el mosto es transferido a los tanques de vino, este

vino es enviado a las columnas de destilación, para luego obtener como

producto final el alcohol etílico.

4.2. ESTABLECIMIENTO DE PARÁMETROS DE FERMENTACIÓN

El análisis de laboratorio juega un papel muy importante, ya que sin ellos no se

podría controlar el comportamiento y desarrollo del proceso, obteniéndose

resultados inciertos.

Por esta razón, hay que hacer un sinnúmero de análisis y establecimientos de

parámetros con el fin de saber como se está desenvolviendo el proceso de

fermentación.

Las variables más importantes en la fermentación son las siguientes:

4.2.1. GRADOS BRIX

Los grados brix, que se deben controlar en la prefermentación van de acuerdo

a la concentración de la levadura, la misma que debe estar alrededor de 5 º

Brix. La alimentación tiene que estar entre 10 – 12 º Brix

El la fermentación el control de los grados brix se los hace en dos fases:

70

Brix inicial: Cuando se adiciona la levadura que tiene alrededor de

5 º Brix en el fermentador, se agrega también el mosto

correspondiente que debe estar entre 20 – 24 º Brix. Por lo tanto los

brix reales que se encuentran en el fermentador será la mitad de los

grados brix del mosto alimentado más uno, que son los brix con los

que se inicia la fermentación.

Brix final: Al finalizar la fermentación hay que controlar los brix con

los que termina, para poder saber en que condiciones finaliza el

proceso, si se ha transformado todos los azúcares en alcohol.

Esta variable es controlada manualmente por medio del brixometro.

4.2.2. TEMPERATURA

En la prefermentación la temperatura debe ser controlada estrictamente

siempre, manteniéndola en el rango establecido esto es de 28 - 32 ºC.

Temperatura por debajo de los 28 ºC afectan al desarrollo de los

microorganismos, en cambio por encima de los 32 ºC producen la mortalidad

de los microorganismos, dando paso a la proliferación de bacterias negativas

al proceso por ende grado alcohólicos bajos.

En la fermentación se producen reacciones exotérmicas elevadas, cuando esto

pasa hay que usar un sistema de refrigeración para bajar la temperatura y

mantenerla en el rango establecido de 32 - 34 ºC. Si hay temperaturas

inferiores a la indicada nos demuestra que la levadura no está trabajando

normalmente, y debe revisarse. Por el contrario si está por encima de 34 ºC, se

está dando paso a la proliferación de bacterias negativas al proceso y por

consiguiente a la mortalidad de las células de levaduras, por lo que la

fermentación sería un fracaso.

71

4.2.3. POTENCIAL DE HIDRÓGENO (pH)

En la prefermentación el pH debe ser controlado adecuadamente, ya que de el

depende la calidad de levadura que se emplea en el proceso y para evitar la

infección. El pH que debe mantenerse en el prefermentador oscila entre 3.5 -

4.0, esto se logra adicionando ácido clorhídrico.

En la fermentación se adiciona el mosto correspondiente, agregado todo el

mosto al fermentador el pH del medio aumenta paulatinamente, debido a que

el mosto tiene un pH de 5.2 - 5.4, y la levadura de 3.5 - 4.0 por lo que la

solución queda con un pH aproximado de 5 con el cual se desenvuelve la

fermentación.

4.2.4. VIABILIDAD CELULAR

Este análisis nos indica que las condiciones en las cuales estamos trabajando

están correctas, tanto en el desarrollo como multiplicación de las levaduras por

que a través de éste se observan si las células se están reproduciéndose

normalmente. En el fermentador se agregan nutrientes con la finalidad de

activar la viabilidad de las células.

4.2.5. TIEMPO DE FERMENTACIÓN

El tiempo de fermentación se debe un riguroso control, cada hora para

determinar las características del proceso observando así de esta manera el

desarrollo de la fermentación.

El conseguir un tiempo de fermentación mínimo se logra manteniendo el

proceso en las condiciones adecuadas.

Este proceso dura entre 24 – 26 horas y con cultivos de levadura

seleccionadas es posible disminuir este tiempo de fermentación. Esta variable

del tiempo esta íntimamente ligado al volumen de los tanques de fermentación

y consecutivamente al número de ellos.

72

4.3. DIAGRAMAS DEL PROCESO

4.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ALCOHOL ETÍILICO

Materia Prima MELAZA

Almacenamiento TK - 90

ISC

Pesado Balanza Automática

H2O

24 º Brix

Mezclador

Aire

10 º Brix

II Dilución TK - 218

Enfriamiento

Fermentación TK – 303

A – B – C – D - E CO2

Enfriamiento

H2O H2O

H2O H2O

Dosificación Levadura 2 dosis Nutrientes 2 dosis

Antiespumante 4 Kg. (antes del bombeo)

90 º F

Prefermentación TK – 210 – 213

92 º F

Destilación

Almacenamiento

Vinos TK – 304

A – B – C- D

Dosificación Levadura 3 dosis Nutrientes 3 dosis HCl (pH 3.5 – 4)

Antiespumante 2 Kg. (antes del bombeo)

Kamoran (400 gr./ 4 lts. H2O) (después del

bombeo)

73

4.3.2. DIAGRAMA GENERAL DE LA PLANTA SODERAL S.A.

74

4.4. SELECCIÓN DE LEVADURAS

Para que un microorganismo pueda ser aprovechado industrialmente debe

reunir las siguientes características:

Permanecer estable durante las diversas etapas del cultivo.

Asimilar una cantidad relativamente grande de sustancias

conteniendo carbono y nitrógeno.

Crecer rápidamente.

Producir células de gran tamaño.

Agradable sabor.

Alto valor nutritivo.

Reproducirse con alto rendimiento.

Estabilidad bioquímica (características uniformes y constantes)

Buenas cualidades de conservación (posibilidad de resistir a la

autólisis).

Buena apariencia durante un período razonable a temperaturas

normales de manipulación.

Las razones para escoger esta levadura S. cerevisiae se debe justamente

por que reúne las características anteriormente anotadas, y además por que

es la más ampliamente usada en la industria.

Existen dos tipos de levaduras utilizadas industrialmente, estas son: la

levadura húmeda o prensada la cual se conserva solo por período

determinado debido a los problemas que le causan el calor y la humedad

durante el transporte; y la levadura seca que bajo condiciones climatológicas

desfavorables se puede almacenar durante amplios períodos y transportarse

con facilidad.

La levadura desecada es una levadura a la que se le ha extraído la mayor

parte del agua que contiene. Esta desecación se obtiene por secado a baja

temperatura. El producto obtenido contiene alrededor del 10% de agua,

75

permitiendo su poder fermentativo, pero manteniendo sus propiedades

naturales.

Por esta razón muchas de las destilerías utilizan la levadura seca que a

través de una serie de investigaciones en laboratorio y en escala industrial

comprobaron que tiene una alta capacidad para reproducirse perfectamente

y además con un buen rendimiento en el medio de propagación.

En el desarrollo experimental de nuestra tesis hemos usado la levadura

Saccharomyces cerevisiae (Levapan) (Ver foto 5), la cual tiene las siguientes

características organolépticas:

CUADRO # 5

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS Medios apreciación

Cualidades Defectos

color debe ser crema claro o blanco

no debe ser nunca rojizo

olor debe ser inodora no debe desprender olor desagradable o acético

gusto debe tener sabor agradable

no debe tener demasiado gusto ni de ácido

textura consistencia firme plástica

no debe ser en ningún caso blanda ni pegajosa

utilización debe diluirse sin formar grumos

debe desmigarse fácilmente entre los dedos sin pegarse

76

4.5. ANÁLISIS DE LA MELAZA

La melaza utilizada para nuestras pruebas es proveniente del Ingenio San

Carlos, a la cual se le realizó diversos análisis para luego ser usada en las

diferentes pruebas.

CUADRO # 6

ANÁLISIS FÍSICO – QUÍMICO DE LA MELAZA

Densidad 1.44439

º Brix 85.0

Dureza 37843.02

Acidez 8.17 gr. H2SO4/ Kg. melaza

% Azúcares Reductores Totales 61.32

Infección 1.01 E+06 # bacilos/ ml.

Nitrógeno Amoniacal 86.10 ppm N

Sulfito 43.48 mg SO2 / Kg. melaza

% Sacarosa 30.03

% Glucosa 7.63

% Fructosa 9.64

4.6. ANÁLISIS DEL AGUA DEL PROCESO

Son necesarios los análisis del laboratorio ya que nos pueden ayudar en el

desenvolvimiento del proceso en planta.

El agua que se empleó a nivel de laboratorio durante la experimentación de

nuestro trabajo, fue agua destilada, la misma que se utiliza como disolvente

de la melaza y para los diferentes análisis, obteniendo así datos con mayor

exactitud.

77

En las pruebas de planta utilizamos agua de pozo profundo, la cual es

receptada en una cisterna y sometida a un tratamiento de potabilización y

desmineralización para luego ingresar al proceso.

A esta agua se le realizan análisis como: dureza, pH, sólidos totales,

alcalinidad, sulfitos, fosfatos.

4.7. DILUCIÓN DE LA MELAZA

La melaza utilizada fue de 85 º Brix cuya concentración de azúcar fue del

61.32 % (61.32 gr. de azucares por 100 gr. de melaza), por esta razón

tuvimos que bajar la concentración de azucares al 15 %, eso quiere decir que

la dilución va a tener 20 º Brix.

El mosto destinado al cultivo de levadura debe tener de 8 – 12 º Brix para q el

alcohol que se produzca junto con la levadura no perjudique la reproducción

rápida y continua de las células.

En la fermentación el mosto se obtiene diluyendo la materia prima con agua

hasta alcanzar de 20 – 24 º Brix, que son procesados en ausencia de aire

(medio anaerobio), puesto que el desdoblamiento de los azucares en alcohol

y gas carbónico tiene elevado rendimiento en este medio.

Para nuestras fermentaciones utilizamos seis balones aforados de 500 ml

cada uno con distintas concentraciones de nutrientes, con volumen, º Brix,

temperatura constante.

4.8. CONTROL DE PARÁMETROS DEL PROCESO

Dentro del proceso de fermentación hay que realizar algunos análisis, con el

fin de controlar el desarrollo del mismo, entre estos controles tenemos los

siguientes:

78

El La Prefermentación

Viabilidad celular

Porcentaje de brotes

Número de células por mililitro

Grado alcohólico

Grados Brix

Acidez

El La Fermentación

Cada hora leer tanto los º Brix como la temperatura, y terminada la

fermentación se debe realizar los siguientes análisis:

Azúcares reductores totales

Grado alcohólico

Acidez

4.9. TOMA DE DATOS EXPERIMENTALES

En esté proyecto se han realizado varias pruebas las mismas que fueron

efectuadas a nivel de laboratorio como en la planta, con el propósito de

estudiar las etapas de prefermentación y fermentación alcohólica.

En lo que corresponde a las pruebas de laboratorio durante la etapa de

prefermentación (Propagación de Levaduras), se utilizan materias primas

similares a las del proceso industrial en condiciones que garanticen el

adecuado crecimiento de las levaduras.

Los datos fueron tomados cada tres horas controlando de esta manera los

principales parámetros que se presentan en las tablas correspondientes.

Para todas estas pruebas el brix de alimentación y la temperatura fueron

constantes, agregándole en este lapso de tiempo la cantidad necesaria de

nutrientes, como también el agente bacteriostático para controlar la infección.

79

Con la ayuda de un compresor conseguimos la aireación ya que es de

mucha importancia en la propagación de levaduras el suministro de aire de

forma constante. Entre más oxígeno se le proporcione al mosto de levadura

su crecimiento es mayor hasta llegar a obtener la población requerida en el

fermentador que debe estar por encima de un 77 %, esto se puede apreciar

en las graficas horas de oxigenación vs % viabilidad y horas de oxigenación

vs % brotes con cada uno de los nutrientes.

Se debe mantener la concentración por debajo del 5 % de alcohol en

volumen, ya que la levadura es afectada en alto grado por la concentración

de alcohol.

La etapa de prefermentación nos garantiza un crecimiento de levadura con

aceptable pureza microbiológica para la adaptación al medio alcohólico.

En la etapa de fermentación debemos de tomar en cuenta que

estandarizamos para todas las pruebas los siguientes parámetros: volumen

del mosto de melaza 350 gr., volumen del mosto de levadura en un 14 % con

respecto a la cantidad del mosto de melaza (49 gr. peso/volumen), así como

también el brix de alimentación y la temperatura.

Se hizo el estudio con los diferentes nutrientes utilizados a diferentes

concentraciones que van desde: 0, 100,150, 200, 300 y 400ppm.

En las tablas de datos así como también en las gráficas Brix de Reacción vs

pH se demuestra como van disminuyendo los valores en cada una de las

pruebas durante la fermentación, esto nos indica que las levaduras están

reaccionando favorablemente transformando todo el contenido de azúcar en

alcohol.

En lo que respecta a las tablas producción de fermentación del mosto

observamos que los grados alcohólicos varían de acuerdo al tipo y

concentración de los nutrientes y que el azúcar residual más alto en las

muestras de todas las pruebas realizadas eran las que no contenían

80

nutrientes, lo que significa que por la poca cantidad de fósforo y nitrógeno

proporcionado a las levaduras no podían asimilar más azucares.

81

TABLA # 1

FOSFATO DIAMÓNICO PROPAGACIÓN DE LEVADURA º Brix 8 T 32 º C

# Pruebas

Horas de Oxigenación

º Brix de Reacción

% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

Acidez

ART

º GL

1

0 5.9 87.43 16.57 4.5E+07

1.16

5.10

1.78

3 5.9 94.94 5.33 5.6E+07

6 5.3 95.69 34.50 5.0E+07

2

0 5.3 92.83 7.72 6.8E+07

1.29

4.96

2.06 3 5.5 97.74 15.03 4.3E+07

6 5.3 95.69 34.50 5.0E+07

3

0 7.5 72.36 7.30 4.4E+08

1.77

4.55

1.62 3 6.6 68.97 50.00 5.0E+07

6 6.3 77.30 14.47 5.8E+07

4

0 7.0 75. 63 50.19 3.4E+08

1.70

4.05

1.50 3 6.3 77.30 14.17 4.9E+07

6 6.5 86. 79 7.33 5.3E+07

82

PROPAGACIÓN DE LEVADURA

GRÁFICA 1. VIABILIDAD vs HORAS DE OXIGENACIÓN

GRÁFICA 2. BROTES vs HORAS DE OXIGENACIÓN

VIABILIDAD

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

120,00

0 1 2 3 4 5 6 7

HORAS DE OXIGENACIÓN

%

Prueba # 1Prueba # 2Prueba # 3Prueba # 4

BROTES

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0 1 2 3 4 5 6 7


%


83

TABLA # 2

BRIX vs pH

# Pruebas

Brix de reacción pH Toma 1 Toma 2 Toma 3 Toma 1 Toma 2 Toma 3

1 18.0 14.4 12.0 5.3 4.9 4.8 2 19.0 12.5 10.2 5.3 4.7 4.6 3 18.4 12.7 10.2 5.3 4.8 4.7 4 18.4 12.2 10.0 5.3 4.7 4.6 5 18.3 11.9 9.9 5.3 4.7 4.6 6 18.0 11.1 9.7 5.3 4.6 4.6 7 18.1 9.8 9.6 5.4 4.7 4.7 8 18.2 9.6 9.5 5.4 4.8 4.6 9 18.0 9.5 9.4 5.4 4.7 4.5

10 18.5 10.1 9.4 5.4 4.7 4.6 11 17.6 9.5 9.5 5.4 4.6 4.6 12 18.6 9.6 9.3 5.4 4.7 4.5 13 18.4 11.1 10.0 5.4 5.0 4.9 14 18.6 10.8 9.8 5.4 4.9 4.8 15 18.5 10.3 9.7 5.4 4.9 4.8 16 18.6 10.2 9.6 5.4 4.8 4.9 17 18.5 9.9 9.8 5.4 4.9 4.8 18 18.5 9.7 9.6 5.5 5.0 4.8 19 18.4 11.5 9.9 5.5 4.9 4.8 20 18.4 9.8 9.6 5.5 4.8 4.8 21 18.5 10.2 8.8 5.5 4.9 4.8 22 18.5 9.8 9.8 5.5 4.9 4.8 23 18.5 9.9 9.2 5.5 4.9 4.9 24 18.5 9.8 8.9 5.5 4.9 4.8

84

TABLA # 3

PRODUCCIÓN DE FERMENTACIÓN DEL MOSTO

º Brix 20 T 34 º C

# Pruebas

Nutriente ppm

º GL

Acidez

AR

1 0 3.56 7.34 2.89 3.67 2 100 3.48 7.36 2.94 2.45 3 150 5.06 7.36 3.16 2.29 4 200 5.38 7.40 3.11 2.11 5 300 5.86 7.84 3.17 1.76 6 400 6.36 8.04 3.30 1.35 7 0 7.52 7.62 3.07 1.88 8 100 7.62 7.96 3.45 1.44 9 150 7.86 7.90 3.54 1.34

10 200 7.64 7.66 3.14 1.23 11 300 7.54 7.76 3.38 1.24 12 400 7.66 7.80 3.66 1.33 13 0 5.90 7.52 2.77 2.76 14 100 7.16 7.84 3.19 1.95 15 150 7.50 8.02 3.20 1.82 16 200 7.68 8.10 3.43 1.76 17 300 7.98 8.02 3.25 1.68 18 400 8.06 8.06 3.30 1.34 19 0 6.24 7.52 2.80 2.73 20 100 7.46 7.46 3.18 1.70 21 150 7.82 8.02 3.20 1.58 22 200 7.72 7.76 3.61 1.50 23 300 7.34 7.58 3.30 1.46 24 400 7.66 7.72 3.50 1.32

85

FERMENTACIÓN

GRÁFICA 3. # PRUEBAS vs BRIX FINAL

GRÁFICA 4. ppm NUTRIENTES vs º GL

BRIX DE REACCIÓN

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

# PRUEBAS

BR

IX F

INA

L

FERMENTACIÓN

7,3

7,4

7,5

7,6

7,7

7,8

7,9

8

8,1

8,2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

ppm NUTRIENTE FOSFATO DIAMÓNICO

º GL


20 º BRIX 34 ºC

86

TABLA # 4

UREA + ÁCIDO FOSFÓRICO PROPAGACIÓN DE LEVADURA

º Brix 8 T 32 º C

# Pruebas



% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

Acidez

ART

º GL

1

0 7.1 86.75 10.73 1.1E+08

1.29

4.96

2.00 3 7.4 73.09 18.0 6.9E+07

6 6.8 80.0 25.0 3.1E+07

2

0 5.8 80.54 16.43 5.1E+07

1.77

4.23

1.62 3 4.7 86.59 15.49 7.1E+07

6 5.8 85.43 28.09 7.4E+07

3

0 9.2 88.76 10.49 1.3E+08

1.30

4.50

1.00 3 7.6 82.49 21.23 4.5E+07

6 6.8 86.13 18.64 2.9E+07

4

0 6.7 91.48 16.15 4.0E+07

1.62

4.94

3.72 3 6.9 98.04 7.00 2.5E+07

6 6.7 98.14 7.59 3.9E+07

87




VIABILIDAD

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

120,00

0 1 2 3 4 5 6 7


%


BROTES

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0 1 2 3 4 5 6 7


%


88

TABLA # 5

BRIX vs pH

# Pruebas


1 18.5 10.5 10.2 5.3 4.9 4.8 2 18.4 10.1 9.9 5.2 4.9 4.8 3 18.6 9.8 9.7 5.2 4.7 4.7 4 18.4 9.7 9.6 5.3 4.9 4.8 5 18.6 9.7 9.7 5.2 4.9 4.8 6 18.7 9.9 9.8 5.2 4.7 4.7 7 18.2 10.1 9.4 5.4 4.8 4.7 8 17.8 9.6 9.4 5.3 4.8 4.7 9 17.9 9.5 9.1 5.3 4.7 4.7

10 18.0 9.7 9.6 5.4 4.8 4.7 11 19.1 10.4 10.3 5.3 4.9 4.8 12 18.0 10.0 9.4 5.2 4.8 4.7 13 18.6 10.7 10.5 5.4 5.0 4.8 14 18.7 9.8 9.4 5.2 4.9 4.7 15 18.7 9.4 9.2 5.2 4.9 4.7 16 18.7 9.7 8.9 5.2 4.9 4.7 17 18.7 9.6 9.1 5.2 4.7 4.5 18 18.7 10.0 9.4 5.2 4.9 4.7 19 18.5 11.1 10.7 5.5 4.8 4.7 20 18.6 10.5 10.1 5.4 4.8 4.7 21 18.6 10.2 9.9 5.4 4.7 4.7 22 17.9 10.0 8.1 5.4 4.8 4.7 23 18.8 10.0 7.8 5.4 4.8 4.8 24 18.7 9.9 7.5 5.3 4.9 4.8

89

TABLA # 6



# Pruebas

Nutriente ppm

º GL

Acidez

AR

1 0 150 6.32 7.26 2.80 2.66 2 100 150 6.50 7.68 3.24 1.16 3 150 150 7.70 7.76 3.89 1.27 4 200 150 7.74 7.76 3.51 1.50 5 300 150 8.14 8.14 3.92 1.18 6 400 150 7.90 8.02 3.46 1.56 7 0 150 7.00 7.44 2.84 1.66 8 100 150 7.70 7.44 2.83 1.35 9 150 150 7.56 7.62 2.79 1.32

10 200 150 7.56 7.60 2.99 1.21 11 300 150 8.54 8.54 2.92 1.16 12 400 150 7.66 7.78 2.84 1.14 13 0 150 6.74 6.98 2.82 2.95 14 100 150 8.18 8.18 2.94 1.50 15 150 150 7.98 7.98 2.77 1.23 16 200 150 7.66 7.68 2.94 1.27 17 300 150 7.98 7.98 2.82 1.18 18 400 150 7.92 7.96 3.06 1.06 19 0 150 6.96 7.00 2.94 2.31 20 100 150 7.76 7.94 3.06 1.43 21 150 150 8.06 8.12 2.81 1.28 22 200 150 8.08 8.16 2.78 1.24 23 300 150 7.78 8.32 2.45 1.17 24 400 150 7.50 7.98 2.30 1.10

90

FERMENTACIÓN



FERMENTACIÓN

6,9

7,1

7,3

7,5

7,7

7,9

8,1

8,3

8,5

8,7

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

ppm NUTRIENTES UREA + ÁCIDO FOSFÓRICO

º GL


20 º BRIX 34 ºC

BRIX DE REACCIÓN

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

# PRUEBAS

BRIX

FIN

AL

91

TABLA # 7

SULFATO DE AMÓNIO + ÁCIDO FOSFÓRICO PROPAGACIÓN DE LEVADURA º Brix 8 T 32 º C

# Pruebas



% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

Acidez

ART

º GL

1

0 7.4 77.81 10.74 5.3E+07

1.74

4.45

1.04 3 7.0 76.81 33.14 4.2E+07

6 6.7 77.72 38.20 4.4E+07

2

0 7.2 68.33 4.88 5.1E+07

1.76

5.64

1.06 3 7.9 76.16 2.45 4.0E+07

6 7.6 76.14 22.31 5.8E+07

3

0 7.9 84.08 6.79 5.1E+07

1.72

4.92

1.02 3 7.1 80.67 31.31 9.5E+07

6 6.7 81.59 17.68 4.1E+07

4

0 6.9 77.93 10.39 6.9E+07

1.75

4.95

1.38 3 6.8 84.02 31.69 7.1E+07

6 6.6 85.19 22.86 8.2E+07

92




VIABILIDAD

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 1 2 3 4 5 6 7


%


BROTES

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0 1 2 3 4 5 6 7


%


93

TABLA # 8

BRIX vs pH

# Pruebas


1 18.4 10.7 10.1 5.6 4.9 4.9 2 17.8 9.9 9.9 5.4 4.9 4.8 3 18.5 9.9 9.4 5.4 4.9 4.8 4 17.8 9.8 9.7 5.5 4.9 4.8 5 17.6 9.8 9.3 5.4 4.9 4.8 6 18.4 9.9 9.2 5.4 4.8 4.7 7 18.3 10.8 9.8 5.4 5.0 4.9 8 18.7 11.0 10.3 5.3 4.9 4.8 9 18.5 11.0 10.4 5.4 4.9 4.8

10 18.8 10.3 9.8 5.3 4.9 4.8 11 18.7 10.4 9.4 5.4 4.8 4.8 12 18.7 10.2 9.8 5.4 4.8 4.7 13 17.8 10.2 10.1 5.6 5.0 4.9 14 18.4 10.2 10.0 5.4 4.9 4.8 15 18.4 10.0 9.8 5.4 4.8 4.8 16 18.4 9.7 9.8 5.4 4.9 4.8 17 19.5 10.7 10.3 5.4 4.8 4.7 18 18.5 9.7 9.7 5.4 4.8 4.8 19 18.1 11.1 10.1 4.8 4.9 4.8 20 18.2 12.4 10.0 5.5 5.0 4.9 21 18.3 10.9 9.7 5.4 4.9 4.9 22 17.4 10.1 9.6 5.4 4.8 4.7 23 18.4 10.3 9.6 5.4 4.8 4.7 24 18.5 10.6 9.1 5.4 4.7 4.7

94

TABLA # 9



# Pruebas

Nutriente ppm

º GL

Acidez

AR

1 0 150 6.50 7.70 3.68 2.16 2 100 150 7.05 7.90 3.37 1.72 3 150 150 7.65 8.04 2.58 1.32 4 200 150 7.58 7.68 3.69 1.99 5 300 150 7.82 7.88 3.68 1.46 6 400 150 7.64 7.76 3.81 1.28 7 0 150 7.00 7.48 2.96 2.17 8 100 150 6.86 7.32 3.68 1.62 9 150 150 6.50 7.26 3.55 1.31

10 200 150 7.28 7.30 3.61 1.16 11 300 150 7.38 7.48 3.80 1.37 12 400 150 7.40 7.54 3.68 1.26 13 0 150 7.34 7.70 3.64 2.14 14 100 150 7.60 7.90 3.45 1.82 15 150 150 7.88 7.98 2.76 1.33 16 200 150 6.92 7.88 3.70 1.21 17 300 150 8.58 8.86 3.62 1.54 18 400 150 7.40 7.72 3.85 1.27 19 0 150 5.44 7.26 2.84 2.19 20 100 150 6.52 8.04 3.25 1.43 21 150 150 6.80 7.96 3.25 1.28 22 200 150 7.00 8.00 3.50 1.11 23 300 150 7.12 7.90 3.10 1.20 24 400 150 7.58 7.96 3.20 1.24

95

FERMENTACIÓN



BRIX DE REACCIÓN

9,00

9,20

9,40

9,60

9,80

10,00

10,20

10,40

10,60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

# PRUEBAS

BRIX

FIN

AL

FERMENTACIÓN

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

8,8

9

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

ppm NUTRIENTES SULFATO DE AMONIO + ÁCIDO FOSFÓRICO

º GL


20 º BRIX 34 ºC

96

En lo que corresponde a las pruebas realizadas en la planta, iniciamos

el proceso de prefermentación realizando el llenado de los tanques por

sistema batch, el cual esta sincronizado con el tiempo de llenado del

fermentador, el bombeo se realiza dos veces por fermentador durando

dos horas cada uno (incluyendo el refuerzo) completando así las doce

horas de llenado.

En este lapso de tiempo se agregan las cantidades necesarias de

nutrientes de acuerdo al volumen que contienen los tanques, para el

buen crecimiento y desarrollo de las levaduras, se controlan también el

brix de alimentación y de reacción, la oxigenación que debe ser

constante ya que su presencia hace más vigoroso el crecimiento de las

levaduras, en lo que respecta al pH se controla adicionando ácido

clorhídrico para lograr mantenerlo entre 3.5 – 4.0 y además se disuelven

400 gr. del agente bacteriostático (Kamoran) en 4 litros de agua por

cada prefermentador, que se adicionan después del bombeo ya que es

muy importante para evitar la contaminación bacterial. La levadura

también se ve afectada en alto grado por la concentración de alcohol.

En caso de existir un exceso de espuma en los tanques

prefermentadores por la recirculación ya sea de mosto o de oxígeno, se

adicionan 2 Kg. de antiespumante antes del bombeo.

Es necesario considerar todos los parámetros en esta etapa con el fin

de mantener viva la levadura y obtener altos rendimientos de las

levaduras ya que estas tienen que cumplir su ciclo de vida.

El proceso de fermentación es controlado por medio de las horas de

llenado (entre 8 – 10) y las horas de fermentación (entre 24 – 26),

controlando todos los parámetros como por ejemplo: Brix de

alimentación que debe estar entre 20 – 24 º Brix, en lo que corresponde

al pH solo se lo toma como dato experimental ya que la infección se

controla en la prefermentación.

97

Durante el tiempo de llenado se agrega la cantidad necesaria de

nutrientes y antiespumante. A medida que va transcurriendo la

fermentación se controla el brix de reacción y la temperatura para de

esta manera saber como se va desarrollando el proceso. A partir de la

séptima hora de llenado se envía CO2 con una pureza de 99.99%, para

ser parte de otro proceso, que no es nuestro tema pero lo explicamos

como referencia para cualquier otra investigación que deseen realizar a

futuro.

Una vez terminada la fermentación se realizan varios análisis de

laboratorio tales como: º GL, azúcar residual, infección, y ppm de

nitrógeno, quedando listo el vino para ser enviado al proceso de

destilación.

98

TABLA # 10

PREFERMENTADOR TK – 210

º Brix de º Brix de % % # % ppm Temperatura

99

TABLA # 11

PREFERMENTADOR TK – 213

Hora Alimentación Reacción pH Viabilidad Brotes Infección Cel / ml Levadura N º GL º F

07:00 9.7 7.3 4.4 96.66 18.10 2.53E+06 2.9E+06 4.1 34.3 4.50 90

08:00 10.8 6.7 4.5 - - - - - - - 90

09:00 10.5 6.5 3.4 97.10 33.58 1.77E+06 3.3E+07 2.3 - 4.22 90

10:00 9.5 6.6 3.7 - - - - - - - 90

11:00 9.2 6.0 4.0 93.10 21.48 2.28E+06 3.3E+07 3.7 - 3.70 90

12:00 12.4 5.9 4.2 - - - - - - - 90

13:00 12.0 6.1 4.2 92.40 12.32 1.26E+06 3.6E+07 2.4 - 3.56 90

14:00 11.9 6.5 4.2 - - - - - - - 90

15:00 11.3 6.0 4.3 93.45 11.46 1.01E+06 3.9E+07 2.1 - 4.36 90

16:00 9.8 6.9 4.1 - - - - - - - 90

17:00 9.8 6.7 4.1 97.91 34.04 7.06E+05 2.3E+07 1.4 34.3 3.78 90

º Brix de º Brix de % % # % ppm Temperatura

100

Hora Alimentación Reacción pH Viabilidad Brotes Infección Cel / ml Levadura N º GL º F

07:00 9.7 6.8 4.1 97.70 9.37 2.78E+06 3.2E+07 1.4 49.7 4.54 86

08:00 10.8 6.4 4.1 - - - - - - - 87

09:00 10.5 6.2 3.9 92.18 11.29 1.26E+06 4.4E+07 2.2 - 4.00 88

10:00 9.5 6.3 4.1 - - - - - - - 90

11:00 9.2 5.8 4.0 94.04 14.56 7.6E+05 3.9E+07 4.4 - 2.60 90

12:00 12.4 5.6 4.2 - - - - - - - 90

13:00 12.0 5.7 4.3 97.45 13.04 1.01E+06 2.8E+07 4.1 - 3.82 90

14:00 11.9 6.2 4.4 - - - - - - - 90

15:00 11.3 7.1 4.1 93.85 4.67 7.6E+05 2.6E+07 1.4 - 4.26 90

16:00 9.8 7.0 4.2 - - - - - - - 90

17:00 9.8 6.6 4.0 94.54 12.50 7.6E+05 2.6E+07 1.8 45.5 3.66 90

101

PREFERMENTACIÓN

GRAFICA 13. º BRIX DE ALIMENTACIÓN vs TIEMPO

GRAFICA 14. º BRIX DE REACCIÓN vs TIEMPO

GRAFICA 15. % VIABILIDAD - BROTES vs TIEMPO

BRIX DE ALIMENTACIÓN PREFERMENTADORES

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO ( HORAS)

º BR

IX

BRIX DE REACCIÓNTK - 210

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

º BR

IX

PROPAGACIÓNTK - 210

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12TIEMPO (HORAS)

%

ViabilidadBrotes

102

TK - 210

GRAFICA 16. # bacilos / ml vs TIEMPO

GRAFICA 17. º GL vs TIEMPO


INFECCIÓN TK - 210

0,00E+00

5,00E+05

1,00E+06

1,50E+06

2,00E+06

2,50E+06

3,00E+06

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

# ba

cilo

s / m

l

RENDIMIENTO ALCOHOLICO TK - 210

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

º GL

BRIX DE REACCIÓNTK - 213

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

º BR

IX

103

TK - 213

GRAFICA 19. % VIABILIDAD - BROTES vs TIEMPO


GRAFICA 21. º GL vs TIEMPO

PROPAGACIÓNTK - 213

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

% ViabilidadBrotes

INFECCIÓN TK - 213

0,00E+00

5,00E+05

1,00E+06

1,50E+06

2,00E+06

2,50E+06

3,00E+06

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

# ba

cilo

s / m

l

RENDIMIENTO ALCOHOLICO TK - 213

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 2 4 6 8 10 12TIEMPO (HORAS)

º GL

104

TABLA # 12

II DILUCIÓN

Hora

º Brix de Alimentación

Temperatura º F

pH

Infección

08:00 23.0 78 5.3 7.6E+05

09:00 23.2 82 5.2

10:00 24.1 80 5.3 7.6E+05

11:00 24.0 78 5.3 -

12:00 23.9 82 5.3 1.01E+06

13:00 24.0 82 5.3 -

14:00 24.1 82 5.3 2.5E+05

15:00 24.0 82 5.3 -

16:00 23.9 83 5.3 2.5E+05

17:00 23.5 81 5.3 -

18:00 23.6 82 5.3 2.5E+05

Promedio 23.8 81.1 5.3 5.47E+05

ANÁLISIS DE LABORATORIO

º Brix 23.8 ART 15.84

Acidez 2.51

105

FERMENTACIÓN

GRAFICA 22. º BRIX DE ALIMENTACIÓN vs TIEMPO



BRIX DE ALIMENTACIÓN II DILUCIÓN

22,80

23,00

23,20

23,40

23,60

23,80

24,00

24,20

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

º BRI

X

INFECCIÓN II DILUCIÓN

0,00E+00

2,00E+05

4,00E+05

6,00E+05

8,00E+05

1,00E+06

1,20E+06

0 2 4 6 8 10 12

TIEMPO (HORAS)

# ba

cilo

s / m

l

BRIX DE REACCIÓNTK - 303 A

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

0 5 10 15 20 25 30 35

TIEMPO (HORAS)

º BR

IX

106

TABLA # 13

FERMENTADOR TK – 303 A

Hora º Brix de Reacción

Temperatura º F

pH

ppm N

07:00 Levadura 08:00 Levadura – Mosto II Dilución 09:00 11.5 85 4.6 - 10:00 12.4 85 4.7 - 11:00 14.2 82 4.8 61.60 12:00 14.3 85 5.0 - 13:00 14.4 85 5.0 - 14:00 14.5 90 5.0 - 15:00 14.6 90 5.1 - 16:00 14.7 90 5.1 - 17:00 14.7 90 5.1 64.45 18:00 14.8 90 4.9 - 19:00 14.9 90 4.9 - 20:00 14.5 92 4.9 - 21:00 14.2 92 4.9 - 22:00 13.9 92 4.9 - 23:00 13.5 92 4.9 65.80 24:00 13.3 92 4.9 - 01:00 13.0 92 4.8 - 02:00 12.8 92 4.8 - 03:00 12.6 92 4.8 - 04:00 12.2 92 4.8 - 05:00 12.0 92 4.8 68.12 06:00 11.6 92 4.8 - 07:00 11.2 92 4.8 - 08:00 10.8 92 4.7 - 09:00 10.2 92 4.7 - 10:00 9.4 92 4.7 - 11:00 8.6 92 4.7 69.30 12:00 8.0 92 4.7 - 13:00 7.6 90 4.7 - 14:00 7.2 90 4.7 - 15:00 7.1 90 4.7 - 16:00 7.0 90 4.7 -

107

17:00 7.0 90 4.7 - 18:00 7.0 90 4.7 81.20

ANÁLISIS DE LABORATORIO

º Brix 7.0 º GL 7.9 AR 1.98

ppm N 81.20 Infección 2.5E+06

CONTROL DE TIEMPO

Tiempo de Alimentación 10 Horas Tiempo Fermentación 24 Horas

Tiempo Total 34 Horas

MELAZA

º Brix 85.0

Densidad 1.44439 ART 56.432

Acidez 9.3 Dureza 44198

PREFERMENTACIÓN

TK 210 213 º Brix de Reacción 6.7 6.6

º GL 3.78 3.66 ART 7.98

Acidez 2.42

108

Fig. 7 ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO DEL MOSTO FERMENTADO

109

CAPITULO V

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Y SU EVALUACIÓN

5.1. PROCESO DE PROPAGACIÓN

Estas pruebas se realizaron en base a los análisis de las pruebas en

laboratorio, evaluando cada uno de los parámetros con cada uno de los

nutrientes tanto prefermentación como fermentación, determinando que la

cantidad óptima de nitrógeno y fósforo es de 150 ppm.

Como se aprecia en la tabla # 14 en la prefermentación notamos que va

disminuyendo el Brix de reacción con cada nutriente, este parámetro indica

el buen comportamiento de la levadura y la velocidad de fermentación.

El oxígeno es imprescindible para mantener el crecimiento continuo de la

levadura comprobándolo en el % Viabilidad y Brotes (Ver foto 15 – 17),

según las horas de oxigenación, la concentración alcohólica en esta etapa

si se encuentra en un 3 % ya influye sobre el crecimiento pero es

aceptable, una concentración de un 5 % influye tanto sobre el crecimiento

como en la fermentación, cuando la concentración es mayor al 10 %, el

crecimiento sufre la paralización total.

5.2. PROCESO DE FERMENTACIÓN

Con el fin de obtener altos rendimientos en la fermentación es necesario,

considerar todos los parámetros citados anteriormente y realizar un estudio

sobre los efectos en mayor o menor grado sobre el proceso.

En la etapa de fermentación se demuestra que la cantidad de nutrientes

necesarios en nitrógeno y fósforo es de 300 ppm, además de la capacidad

que tienen las levaduras de transformar los hidratos de carbonos en

110

alcohol, expresándolos como rendimiento alcohólico sin afectar la

velocidad de fermentación, notando que la cantidad de azúcar residual es

mínima.

Con esta evaluación determinamos que el nutriente eficaz es la UREA y

ÁCIDO FOSFÓRICO, teniendo presente sus propiedades.

Lo que corresponde al tiempo notamos que de los tres nutrientes utilizados

el que logra una demora en el proceso de fermentación es el Sulfato de

Amonio y Ácido Fosfórico sin obtener mayor rendimiento alcohólico.

A las muestras obtenidas tanto en laboratorio como en planta se le

realizaron unos análisis de cromatografía para observar la cantidad de

congéneres que se formaron. (Ver figuras 8 - 10).

111

TABLA # 14

PROPAGACIÓN DE LEVADURA º Brix 8 T 32 º C

Nutriente Horas de

Oxigenación º Brix de Reacción

% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

Acidez

ART

º GL

Fosfato

Diamónico

0 7.5 81.45 14.36 9.2E+07

1.29

4.90

1.30 2 7.4 80.91 23.58 7.5E+07

4 6.8 84.75 28.45 5.9E+07

Urea +

H3PO4

0 6.7 90.48 12.15 4.5E+07

1.72

4.82

3.62 2 6.9 94.04 7.00 3.5E+07

4 6.7 94.14 9.59 3.9E+07

Sulfato de Amonio +

H3PO4

0 7.5 81.45 14.36 9.2E+07

1.80

4.81

1.29 2 7.4 80.91 23.58 7.5E+07

4 6.6 84.43 44.70 5.4E+07

112

TABLA # 15 BRIX vs pH


# Pruebas

Fosfato de Amonio

Urea + Ácido Fosfórico

Sulfato de Amonio + Ácido

Fosfórico

Brix de reacción pH Brix de reacción pH Brix de reacción pH

Toma 1

Toma 2

Toma 1

Toma 2

Toma 1

Toma 2

Toma 1

Toma 2

Toma 1

Toma 2

Toma 1

Toma 2

1 18.5 9.8 5.5 4.9 18.6 12.6 5.4 4.9 18.5 9.8 5.5 4.9

2 18.5 9.8 5.5 4.9 18.1 12.2 5.4 4.9 18.5 9.8 5.5 4.9

3 18.5 9.8 5.5 4.9 18.4 12.8 5.4 4.9 18.5 9.8 5.5 4.9

113

TABLA # 16



# Pruebas

Fosfato Diamónico

300 ppm

Urea + H3PO4

300 ppm + 150 ppm

Sulfato de Amonio + H3PO4

300 ppm + 150 ppm 1 2 3 1 2 3 1 2 3

º GL 8.08 8.00 8.14 8.00 8.16 8.02 7.90 8.10 8.02

AR 1.28 1.16 1.86 1.18 1.17 1.45 1.20 1.06 1.14

Acidez 3.28 3.38 3.17 3.92 2.82 3.68 3.10 3.25 3.20

Promedio º GL

8.07

8.09

8.01

114

GRAFICA 25. COMPARACIÓN DE NUTRIENTES

TABLA # 17 COMPARACIÓN DE CONGÉNERES

ALCOHOL ETÍLICO

Análisis

mg./ 100 ml

(NH2 )2 CO +

H3PO4

( NH4)2 HPO4

(NH4)2 SO4 +

H3PO4 Acetaldehídos 1.4835 9.6251 18.0912

Metanol 2.3918 0.9095 1.8298 Isopropanol 0.8828 0.6622 0.7336

Propanol 61.7484 41.4679 54.1903 Esteres 22.5735 18.5949 11.3560

Isobutanol 119.4268 51.9940 48.7454 Iso – amilico 206.3104 196.5295 181.4417

COMPARACIÓN DE NUTRIENTES

7,80

7,90

8,00

8,10

8,20

0 1 2 3 4

# PRUEBAS

º GL (NH4)2HPO4

(NH2)2CO +H3PO4

(NH4)2SO4 +H3PO4

20 ° BRIX T 34 ° C

300 ppm Nutrientes

115

Fig. 8 ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CON FOSFATO DIAMÓNICO

116

Fig. 9 ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CON UREA + ÁCIDO FOSFÓRICO

117

Fig. 10 ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CON SULFATO DE AMÓNIO + ÁCIDO

FOSFÓRICO

118

5.3. COMPARACIÓN DE RENDIMIENTO DE GRADOS ALCOHÓLICOS PRODUCIDO Y OTROS PARÁMETROS CON RESPECTO A LO

PRODUCIDO EN PLANTA

En nuestro proyecto se realizó una evaluación a todo el proceso de

fermentación, estudiando los beneficios y consecuencias de cada uno de

los parámetros durante la fermentación, para luego establecerlos.

Fijando así los parámetros, de las pruebas realizadas tenemos, en lo que

respecta a grado alcohólico promedio obtuvimos 7.7 ° GL con 88.7 % de

eficiencia, diferencia notable con respecto a la empresa tenemos:

TABLA # 18 COMPARACIÓN DE PARÁMETROS

° GL % Eficiencia Brix Final AR

Experimental 7.7 88.7 8.2 2.04

*SODERAL 7.5 88.0 8.6 2.1

* Datos obtenidos de la empresa

A continuación se presenta los cálculos respectivos:

119

FERMENTADOR

TK - 303 “A” DATOS FÓRMULA

Volumen de levadura = 64451 Lt ARI = ART * 6%

Volumen de mosto = 203812 Lt ART = ARF + ARI Volumen total = 268263 Lt ARF = ART - ARI

ART = 56.43 ARF = 53.044

ARI = 3.3858

ARF = 0.53044

º GL = 7.9

Volumen de melaza = 12533.99 gal

melaza = 1.44439 Kg. / Lt

º Brix (melaza) = 85.0

AR = 1.98

º Brix final = 8.1

1 Kg. C6H12O6 = 0.6478 Lt C2H5OH

PROCEDIMIENTO

OH5H2C LtA.Téorico

23546 OHC Kg 1

OHHC Lt 0.6478OHC Kg 36347.76

OHC Kg 36347.76Melaza Kg 1

OHC Kg 0.53044 Melaza Kg 68523.53

Melaza Kg 68523.53Melaza Lt 1

Melaza Kg 1.44439 Melaza Lt 47441

Melaza Lt 47441Melaza gal 1

Melaza Lt 3.785 Melaza gal 12533.99

Lt 21193 Real Alcohol100

7.9 Lt 268263 Real Alcohol

6126

526126

61266126

? Teórico Alcohol

100GLº Total Volumen Real Alcohol

120

CANTIDAD DE NUTRIENTES DATOS Volumen de levadura = 64451 Lt

Volumen de mosto = 203812 Lt

ppm PO4H3 = 150

ppm UREA = 300

PO4H3 = 1.6 Kg. / Lt

PREFERMENTACIÓN

FERMENTACIÓN

34HPO Lt 19.1

UREA Kg 61.1

HPO Kg 1.6Lt 1HPO Kg 30.57

HPO Kg 30.57 gr 1000

Kg 1mg 1000

gr 1 mg 30571800

HPO mg 30571800 Ltmg150 Lt 203812

gr 1000

Kg 1mg 1000

gr 1 mg 61143600

UREA mg 61143600 Ltmg300 Lt 203812

3434

34

34

90% ónFermentaci Eficiencia %2354621193

0.90 Teórico Alcohol

Real Alcohol ónFermentaci Eficiencia

34HPO Lt 6.0

UREA Kg19.3

HPO Kg 1.6Lt 1HPO Kg 9.67

HPO Kg 9.67 gr 1000

Kg 1mg 1000

gr 1 mg 9667650

HPO mg 9667650 Ltmg150 Lt 64451

gr 1000

Kg 1mg 1000

gr 1 mg 19335300

UREA mg 19335300 Ltmg300 Lt 64451

3434

34

34

121

TABLA # 19

PROMEDIO DE EFICIENCIA EN FERMENTACIÓN

# PRUEBAS º GL % EFICIENCIA

1 7.6 88.0

2 7.7 88.5

3 7.8 89.0

4 7.6 89.5

5 7.5 87.0

6 7.9 90.0

Promedio 7.7 88.7

TABLA # 20

BALANZA - COMPROBACIÓN

Lectura de la

Balanza

Consumo de Melaza

(Gal.)

Saldo Inicial

76587.95

-

89571.62 12983.67

102017.85 12446.23

115400.64 13382.79

127993.09 12592.45

140645.23 12652.14

153180.00 12534.77

Promedio 12765.342

* Datos obtenidos de la Balanza Automática

122

5.4. EVALUACIÓN GLOBAL DE RENDIMIENTO Y COSTO

BALANCE ECONÓMICO

DATOS

* Volumen de melaza = 12765.342 gal

ART = 55.31

ARI = 3.3186

ARF = 0.51991

melaza = 1.44439 Kg. / Lt

º Brix (melaza) = 85.0

* º GL = 7.7

1 Kg. C6H12O6 = 0.6478 Lt C2H5OH

PROCEDIMIENTO

* Datos obtenidos experimentalmente (ver tabla # 19 - 20)

OHHC Lt 20848.14

OH5H2C LtA.Téorico

23504.7

52 Real AlcoholLt 23504.7 0.887 Real Alcohol

OHC Kg 1

OHHC Lt 0.6478OHC Kg 36283.93

OHC Kg 36283.93Melaza Kg 1

OHC Kg 0.51991 Melaza Kg 69788.33

Melaza Kg 69788.33Melaza Lt 1

Melaza Kg 1.44439 Melaza Lt 48317

Melaza Lt 48317Melaza gal 1

Melaza Lt 3.785 Melaza gal 12765.342

6126

526126

61266126

Teórico AlcoholónFermentaci Eficiencia Real Alcohol

Teórico AlcoholReal Alcohol ónFermentaci Eficiencia

? Teórico Alcohol

123

Haciendo una relación con la eficiencia 0.880 que tiene SODERAL en el

proceso de fermentación, con la cual obtienen 20683.61 Lt. C2H5OH por

fermentador, observamos la diferencia:

Realizando el cálculo para 7`500.000 gal. de melaza, cantidad promedio

consumida por año en la empresa SODERAL. S .A, tenemos:

Expresando el aumento del volumen de alcohol etílico por unidad de

dólares, notaremos que esta pequeña diferencia en el porcentaje de

eficiencia representará para la empresa ingresos económicos anuales muy

significativos y de gran beneficio.

Por eso, podremos decir;

4027,75USD

año48333,03USD

mes

meses 12año 1

año48333,03 USD

OHHC Lt

0.50 USD año

OHHC Lt 96666,0552

52

melaza de gal 12765.34

OHHC Lt 164.53 melaza gal 7500000 52 OHHC Lt 96666.05 52

promedio consumo melaza de gal 12765.342 por OHHC Lt 164.53

Lt 164.53Lt 20683.61-Lt 20848.14

52

124

5.4.1. ANÁLISIS DEL BALANCE ECONÓMICO

Como se puede verificar en el balance económico hay un aumento mínimo

de acuerdo a la eficiencia del proceso de fermentación de la empresa

SODERAL, demostrando que hay un rendimiento de 164,53 Lt de alcohol

etílico producido por la misma cantidad consumida de melaza 12765,34

galones.

Considerando el consumo de 7500000 gal de melaza (Dato que no es fijo

para todos los años, debido a los azúcares que contiene la melaza y a la

cantidad de caña procesada en zafra por el ingenio) para el año de

producción de la empresa, tenemos 96666,05 Lt de alcohol etílico por año,

transformando este volumen en dólares equivale a USD 48333,03 anuales.

Cantidad que es considerable ya que las ganancias son fijas, por que no

necesita de ninguna inversión, únicamente las condiciones de operación

normal se fijan manteniendo un riguroso control a los parámetros del

proceso como se aprecia en las tablas presentadas de nuestro estudio,

dándole al proceso de fermentación la importancia que se merece para

obtener un buen rendimiento en el producto final.

125

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1. CONCLUSIONES

Microorganismos como las levaduras precisan de los azúcares presentes

en diversos medios para cumplir con su función catabólica, es decir, la de

obtener la energía necesaria para sus procesos vitales, pero además,

necesita de otros sustratos como son los nutrientes, por ello es de vital

importancia que el medio disponga de una base nutricional adecuada para

poder llevar a cabo la fermentación alcohólica.

Después de varios estudios realizados a los nutrientes utilizados en las

industrias productoras de alcohol, podemos concluir que la urea y el ácido

fosforico tienen un mejor desempeño debido a su solubilidad en agua,

funciones esenciales para la fermentación alcohólicas y en el crecimiento

de las levaduras, trabajando a 150 ppm y con una relación (1:1) en la

etapa de prefermentación y con una relación (2:1) en la etapa de

fermentación.

Según nuestro balance económico, la diferencia del porcentaje de

eficiencia entre nuestras pruebas de planta y el proceso de fermentación

actual de SODERAL, proyecta un aumento en la producción anual de

96,666.05 litros de Alcohol Etílico que representa una ganancia para la

empresa de USD 48,333.03.

Este proyecto contribuirá al desarrollo de la empresa debido, entre otras

cosas, a la optimización del proceso de fermentación, sin implementar o

ampliar infraestructura, lo cual tiene un efecto positivo en el desarrollo de la

empresa.

126

6.2. RECOMENDACIONES

Es necesario mantener los parámetros de proceso estables, es decir, º Brix

entre 20–24; Temperatura entre 32–34 ºC; pH entre 3.5–4, pues si varían

durante el proceso industrial no se garantiza eficiencia alguna.

Mantener una buena oxigenación en el proceso de prefermentación para

que las levaduras tengan un crecimiento adecuado. Una aireación

excesiva es totalmente ilógica, debido a que, entre otras consecuencias en

el vino, no obtendríamos alcohol sino agua y anhídrido carbónico.

No debemos fermentar un mosto con una concentración muy elevada de

azúcares. En estas condiciones las levaduras sufrirían una plasmólisis.

Realizar análisis cromatográficos en el vino para controlar la formación de

productos secundarios en la fermentación, que afectarán la calidad del

producto final.

Se debe utilizar antiespumante de grado alimenticio en la prefermentación

y fermentación, para evitar el rebose de los tanques que influye sobre el

rendimiento y el paso de la espuma al proceso de CO2 paralizando dicha

planta.

Hay una clara diferencia en ahorro en la compra de nutrientes utilizando

Fosfato Diamónico, así mismo como aumento en la eficiencia del proceso

de fermentación, pero no es menos cierto que demora el tiempo de

fermentación y que dicha ganancia disminuirá notablemente debido a los

costos de mantenimiento y / o implementación de la planta, ya que esta no

se encuentra actualmente diseñada para el uso de este nutriente. Lo que

significa que va a presentar más gatos que beneficios.

El Sulfato Diamónico no es muy recomendado para este proceso, ya que

no aumenta el rendimiento y puede presentar trazas de azufre en el

producto final.

127

Realizar limpieza semanal en toda el área de fermentación, eliminando la

posibilidad de una contaminación en el proceso y/o infección de la

levadura, así mismo, disminuiría el consumo del agente bacteriostático.

Efectuar mantenimiento periódico en todo el sistema de bombeo,

instrumentación, sistema de enfriamiento, para corregir cualquier

inconveniente que se pueda presentar.

128

ESTUDIO PARTICULAR DE UNA MEZCLA ALTERNATIVA PARA LA

PRODUCCIÓN DE ALCOHOL ETÍLICO

129

Jugo de caña: El jugo de caña o guarapo producto que se extrae de los

trapiches, a este proceso se le llama molienda, en su fase final se rocía

agua caliente sobre la caña molida para disolver cualquier azúcar restante

y así optimizar su máximo rendimiento.

Después de la extracción del jugo queda material sólido y pulposo llamado

bagazo; este se seca para ser utilizado como combustible. Al jugo extraído

se sulfita con el fin de bajar el pH, actuando como microbicida y

decolorante, se le añade cal para neutralizar dejando en reposo 20 minutos

para que esta actúe, esta mezcla se la calienta a una temperatura de

22 ºC, agregándole un floculante para luego separar el jugo de las

impurezas sólidas llamadas cachaza las cuales son tratadas en otro

proceso.

Este jugo presenta un color gris oscuro, y olor poco agradable el cual tiene

en disolución elementos solubles de la caña, tales como: sacarosa,

azúcares reductores, sales, ácidos orgánicos y pectinas; en suspensión

elementos insolubles como: fibra, bagacillo, arena, arcilla, materias

colorantes y albúminas. Por esta razón al jugo clarificado se le agrega

floculante que por la fuerza que ejerce rompe los floculos, para luego

remover los sólidos que se encuentran en la superficie y filtrar el jugo.

En nuestras pruebas de laboratorio utilizamos este jugo clarificado y

filtrado, para evitar tener problemas de con los sólidos presentes y así

evitar que se produzca una infección en la fermentación.

Mezcla (Melaza + Jugo De Caña): Esta mezcla, es completamente

miscible, obtenida con diferentes concentraciones tanto de melaza como

de jugo de caña, presenta un aspecto con mayor similitud al de la melaza,

que al del jugo; con un leve aumento de viscosidad y densidad.

Los análisis correspondientes tanto al jugo de caña como a la mezcla se

presentan en los cuadros # 7- 8.

130

CUADRO # 7

ANÁLISIS DEL JUGO DE CAÑA

CLARIFICADO Y FILTRADO

Densidad 1.03461

º Brix 9.4

pH 5.6

Acidez 0.43 gr. H2SO4/ Lts.

% Azúcares Reductores Totales 8.09

Infección 4.3E+06 # bacilos/ ml.

Nitrógeno Amoniacal 30.8 ppm

CUADRO # 8

MELAZA + JUGO DE CAÑA CLARIFICADO Y FILTRADO

Mezcla 50 / 50 60 / 40 70 / 30

º Brix 53.0 62.0 71.0

Acidez 4.17 5.27 5.45

% ART 38.65 44.07 49.45

Con el fin de obtener altos rendimientos en la fermentación se realizaron

pruebas a nivel de laboratorio con mezclas de melaza + jugo de caña

clarificado y filtrado en las siguientes proporciones: 50/50, 60/40, 70/30

respectivamente.

131

Para preparar las muestras destinadas a la fermentación alcohólica, se

decidió diluir dicha mezcla tomando en cuenta que el mosto que se utiliza

debe de ser de 24 º Brix. Debe conocerse de antemano el contenido

azúcares reductores totales, para de esta manera establecer una relación y

saber cuanto de la mezcla se necesita para obtener un mosto con la

concentración optima.

Caso contrario de no realizar la dilución de la mezcla, no se puede efectuar

una buena fermentación ya que contiene una concentración muy elevada

de azúcares. En estas condiciones osmófilas las levaduras simplemente

estallarían al salir bruscamente el agua de su interior para equilibrar las

concentraciones de soluto en el exterior y en el interior de la célula, es

decir lo que se conoce como una plasmólisis.

Como en las pruebas anteriores, en lo que corresponde a la etapa de

prefermentación se trato de obtener una población de levaduras por arriba

del 77 %, como se pude apreciar en las tablas de propagación de

levaduras. Para todas las pruebas el brix de alimentación, la temperatura y

la cantidad de nutrientes eran constantes.

En la etapa de fermentación debemos tener en cuenta que estandarizamos

los siguientes parámetros para todas las pruebas: volumen del mosto de

melaza 500 gr., volumen del mosto de levadura en un 14 % con respecto a

la cantidad del mosto de melaza (70 gr. peso / volumen), así como también

la cantidad de nutrientes de acuerdo a las pruebas anteriores (300 ppm).

En la etapa de fermentación, las tablas de datos, Brix de Reacción vs pH

demuestran los º Brix iniciales y finales durante el proceso fermentativo, en

lo que corresponde a las tablas de producción de fermentación del mosto

observamos que los grados alcohólicos varían de acuerdo al nutriente

utilizado, así como también por el % de melaza y jugo de caña en la

mezcla.

TABLA # 21

132

FOSFATO DIAMÓNICO PROPAGACIÓN DE LEVADURA

8 º Brix T 32 º C

* DATOS TOMADOS A LA CUARTA HORA DE OXIGENACIÓN

TABLA # 22

BRIX DE REACCIÓN vs pH

# Pruebas

ºBrix

% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

pH

ART

º GL

1 6.9 95.28 19.01 3.0 E+07 4.3 5.03 2.46

2 7.2 84.86 13.38 3.9 E+07 5.3 5.25 2.44 3 6.8 77.60 26.80 4.8 E+07 5.0 4.63 1.20

# Pruebas

Brix de reacción pH Toma 1 Toma 2 Toma 1 Toma 2

1 21.4 10.3 5.4 4.5 2 22.0 10.8 5.3 4.5 3 21.7 10.7 5.3 4.5 4 21.8 9.7 5.5 4.7 5 22.1 10.3 5.4 4.8 6 22.0 10.4 5.4 4.8 7 21.1 11.1 5.4 4.9 8 22.0 11.1 5.4 4.9 9 22.1 11.3 5.4 5.0

133

TABLA # 23


Brix 24 T 34 º C

#

Pruebas

Melaza + Jugo de

caña

º GL

Acidez

AR

1 50 / 50 8.62 9.20 4.85 1.53 2 60 / 40 8.86 9.04 4.90 1.62 3 70 / 30 8.90 9.08 4.21 1.52 4 50 / 50 8.28 9.46 3.96 1.45 5 60 / 40 8.86 9.34 3.98 1.55 6 70 / 30 9.34 9.42 3.83 1.48 7 50 / 50 8.75 9.40 3.38 2.19 8 60 / 40 8.62 9.32 3.60 2.08 9 70 / 30 8.50 9.14 3.68 1.98

GRAFICA 26. % MEZCLA vs º GL

FERMENTACIÓN FOSFATO DIAMÓNICO

9

9,05

9,1

9,15

9,2

9,25

9,3

9,35

9,4

9,45

9,5

40 45 50 55 60 65 70 75

% MELAZA + JUGO DE CAÑA

º GL

Prueba # 1Prueba # 2Prueba # 3

24 º BRIX 34 ºC

134

TABLA # 24

PROPAGACIÓN DE LEVADURA UREA + ÁCIDO FOSFÓRICO

8 º Brix T 32 º C

# Pruebas

º Brix

% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

pH

ART

ºGL

1 7.1 97.01 20.62 3.3 E+07 4.4 5.18 2.80 2 6.8 73.62 20.83 3.0 E+07 4.9 4.96 2.12 3 7.2 78.50 25.0 2.1 E+07 5.2 6.24 0.64


TABLA # 25


# Pruebas


1 21.7 10.2 5.2 4.7 2 21.9 10.4 5.2 4.7 3 21.7 10.6 5.3 4.8 4 21.9 10.9 5.4 4.9 5 22.0 11.0 5.4 4.8 6 22.1 11.2 5.4 4.9 7 22.7 12.4 5.4 5.3 8 22.0 12.1 5.3 5.4 9 22.3 12.3 5.4 5.4

135

TABLA # 26


Brix 24 T 34 º C


# Pruebas

Melaza + Jugo de caña

º GL

Acidez

AR

1 50 / 50 9.22 9.38 2.94 1.37 2 60 / 40 9.36 9.54 3.30 1.45 3 70 / 30 9.52 9.96 3.36 1.38 4 50 / 50 8.92 9.08 3.19 1.46 5 60 / 40 9.08 9.26 3.26 1.53 6 70 / 30 8.62 9.28 3.61 1.45 7 50 / 50 6.94 7.22 2.80 1.76 8 60 / 40 7.28 7.70 2.99 1.79 9 70 / 30 8.22 8.50 3.24 1.58

FERMENTACIÓN UREA + ÁCIDO FOSFÓRICO

7,00

7,50

8,00

8,50

9,00

9,50

10,00

40 45 50 55 60 65 70 75


º GL Prueba # 1

Prueba # 2Prueba # 3

24 º BRIX 34 ºC

136

TABLA # 27


SULFATO DE AMÓNIO + ÁCIDO FOSFÓRICO

8 º Brix T 32 º C


TABLA # 28


# Pruebas

º Brix

% Viabilidad

% Brotes

# Cel. / ml.

pH

ART

ºGL

1 9.5 86.33 18.55 5.5 E+07 5.1 5.75 0.34 2 6.3 83.10 19.0 4.9 E+07 5.0 4.93 0.36 3 7.5 76.47 30.18 8.4 E+07 5.1 5.30 0.72

# Pruebas


1 22.0 11.3 5.5 4.9 2 21.0 11.1 5.5 4.8 3 22.1 11.5 5.5 4.8 4 22.0 10.0 5.5 4.9 5 21.0 10.8 5.5 4.9 6 22.1 11.2 5.5 4.9 7 22.2 10.9 5.6 4.8 8 22.1 11.4 5.5 4.8 9 22.0 11.5 5.6 4.8

137

TABLA # 29


Brix 24 T 34 º C


#

Pruebas

Melaza + Jugo de caña

º GL

Acidez

AR

1 50 / 50 7.24 8.70 2.77 3.74 2 60 / 40 7.74 9.14 2.25 3.14 3 70 / 30 7.80 9.16 2.51 2.94 4 50 / 50 8.58 9.18 3.90 1.53 5 60 / 40 8.42 9.00 3.65 1.52 6 70 / 30 8.08 9.20 3.77 2.12 7 50 / 50 7.24 8.70 3.74 2.77 8 60 / 40 7.74 9.14 3.14 2.25 9 70 / 30 7.80 9.16 2.94 2.51

FERMENTACIÓN SULFATO DE AMONIO + ÁCIDO FOSFÓRICO

8,6

8,7

8,8

8,9

9

9,1

9,2

9,3

40 45 50 55 60 65 70 75


º GL Prueba # 1

Prueba # 2Prueba # 3

24 º BRIX 34 ºC

138

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

Como resultado de la fermentación de la mezcla de melaza y jugo de caña,

podemos decir que en lo que corresponde a las muestras que contenían

Fosfato Diamónico como nutriente, el mejor rendimiento alcohólico obtenido

fueron las pruebas de 50 % melaza y 50 % jugo de caña, en cambio las que

contenían Urea + Ácido Fosfórico y Sulfato de Amonio + Ácido Fosfórico

como nutrientes los mejores rendimientos alcohólicos fueron las pruebas de

70 % de melaza y 30 % de jugo de caña.

El tiempo de fermentación es muy importante reiterar, ya que es un factor

primordial, por lo que debemos conseguir un tiempo mínimo logrando

mantener el proceso en condiciones adecuadas. En nuestro caso trabajar

con la Urea + Ácido Fosfórico como nutriente con relación a los demás

nutrientes utilizados, es menor además tomando en cuenta también la fácil

disolución que este presenta.

Se observa claramente que con este estudio de mezcla alternativa en la

fermentación alcohólica habría un mayor rendimiento mejorando así la

producción de alcohol etílico, esto tendría con perspectiva a futuras pruebas

industriales grandes ventajas desde el punto de vista tecnológico al proceso

y como sustituto de una parte de la miel final que pudiera destinarse a otros

usos.

140

NUTRIENTES

FOTO 1. UREA

FOTO 2. FOSFATO DIAMÓNICO

FOTO 3. SULFATO DE AMÓNIO

141

FOTO 4 – 5. LEVADURA SECA

142

FOTO 6. OXIGENACIÓN DEL MOSTO DE LEVADURA

FOTO 7. TOMA DE MUESTRA

143

FOTO 8. FERMENTACIÓN DE LOS MOSTOS

FOTO 9. AGITACIÓN

144

FOTO 10. MICRO DESTILADOR KJEDAHL

FOTO 11. DENSÍMETRO

145

FOTO 12. APARATO DE TITULACIÓN (REDUTEC)

FOTO 13. DETERMINACIÓN % ART

146

FOTO 14. CONTAJE DE LEVADURAS

FOTO 15. PLACA PARA CONTAJE DE LEVADURA

147

FOTO 16. LEVADURA MUERTA

FOTO 17. BROTES DE LEVADURA

148

FOTO 18. TANQUE DE MELAZA

Foto 12

FOTO 19. BALANZA CON SOFTWARE AUTOMÁTICO

149

FOTO 20. TANQUE DE II DILUCIÓN

FOTO 21. LLENADO - TANQUE DE II DILUCIÓN

150

FOTO 22. TUBERÍAS DE AIRE

FOTO 23. TANQUES PREFERMENTADORES

151

FOTO 24 – 25. TANQUES FERMENTADORES

152

i. APÉNDICES

TÉCNICAS DE LABORATORIO

DETERMINACIÓN % ART (AZUCARES REDUCTORES TOTALES)

Pesar 30 gr. de melaza y diluir con agua destilada a 150 ml en

peso.

Pesar 100 ml de la dilución y colocar en un balón de 250 ml.

Colocar 0.5 gr. de celite y 0.2 gr. de oxalato de sodio.

Agitar y dejar en reposo por varios minutos.

Filtrar en papel filtro eliminando los primeros 20 - 25 ml.

Del filtrado obtenido determinar % ART.

Pipetear 10 ml del filtrado.

Transferir en un matraz aforado de 100 ml.

Adicionar 20 ml de solución de ClH 0.75 N.

Caliente en el microondas por aproximadamente 1 minutos hasta

que inicie su ebullición durante 6 segundos, utilizar el protector de

corrosión.

Enfriar hasta temperatura ambiente.

Adicionar 2 - 3 gotas de fenolftaleina como indicador.

Titular con NaOH 0.75 N hasta el cambio de color (vino).

Luego trasvase en un matraz aforado de 200 ml y enrase con agua

destilada.

Llene la bureta con esta solución.

PASOS PARA LA TITULACIÓN

En un matraz erlenmeyer colocar 20 ml de agua destilada.

Prepare una solución con 5 ml de fehling A y 5 ml de fehling B y

ponerla en el redutec.

Desde la bureta añada la solución muestra sobre la solución de

fehling.

153

Caliente la mezcla hasta el cambio de color (rojo tomate) y seguir

por aproximadamente 2 minutos.

Se añaden 3 - 4 gotas de azul de metileno y se continua

adicionando solución desde la bureta hasta que el indicador este

decolorando completamente.

Este líquido retorna a la apariencia de rojo tomate o anaranjado

brillante que tenía antes de adicionar el indicador.

Nota: Si después que el líquido no ha hervido por 10 - 15 segundos su color

de muestra que la solución fehling no ha sido reducida se realizan otras

adiciones dejando hervir unos pocos segundos después de cada adición

hasta que el color original del reactivo desaparezca.

Para calcular el % ART se aplica la siguiente fórmula:

%ART = (CP/CM)*62.5

DETERMINACIÓN % AR EN FERMENTADOR

Ponemos en un balón de 200 ml la muestra hasta enrasar.

Le agregamos 0.2 gr. de oxalato de sodio y 0.5 gr. de celite.

Agitar la muestra y dejar reposar por varios minutos.

Filtramos la muestra eliminando los primeros 10 - 20 ml.

Cogemos 25 ml de la muestra filtrada y la colocamos en un balón

de 100 ml.

Agregamos 2.5 ml de ClH 5.5 N.

Lo llevamos al microondas hasta ebullición de 6 segundos.


Se agrega 2 ml de NaOH 5.5 N.

Luego adicionar 3 gotas de fenolftaleína.

Titulamos con NaOH 0.1 N hasta el cambio de color.

Enrazar con agua destilada hasta completar el balón de 100 ml.

Llene la bureta con la solución para la titulación.

En el redutec agregar 5 ml de fehling A y 5 ml de fehling B.

154

Agregar 20 ml de agua destilada y comenzar a titular hasta el

cambio de color.

Dejar hervir durante 2 minutos y agregar 2 - 3 gotas de azul de

metileno.

Seguir titulando hasta que cambie a su color original (antes de

agregarle el indicador) y anotar el consumo.

Para calcular el porcentaje de ART se aplica la siguiente fórmula:

%AR = (CP/CM)

ACIDEZ ACETICA FIJA

Tomar 10 ml de la muestra de mosto fermentado.

Colocar en un vaso de precipitación de 100 ml y completar con

agua destilada.

Llevar a calentamiento y controlar por 2 minutos cuando empiece a

ebullición.


Adicionar 4 - 5 gotas de fenolftaleina 5 %.

Titular con NaOH 0.1 N hasta cambiar de color o llegar a pH 8.5.

Anotar el consumo y aplicar la siguiente fórmula:

Acidez acética = C* 0.6 * factor de corrección del NaOH 0.1 N

CONTAJE DE BACILOS (INFECCIÓN)

Colocar en un tubo de ensayo 1 ml de la muestra.

Agregarle 1 ml de agua destilada y agitar.

Se toma 1 ml de la muestra y la trasvasamos a otro tubo de

ensayo.

Le adicionamos 1 ml de solución de contaje de bacilos.

Agitar y luego se toma 0.03 ml de la muestra.

Luego se coloca una gota de muestra en el centro de la placa.

Se le coloca el cubre objeto sin dejar burbujas de aire.

155

Adicionar una gota de aceite de inmersión.

Y se lee con el lente de 100 en el microscopio.

Para calcular el % de infección se aplica la siguiente fórmula:

# Bacilos / ml. = ( Total bacilos vivos / 50 ) * 19020 * 333.33 * 2

NITRÓGENO AMÓNIACAL

Colocar 10 ml de solución indicadora de ácido bórico + 40 ml de

agua destilada, en un erlenmeyer de 125 ml.

Pipetear 20 ml de muestra de mosto en el destilador kjedahl.

Adicionar 5 l de solución de NaOH 45 %.

Recibir el destilado burbujeando en la muestra indicadora hasta

doblar el volumen del erlenmeyer.

Titular con solución valorada de H2SO4 0.01 N hasta el cambio de

color de celeste a incoloro.

Anotar el consumo.

Nota: realizar lo mismo para el blanco (agua destilada).

Para calcular la cantidad de sulfito se aplica la siguiente fórmula:

ppm N en mosto = 7 * ( va – vb) * f

va es volumen H2SO4 0.01 N gastado para titular la muestra

vb es volumen H2SO4 0.01 N gastado para titular el blanco

f es factor de corrección de H2SO4 0.01

DESTILACIÓN (MICRO-DESTILADOR) PREFERMENTADORES, FERMENTADORES Y VINOS

Se libera el CO2 agitando

Pipetear 25 ml de la muestra y lo colocamos en el micro-destilador

Se recibe el destilado en un balón de 50 ml

156

Esta muestra se pasa en el densímetro a 20 ºC

Y este resultado se multiplica por 2

% LEVADURAS

Pesar un tubo test vacío.

Colocar aproximadamente 10 ml de muestra.

Centrifugar por 15 minutos a 3.5 RPM.

Eliminar el sobrenadante.

Pesar el contenido.

Restar del peso inicial.

La diferencia es la levadura.

Para calcular el % de levadura aplicar la siguiente formula:

% Levadura = Diferencia * 10

CONTAJE DE LEVADURAS

Colocar en un tubo de ensayo 1 ml de la muestra.

Agregar 4 ml de agua destilada. Agitar.

Colocar 1 ml de la mezcla en un tubo de ensayo.

Adicionar 1 ml de eritromisina. Agitar.

Colocar una gota de la mezcla en la cámara de neubwer.

Leer en el microscopio con lente de 40.

Para calcular el % de viabilidad, brotes y el número de células / ml

se aplica las siguientes fórmulas:

% Viabilidad = ( Total CV / ( CV + CM ) ) * 100 % Brotes = ( Total B / CV ) * 100

% Muertas = 100 – CV

# Cel. / ml = ( ( Total CV * 4000 ) / 160 ) * 10 * 1000

157

ii. GLOSARIO Achicoria: Bebida que se hace por la infusión de la raíz tostada de esta

planta y se utiliza como sucedáneo del café.

Autólisis: Degradación de los tejidos por sus propias enzimas.

Azímo: Dícese del pan que se ha hecho sin poner levadura en la masa.

Cachaza: Primera espuma que arroja el zumo de la caña de azúcar cuando

empieza a cocerse.

Conidio: Tipo de espora vegetal que se forma por gemación en el extremo

de una hifa (conidiófero).

Decapado: Acción y efecto de decapar.

Decapar: Quitar por métodos físico-químicos la capa de óxido, pintura, etc.,

que cubre cualquier objeto metálico.

Dextraneo: Producto de la hidrólisis incompleta, ácida o enzimática, del

almidón.

Espiración: Acción y efecto de espiar. || 2. Segundo tiempo de respirar que

consiste en expeler el aire de los pulmones.

Herrumbre: Óxido del hierro. || 2. Gusto o sabor que algunas cosas, como

las aguas, toman del hierro.

Hidrolizante: Producir una hidrólisis.

Ignición: Acción que inicia o desencadena ciertos procesos físicos o

químicos; por ejemplo, una chispa eléctrica puede producir la descarga de un

158

gas; una acción eléctrica puede producir una descarga de la sinapsis de dos

células nerviosas.

Mosto diluido: Es la melaza diluida a un determinado grado Brix. Se diluye

la melaza para favorecer al proceso fermentativo.

Mosto clarificado: Es la melaza diluida que entra a un proceso de

clarificación con el fin de eliminar el carbonato de calcio y magnesio y asi

bajar incrustaciones en las columnas.

Mosto fermentado: También llamado vino el cual es un producto resultante

de la fermentación alcohólica del mosto. El grado alcohólico del vino varia

entre 6 - 8 ° GL.

159

iii. BIBLIOGRAFIA

Bioquímica de Haper

David W. Martin – Victor W. Rodwell – Poter A. Mayes

Biotecnología Alimentaría

García – Quintero – López

Enciclopedia Tecnológica Química – Tomo 1,8,10,11,15

Raymond E. Kirt – Donald F. Othmer

Industrias Alimentarías

Manual de Microbiología Industrial

Wulf Crueger – Anneliese Crueger

Métodos Rápidos Para Controlar la Fermentación y Destilación

Amorim H. V. – Gutierrez L. E.

Microbiología de las Fermentaciones Industriales

Jorgensen – Hausen

Obtención de Alcohol

Hernán Palacios

Internet

http///www.agrobooks.com

http///www.biologia.edu.ar

http//www.capraispana.com

http//www.infoagro.com

http//www.monografias.com

http//www.tecnociencias.es

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