Informe de Fermentación Alcoholica

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

CURSO:

TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS II

DOCENTE:

ROBLES RUIZ FRANCISCO

INTEGRANTES:

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AYASTA GONZALES ERNESTO MATEO

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BERMEO PÉREZ WILY JHONATAN CARRIÓN FARROÑAN JUAN JOSE CERVANTES CASAS CRISTIAN VEGA ZULOETA BORIS

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Lambayeque, Junio del 2014

I. INTRODUCCIÓN:

El presente informe de práctica tiene como fin de analizar y discutir el rendimiento que puede desarrollar una determinada levadura a diferentes concentraciones teniendo en cuenta que la fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados (véase Evaluación sensorial).[4] Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), máxime durante la reacción química.

LOS AUTORES

II. OBJETIVOS:  Evaluar la producción de alcohol etílico a partir de la fermentación de

melaza a diferentes concentraciones.

 Evaluar el rendimiento y eficiencia que se

puede desarrollar y obtener

utilizando una levadura como microorganismo a diferentes concentraciones en el proceso de fermentación como método para producción de alcohol.

 Analizar cada uno de los diferentes parámetros qué están encargados de

regular el proceso de fermentación utilizando como materia prima la melaza.

 Identificar el punto de concentración máxima a la cual la levadura utilizada

en la fermentación se puede desarrollar óptimamente teniendo en cuenta su rendimiento y duración.

III. MARCO TEORICO: FERMENTACIÓN La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía. Hay muchos tipos diferentes 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 atesorados desde la antigüedad por importantes civilizaciones como la egipcia y la asiria 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

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA La fermentación alcohólica (denominada también como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno

- O2), originado por la actividad de algunos

microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol

mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible La variedad de materias primas usadas en la manufactura de etanol vía fermentación son clasificadas en tres tipos principalmente: azúcares, almidones y materiales celulósicos. Los azúcares (de caña de azúcar, remolacha de azúcar, melazas y frutas) pueden ser convertidos a etanol directamente. Los almidones (de maíz, yuca, papas y raíces de plantas) deben ser primero hidrolizados a azúcares fermentables por tratamiento con ácidos o por la acción de enzimas

CONTROLES Y FACTORES QUE AFECTAN LA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA La determinación de los factores que limitan la glucólisis fermentativa del etanol son complejos debido a la interrelación existente y a la naturaleza de los parámetros intervinientes durante el proceso de fermentación. Algunos de ellos se deben tener en cuenta en la fermentación alcohólica industrial. En las limitaciones que surgen durante el proceso se pueden enumerar algunos de los más importantes como son:

TEMPERATURA

La temperatura es un factor de influencia decisiva para las actividades de las levaduras. La temperatura más adecuada para su reproducción y la fermentación oscila entre 20°C a 27°C y se reproduce con mayor rapidez cuando la temperatura es de 25°C. A temperaturas superiores a 30°C, las levaduras pierden capacidad para desdoblar los azucares y al aproximarse a 40°C dejan de crecer y reproducirse. Riesgos si durante una fermentación alcohólica la temperatura supera los 30°C

-

Inactivación

de las levaduras responsables de la transformación de los

azucares en el alcohol

-

Iniciación de fermentaciones indeseables

El buen desarrollo de la fermentación esta en parte ligado a la necesidad de evitar que las levaduras sean sometidas a temperaturas demasiado elevadas. La experiencia ha demostrado que son tanto más sensibles a la elevación de temperaturas cuanto más vieja sea la población, lo que constituye una causa de ralentización y a veces de parada de la marcha fermentativa mientras quedas en el medio azucares aun no transformados en alcohol. Una buena maceración y evitar el cese de fermentación. Para la vinificación en blanco la temperatura recomendada es más baja, alrededor de los 20º C.

CONCENTRACIÓN DE ETANOL RESULTANTE Una de las principales limitaciones del proceso, es la resistencia de las levaduras a las concentraciones de etanol (alcohol) que se llegan a producir durante la fermentación, algunos microorganismos como el saccharomyces cerevisiae pueden 2

llegar a soportar hasta el 20% de concentración en volumen. En ingeniería bioquímica estos crecimientos se definen y se modernizan con las ecuaciones de crecimiento celular dadas por las ecuaciones de Tessier, Moser y de la ecuación de Monod.

ACIDEZ DEL SUBSTRATO El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentación ya que las levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o ácido. Por regla general el funcionamiento de las levaduras está en un rango que va aproximadamente desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industri ales procuran mantener los niveles óptimos de acidez durante la fermentación usualmente mediante el empleo

de disoluciones

tampón.

Los

ácidos

de

algunas frutas (ácido

tartárico, málico) limitan a veces este proceso.

CONCENTRACIÓN DE AZÚCARES La concentración excesiva de hidratos de carbono en forma de monosacáridos y disacáridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja

concentración puede frenar el proceso. Las concentraciones límite dependen del tipo de azúcar así como de la levadura responsable de la fermentación. Las concentraciones de azúcares afectan a los procesos de osmosis dentro de la membrana celular .

CONTACTO CON EL AIRE Una intervención de oxígeno (por mínima que sea) en el proceso lo detiene por completo (es el denominado Efecto Pasteur). Esta es la razón por la que los recipientes fermentadores se cierren herméticamente .

RITMO DE CRECIMIENTO DE LAS CEPAS Durante la fermentación las cepas crecen en número debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se incremente la concentración de levaduras.

NECESIDADES NUTRITIVAS

A las levaduras les es totalmente necesario encontrar ciertos alimentos en el mosto donde se desarrollan. Sus necesidades de azúcar y minerales son fácilmente satisfechas, pero los mostos están peor provistos de sustancias nitrogenadas asimilables. Las levaduras de vinificación están constituidas por un 25 a un 60% de sustancias nitrogenadas. Por lo que para desarrollarse y multiplicarse necesitan encontrar en el medio en que viven suficiente nitrógeno asimilable

IV. MATERIALES Y REACTIVOS: 

Melaza.



Levadura



Agua destilada

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Metabisulfito



Refractómetro



Vasos de precipitación

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Balden de plástico



Pipetas



Manguera

V. PROCEDIMIENTO:

Acondicionamiento, fermentación y recuperación de etanol

°Bx: 80° aprox



14°BX



19°Bx



24°Bx



0.5 g/L

Materia prima (melaza)

Diluir

Inocular levadura

Inicio de Fermentación



0.3 g/L

Metabisulfito

Tomamos muestras de las diferentes diluciones de melaza (14°Bx, 19°Bx, 24°Bx) para llevar un control del proceso. Se utiliza un matraz y se tapa con gasa para evitar posibles contaminaciones, se deberá conservar en lugar fresco y seco.

VI. RESULTADOS: Cantidades iníciales: Tabla N° 01: cantidad inicial de melaza

Cantidad de melaza Agua

Cantidad de levadura

24°Bx

19°BX

14°BX

1575,25 kg 5L

1296.6 kg 5L

1015.95Kg 5L

24°Bx

19°BX

14°BX

2.5 gr

2.5 gr

2.5 gr

Fuente: elaboración propia (2014)

Tabla N° 02: resultando de los grados Brix al finalizar el proceso de f ermentación:

Grados Brix finales 8.5 °Bx


8.0 °Brix

7.5 °Bx

Tabla N° 03: Control de pesos de melaza durante la fermentación:

Días Días 0 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 14

15 16

Control de pesos 24 ° BX

19 ° BX

14 ° BX

177.2gr 176.6gr 175.7gr 174.8gr 173.7gr 172.5gr 171.6gr 170.4gr 169.1gr 168.2gr 167.3gr 165.9gr 164.4gr 164.4gr




Tabla N° 04: resultados finales de los grados alcohólicos que se obtuvieron de las diferentes concentraciones de melaza (14°Bx, 19°Bx, 24°Bx); mediante el proceso de destilación.

% alcohol

°Brix 14

°Brix 19

°Brix 24

40°

60°

45°


VII. DISCUSIONES:

 Después de concluir con el proceso de fermentación, observamos que los

grados Brix bajaron considerablemente en

(8.5°Bx, 8°Bx, 7.5°Bx)

respectivamente.

 No se llegó a obtener un mayor grado de alcohol, ya que durante el proceso

de destilación no se contaba con el equipo para poder rectificar el alcohol que se obtenía.

 Respecto a la

Tabla N° 03: Control de pesos de melaza durante la

fermentación, nos damos cuenta que el proceso en los días 15 y 16 este mantenía un peso constante lo que indicaba que la fermentación alcohólica estaba en su etapa final.

 Respecto a los grados °Brix finales obtenidos que fueron superiores a 5°

°Bx(control) podemos discutir que esto influyo en el rendimiento de etanol de melaza, se decidió cortar la fermentación con la cantidad de °Brix mostradas en las tablas puesto que la fermentación alcohólica tenía también el olor característico de la presencia de una buena cantidad de etanol y para evitar que siga una fermentación acética.

VIII. CONCLUSIONES:  El contenido en materia seca de las melazas oscila alrededor de un 75%. Son

concentrados de hidratos de carbono. Los azúcares representan del orden del 80% de su contenido en materia seca, su contenido energético es apreciable en todas las especies.

 Los azúcares reductores totales presentes en la melaza, contemplan tanto

los azúcares simples conocidos como glucosa y fructosa (monosacáridos) como así también la sacarosa (disacárido), azúcar este último compuesto por los dos anteriores monosacáridos.

 Con la práctica concluimos que la caña de azúcar es un cultivo muy

importante para la producción de etanol (combustible).

 El metanol es un compuesto formado durante el proceso y que acompaña al

etanol hasta el final, el cual sólo se separa cuando el etanol está en altas concentraciones

 La materia seca que contiene la melaza se encuentra en un porcentaje de

75%.

IX. BIBLIOGRAFIA: 

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Carrillo, L. (2003). Capitulo 3: Actividad microbiana. Microbiología Agrícola, [en línea]. Direccion URL: http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap3.pdf. Laboratorio de Operaciones Unitarias. Guías Fermentación II. Vázquez H. J, Dacosta. O. 2007. Química industrial orgánica. María Cinta Vincent ,Silvia Alvares Blanco ;p: 70 Varela, G., Grotiuz, G. Fisiología y metabolismo bacteriano. Temas de Bacteriología y Virología Médica, [en línea]. Dirección URL: http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/FisiologiayMetabolismoBacteriano.pdf

X. ANEXOS: Figura N° 01: melaza

Fuente: elaboración propia

Figura N°02: mezclamos la melaza con agua


Figura N°03: activación de la levadura


Figura N° 04: control de muestras 24°Bx, 19°Bx, 14°Bx


Figura N° 05: proceso de destilación de la melaza


Informe de Fermentación Alcoholica

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