Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Tema:
EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE ALCOHOL ETÍLICO
PRODUCIDO DE LA FERMENTACIÓN DE LA GUANÁBANA (ANNONA MURICATA
L.) CON SACCHAROMYCES CEREVISIAE.
Autores:
JOHN WILLIAM VASQUEZ ARIAS
MARIA ESTHERLIA SANCHEZ CABASCANGO
Tutor
ING. STEFANIE BONILLA BERMEO, MSC.
Guayaquil, Ecuador
2018-2019
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO QUIMICO
TEMA:
EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE ALCOHOL ETÍLICO
PRODUCIDO DE LA FERMENTACIÓN DE LA GUANÁBANA (ANNONA
MURICATA L.) CON SACCHAROMYCES CEREVISIAE.
AUTORES:
JOHN WILLIAM VASQUEZ ARIAS
MARIA ESTHERLÍA SÁNCHEZ CABASCANGO
DIRECTOR DE TESIS
ING. STEFANIE BONILLA BERMEO, MSC.
2019
GUAYAQUIL – ECUADOR
iii
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Evaluación del rendimiento y calidad de alcohol etílico producido de la
fermentación de la guanábana (Annona Muricata L.) Con Saccharomyces
Cerevisiae.
AUTOR(ES) (apellidos/nombres): John William Vásquez Arias
María Estherlía Sánchez Cabascango
REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres) ING. Stefanie Bonilla Bermeo, MSC.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Facultad de Ingeniería Química
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD
GRADO OBTENIDO: Ingeniero Químico
FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE
PÁGINAS:
170
ÁREAS TEMÁTICAS:
PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS: Anona Muricata, Alcohol etílico, Guanábana, Saccharomyces Cerevisiae,
concentración alcohólica
RESUMEN/ABSTRACT: Para la obtención del alcohol etílico se utilizaron 2 Guanábana dulce y semi ácida, con daños físicos
por golpes, caídas o cualquier otro tipo de ruptura en la piel de la fruta, la pulpa será caracterizada físico-químicamente, mediante
métodos recomendados por INEN o AOAC y la glucosa presente se realizó mediante espectrofotometría. Los resultados
obtenidos para la pulpa dulce fueron: 80,57% de humedad, 5 pH, 17°Brix, 29,29 mg/L de glucosa, 0,53% de acidez y 32,07%
de madures, en cambio para la semi ácida fueron: 80,57% de humedad, 4,40 pH, 14°Brix, 25,95 mg/L de glucosa, 0,45% de
acidez y 31,11% de madures. El mosto pasó por un proceso de fermentación, controlando la temperatura de 30°C, luz, oxígeno,
concentración del alcohol (°GL), consumo de los (°Brix) y pH durante 12 días, se obtuvo 7°GL para la dulce y 5°GL para la
semi ácida. Luego de la destilación simple se obtuvo 52°GL para la dulce con un rendimiento del 5% y 44 °GL para semi ácida
con un rendimiento de 4%. Finalmente se realizó una destilación al vacío para su enriquecimiento, obteniendo para las dos
muestra 93 °GL con un rendimiento del 1,16% para la semi ácida y 1,60% para la dulce. El alcohol obtenido se caracterizó
mediante cromatografía de gases obteniéndose 9 componentes con mayor porcentaje es el Isopropanol, amílico, N-propanol y
furfural con 36,64%, 21,87%, 10,52% y 17,7% respectivamente y menor porcentaje acetaldehído, metanol, ésteres, isobutanol,
isoamilico, con 6,57%, 1,36%, 1,46%, 1,77%, 0,99% respectivamente.
Por lo tanto, el presente trabajo de titulación tuvo como objetivo obtener alcohol etílico a partir de la fermentación de Guanábana
(Annona Muricata L.) Con Saccharomyces Cerevisiae para su evaluación de su rendimiento y calidad bajo la norma INEN 1675
tomándola como referencia.
ADJUNTO PDF: Si No
CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono:
098067898 María Sánchez
0996102085 John Vasquez
E-mail:
CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN: Nombre: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Teléfono: (04) 228-7072, 228-7258, 222-8695, 228-4505
E-mail: [email protected]
UNIDAD DE TITULACIÓN
iv
CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD
v
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR REVISOR
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
vi
UNIDAD DE TITULACIÓN
ANEXO 12
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO
NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
Nosotros, JOHN WILLIAM VÁSQUEZ ARIAS con C.I. No. 092358107-8 y MARÍA
ESTHERLÍA SÁNCHEZ CABASCANGO con C.I. No. 1726115056, certificamos que
los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “EVALUACIÓN
DEL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE ALCOHOL ETÍLICO PRODUCIDO DE LA
FERMENTACIÓN DE LA GUANÁBANA (ANNONA MURICATA L.) CON
SACCHAROMYCES CEREVISIAE.” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad Y
SEGÚN EL Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS
CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizo el uso de una
licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la presente obra
con fines no académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso del
mismo, como fuera pertinente.
JOHN WILLIAM VÁSQUEZ ARIAS MARÍA ESTHERLÍA SÁNCHEZ CABASCANGO
NOMBRE Y APELLIDO DEL ESTUDIANTE NOMBRE Y APELLIDO DEL ESTUDIANTE
C.I. No. 092358107-8 C.I. No. 172611505-6
*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN
(Registro Oficial n. 899 - Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación
superior y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas, institutos
superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como
resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación, proyectos de investigación o innovación,
artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de los
derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible
y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines académicos.
vii
DEDICATORIA
El presente trabajo de titulación se lo dedico a mi familia por
su apoyo y consejos que me ayudaron a concluir mi carrera.
A mi madre la estuvo ayudándome a cumplir todas mis metas
y aspiraciones entre proyectos propios y clases, brindándome
ayuda, consejos y los recursos necesarios a través de su amor y
preocupación.
A mi abuela y a mis tías las cuales siempre dispusieron de un
consejo o de motivación para seguir adelante
Y a las personas que en mi camino me hicieron forjarme como
un gran profesional y un gran hombre.
John William Vasquez Arias
viii
DEDICATORIA
El presente trabajo es dedicado principalmente a Dios por darme la sabiduría para desempeñarme dentro de mis estudios, a mis profesores que me tuvieron paciencia al momento que tuve fallas y me corrigieron con el debido respeto y cariño, a mis amigas y amigos que estuvieron cada día luchando para conseguir este título universitario, y a mi mejor amigo Marcelo Anrango por haberme ayudado a entrar a esta institución, pero en especial esta trabajo lo dedico a:
Tnc. Marco Antonio Raza Cepeda, considerándolo como mi hermano le dedico este trabajo que plasmas una dedicación constate como el ejemplo que he seguido para logar cada uno de mis objetivos.
María Eusthelia Cepeda Bedoya, siendo mi madre quien estuvo conmigo noches y días apoyándome, le dedico cada esfuerzo que plasma mi trabajo de titulación, por ser la mejor madre y un ejemplo de mujer.
Cnel. Wilson Bolívar Cepeda Bedoya, como mi padre que me apoyo económicamente y moralmente con sus consejos de cómo comportárteme dentro de una institución, te dedico este trabajo que solo es un granito de arena que se merece por el apoyo que me han brindado.
Finalmente dedico este trabajo a una mujer que deseaba verme como una profesional a mi abuelita María Eustelia Bedoya Báez, lo más bello que tengo en el cielo, que cada esfuerzo lo hecho pensado en ella, que me enseño que no hay que dejarse vencer por nadie ni por nada y lo más importante aprender a pasar los obstáculos con la frente en alta sin olvidarse de Dios.
María Estherlía Sánchez Cabascango
ix
AGRADECIMIENTO
Agradezco a mi madre por ser una fuente de inspiración, a
mi padre que desde el cielo me está guiando, a mi abuela la cual
siempre estuvo para ayudarnos, a mis tías que siempre estuvieron
ahí para darme un consejo, a mis profesores por darme los
conocimientos adquiridos mediante la carrera, a mi colega de tesis
y amiga María Sánchez que de una u otra manera nos hemos
ayudado durante la carrera y agradezco a dos personas la cuales
me motivaron para ser un gran ingeniero químico y un buen
hombre mi fiel amigo Beker y mi amiga Ariana Alvarado.
John William Vásquez Arias
x
AGRADECIMIENTO
Primeramente, quisiera agradecer a Dios por haberme dado
la oportunidad de culminar mis estudios con éxitos en esta
prestigiosa universidad, por ser el centro de mi vida, quien estuvo
conmigo cada día, cada instante como el padre celestial que es, por
haberme considerado como una de sus hijas amadas. Tú, rey y señor
te agradezco por haber cambiado mi vida por una vida llena de
bendiciones.
Agradezco el apoyo incondicional, la paciencia y el ánimo que
me ha brindado mi familia, en especial a María Cepeda, Marco
Raza, Bolívar Cepeda, por ser el sostén y el ejemplo para poder
llegar hasta donde he llegado, porque sin ustedes no sería lo mismo.
De igual forma agradezco a mis profesores, quienes me
guiaron y formaron con el ejemplo, y que me han convertido en
quien soy profesionalmente.
Agradezco a la Universidad de Guayaquil por haberme dado
la oportunidad de culminar mis estudios en la facultad de
Ingeniería Química.
María Estherlía Sánchez Cabascango
xi
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
RESUMEN
Para la obtención del alcohol etílico se utilizaron 2 Guanábana dulce y semi ácida, con
daños físicos por golpes, caídas o cualquier otro tipo de ruptura en la piel de la fruta, la
pulpa será caracterizada físico-químicamente, mediante métodos recomendados por INEN
o AOAC y la glucosa presente se realizó mediante espectrofotometría. Los resultados
obtenidos para la pulpa dulce fueron: 80,57% de humedad, 5 pH, 17°Brix, 29,29 mg/L de
glucosa, 0,53% de acidez y 32,07% de madures, en cambio para la semi ácida fueron:
80,57% de humedad, 4,40 pH, 14°Brix, 25,95 mg/L de glucosa, 0,45% de acidez y 31,11%
de madures. El mosto pasó por un proceso de fermentación, controlando la temperatura de
30°C, luz, oxígeno, concentración del alcohol (°GL), consumo de los (°Brix) y pH durante
12 días, se obtuvo 7°GL para la dulce y 5°GL para la semi ácida. Luego de la destilación
simple se obtuvo 52°GL para la dulce con un rendimiento del 5% y 44 °GL para semi ácida
con un rendimiento de 4%. Finalmente se realizó una destilación al vacío para su
enriquecimiento, obteniendo para las dos muestra 93 °GL con un rendimiento del 1,16%
para la semi ácida y 1,60% para la dulce. El alcohol obtenido se caracterizó mediante
cromatografía de gases obteniéndose 9 componentes con mayor porcentaje el Isopropanol,
amílico, N-propanol y furfural con 36,64%, 21,87%, 10,52% y 17,7% respectivamente y
menor porcentaje acetaldehído, metanol, ésteres, isobutanol, isoamilico, con 6,57%, 1,36%,
1,46%, 1,77%, 0,99% respectivamente.
Por lo tanto, el presente trabajo de titulación tuvo como objetivo obtener alcohol etílico a
partir de la fermentación de Guanábana (Annona Muricata L.) Con Saccharomyces
Cerevisiae para su evaluación de su rendimiento y calidad bajo la norma INEN 1675
tomándola como referencia.
Palabras claves: Anona Muricata, Alcohol etílico, Guanábana, Saccharomyces Cerevisiae,
concentración alcohólica
xii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
ABSTRACT
For the production of ethyl alcohol, 2 sweet and semi-acid Guanábana were used, with
physical damage due to bumps, falls or any other type of rupture in the skin of the fruit, the
pulp will be characterized physico-chemically, by means of methods recommended by INEN
or AOAC and the present glucose was made by spectrophotometry. The results obtained for
the sweet pulp were: 80.57% humidity, 5 pH, 17 ° Brix, 29.29 mg / L glucose, 0.53% acidity
and 32.07% maturity, in contrast to the Semi acid were: 80.57% humidity, 4.40 pH, 14 °
Brix, 25.95 mg / L glucose, 0.45% acidity and 31.11% maturity. The must underwent a
fermentation process, controlling the temperature of 30 ° C, light, oxygen, alcohol
concentration (° GL), consumption of the (° Brix) and pH for 12 days, 7 ° GL was obtained
for the sweet and 5 ° GL for the semi-acid. After the simple distillation, 52 ° GL was obtained
for the sweet with a yield of 5% and 44 ° GL for semi-acid with a yield of 4%. Finally, a
vacuum distillation was carried out for its enrichment, obtaining for the two samples 93 ° GL
with a yield of 1.16% for the semi-acid and 1.60% for the sweet. The alcohol obtained was
characterized by gas chromatography obtaining 9 components with the highest percentage is
Isopropanol, amyl, N-propanol and furfural with 36.64%, 21.87%, 10.52% and 17.7%
respectively and lower percentage acetaldehyde, methanol, esters, isobutanol, isoamylic,
with 6.57%, 1.36%, 1.46%, 1.77%, 0.99% respectively.
Therefore, the present work of titration had as objective to obtain ethyl alcohol from the
fermentation of Soursop (Annona Muricata L.) With Saccharomyces Cerevisiae for its
evaluation of its yield and quality under the norm INEN 1675 taking it as a reference.
Key Words: Annona Muricata, Ethyl Alcohol, Soursop, Saccharomyces Cerevisiae,
alcoholic concentration
13
CONTENIDO
CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD ................................................... iv
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO
NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS ........................... vi
DEDICATORIA ................................................................................................................. vii
DEDICATORIA ................................................................................................................ viii
AGRADECIMIENTO ......................................................................................................... ix
AGRADECIMIENTO .......................................................................................................... x
RESUMEN ........................................................................................................................... xi
ABSTRACT ........................................................................................................................ xii
NOMENCLATURA ........................................................................................................... 22
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 23
CAPÍTULO I ...................................................................................................................... 27
1. Tema ...................................................................................................................................... 27
1.1. Planteamiento del problema .......................................................................................... 27
1.2. Formulación y sistematización del problema. ............................................................... 28
1.3. Sistematización del problema ........................................................................................ 28
1.4. Justificación del proyecto .............................................................................................. 29
1.4.1. Justificación teórica. .............................................................................................. 29
1.4.2. Justificación metodológica. ................................................................................... 30
1.4.3. Justificación práctica ............................................................................................. 30
1.5. Objetivo de la investigación .......................................................................................... 31
1.5.1. Objetivo general .................................................................................................... 31
1.5.2. Objetivo especifico ................................................................................................ 31
1.6. Delimitación de la investigación ................................................................................... 31
1.6.1. Hipótesis. ............................................................................................................... 31
1.7. Variables del proyecto. .................................................................................................. 31
1.7.1. Variable independiente. ......................................................................................... 31
1.7.2. Variable dependiente. ............................................................................................ 32
1.7.3. Indicadores ............................................................................................................ 32
1.8. Operacionalización de las variables. ............................................................................. 33
14
CAPÍTULO II ..................................................................................................................... 37
2. Marco referencial .................................................................................................................. 37
2.1. Marco teórico ................................................................................................................ 37
2.1.1. Fermentación ......................................................................................................... 37
2.1.2. Destilación ............................................................................................................. 38
2.1.3. Filtración ............................................................................................................... 39
2.2. Marco conceptual .......................................................................................................... 41
2.2.1. Materia prima ........................................................................................................ 42
2.2.1.1. Antecedente de la Guanábana ........................................................................... 42
2.2.1.2. Origen ................................................................................................................ 42
2.2.1.3. Nombre científico .............................................................................................. 42
2.2.1.4. Nombres comunes ............................................................................................. 43
2.2.2. Caracterización general, bromatológicas .............................................................. 43
2.2.2.1. Descripción de la Guanábana ............................................................................ 43
2.2.2.2. Características para el cultivo de la Guanábana ................................................ 44
2.2.2.3. Manejo de la plantación de Guanábana ............................................................. 45
2.2.2.4. Principales plagas y enfermedades de la Guanábana ........................................ 48
2.2.2.5. Clasificación taxonómica de la Annona Muricata L. ........................................ 50
2.2.2.6. Variedades de la Guanábana ............................................................................. 50
2.2.2.7. Composición química de la Guanábana ............................................................ 51
2.2.2.8. Uso de la Guanábana ......................................................................................... 52
2.2.2.9. Categorización de la Guanábana ....................................................................... 53
2.2.2.10. Cosecha y acondicionamiento de la Guanábana ............................................. 54
2.2.3. Producción de la Guanábana en Ecuador .............................................................. 56
2.2.3.1. Descripción de la situación de la Guanábana en Ecuador ................................. 56
2.2.3.2. Ubicación de la materia prima ........................................................................... 57
2.2.3.3. Periodo de cosecha ............................................................................................ 58
2.2.2. Fermentación ......................................................................................................... 59
2.2.2.1. Antecedentes ..................................................................................................... 59
2.2.2.2. Etimología ......................................................................................................... 59
2.2.2.3. Definiciones en diferentes áreas ........................................................................ 59
2.2.2.4. Tipos de fermentación ....................................................................................... 60
2.2.2.5. Ordenamiento general de los procesos fermentativos ....................................... 61
15
2.2.2.6. Clasificación de los procesos fermentativos ...................................................... 62
2.2.2.7. Productos obtenidos de la fermentación ............................................................ 63
2.2.2.8. Fermentación alcohólica.................................................................................... 63
2.2.2.8.1. Reacción química de la fermentación alcohólica ....................................... 64
2.2.2.8.2. Glucólisis .................................................................................................... 66
2.2.2.8.3. Fases de la glucólisis en la fermentación alcohólica .................................. 66
2.2.2.9. Factores intrínsecos que interviene en el proceso de la fermentación alcohólica
70
2.2.2.10. Factores extrínsecos que interviene en el proceso de fermentación alcohólica
72
2.2.2.11. Productos secundarios de la fermentación alcohólica ..................................... 72
2.2.3. Levadura ................................................................................................................ 73
2.2.3.1. Antecedentes ..................................................................................................... 73
2.2.3.2. Características de las levaduras ......................................................................... 74
2.2.3.3. Características fisiológicas de las levaduras ...................................................... 75
2.2.4. Saccharomyces Cerevisiae .................................................................................... 76
2.2.4.1. Origen ................................................................................................................ 76
2.2.4.2. Nombre común .................................................................................................. 76
2.2.4.3. Clasificación de la Saccharomyces Cerevisiae ................................................. 76
2.2.4.4. Geminación ....................................................................................................... 78
2.2.5. Cuerva de crecimiento de un microorganismo ...................................................... 79
2.2.5.5. Estrés del crecimiento del microorganismo ...................................................... 80
2.2.5.5.1. Estrés bilógico ............................................................................................ 81
2.2.6. Filtración ............................................................................................................... 81
2.2.6.1. Definición .......................................................................................................... 81
2.2.6.2. Tipos de filtración ............................................................................................. 82
2.2.6.3. Características de los medios filtrantes ............................................................. 83
2.2.6.4. Tipos de placas .................................................................................................. 83
2.2.7. Destilación ............................................................................................................. 85
2.2.7.1. Objetivo de la destilación .................................................................................. 86
2.2.7.2. Tipos de destilación ........................................................................................... 86
2.2.8. Alcohol etílico ....................................................................................................... 88
2.2.8.1. Etimología ......................................................................................................... 88
16
2.2.8.2. Conceptos básicos del etanol ............................................................................. 88
2.2.8.3. Características físicas- químicas del etanol ....................................................... 90
2.2.8.4. Tipos de alcoholes comerciales ......................................................................... 91
2.2.8.5. Usos y aplicaciones del etanol ........................................................................... 93
2.2.8.6. Requisitos para la calidad del alcohol etílico .................................................... 93
2.3. Marco contextual ........................................................................................................... 96
2.4. Marco legal .................................................................................................................... 97
2.4.1. Hojas de seguridad de sustancias químicas ........................................................... 99
CAPÍTULO III ................................................................................................................. 104
3. Marco metodológico ........................................................................................................... 104
3.1. Diseño de la investigación ........................................................................................... 104
3.2. Investigación bibliográfica .......................................................................................... 104
3.3. Investigación experimental.......................................................................................... 104
3.4. Tipo de investigación .................................................................................................. 104
3.4.1. Científico ............................................................................................................. 104
3.4.2. Tecnológica ......................................................................................................... 105
3.4.3. Económica ........................................................................................................... 105
3.4.4. Social ................................................................................................................... 105
3.4.5. Ambiental ............................................................................................................ 105
3.4.6. Métodos teóricos. ................................................................................................ 105
3.4.7. Métodos empíricos. ............................................................................................. 106
3.5. Diseño experimental .................................................................................................... 107
3.6. Recursos y materiales .................................................................................................. 109
3.6.1. Materiales para el cuerpo del reactor .................................................................. 109
3.6.2. Equipos y materiales ........................................................................................... 109
3.6.3. Reactivos ............................................................................................................. 111
3.6.4. Materia prima ...................................................................................................... 112
3.6.5. Diseño del reactor anaerobio ............................................................................... 112
3.6.6. Descripción del proceso de obtención del bioetanol ........................................... 113
3.6.6.1. Recolección y selección de la materia prima .................................................. 113
3.6.6.2. Acondicionamiento de la materia prima.......................................................... 114
3.6.6.3. Procesamiento de la muestra ........................................................................... 114
3.6.6.4. Rendimiento de la materia prima .................................................................... 114
17
3.6.6.5. Caracterización Físico-químico de la pulpa de Guanábana............................. 115
3.6.6.6. Proceso de licuado ........................................................................................... 122
3.6.6.7. Procedimiento preliminar previo a la fermentación ........................................ 122
3.6.6.7.1. Preparación de AGAR y siembra de Saccharomyces Cerevisiae ............. 123
3.6.6.7.2. Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae ......................... 124
3.6.6.7.3. Preparación del caldo nutritivo para medir la concentración de la levadura
Saccharomyces Cerevisiae .......................................................................................... 125
3.6.6.8. Proceso de fermentación ................................................................................. 125
3.6.6.9. Proceso de filtración ........................................................................................ 126
3.6.6.10. Proceso de destilación ................................................................................... 127
3.6.6.10.1. Destilación simple del sustrato filtrado de la Guanábana dulce y semi
ácida 127
3.6.6.10.2. Destilación al vacío del producto de la destilación simple ..................... 128
3.6.6.11. Cateterización físico-químico del alcohol etílico obtenido ........................... 130
3.6.6.12. Diagrama de flujo de la obtención de del bioetanol a partir de la Guanábana
131
3.6.6.13. Procedimiento de la investigación ................................................................. 132
CAPÍTULO IV .................................................................................................................. 134
4. Resultados y análisis ........................................................................................................... 134
4.1. Rendimiento de la materia prima ................................................................................ 134
4.2. Caracterización físico química de la materia prima .................................................... 135
4.3. Caracterización físico química del proceso de fermentación ...................................... 138
4.4. Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae ........................................... 141
4.5. Concentración de la levadura Saccharomyces Cerevisiae .......................................... 142
4.6. Rendimiento alcohólico de la Guanábana (Annona Muricata L.) ............................... 143
4.7. Contracción alcohólica del alcohol etílico de la guanábana (Annona Muricat L.) ...... 145
4.8. Producción de alcohol etílico en el cantón Jipijapa ..................................................... 146
4.9. Comparación del rendimiento del etanol a partir de Guanábana con otras materias
primas 147
4.10. Análisis al alcohol etílico obtenido ......................................................................... 148
CAPÍTULO V ................................................................................................................... 151
5. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................................ 151
5.1. Conclusiones ............................................................................................................... 151
5.2. Recomendaciones ........................................................................................................ 152
18
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 154
ANEXOS ........................................................................................................................... 160
Anexo 1: Materiales utilizados en el proceso de obtención del bioetanol .................................. 160
Anexo 2: Datos para el rendimiento del alcohol etílico .............................................................. 165
Anexo 3: Resultados del bioetanol obtenidos de Soderal ....................................................... 167
Anexo 4: balance de energía en la destilación simple ................................................................. 170
19
Índice de tablas
Tabla 1: Operacionalización de las variables .................................................................................... 33
Tabla 2: Clasificación taxonómica de la Annona Muricata L. .......................................................... 50
Tabla 3: Variedad de la Guanábana .................................................................................................. 50
Tabla 4: Estacionalización de la Guanábana ..................................................................................... 58
Tabla 5: Ordenamiento general del proceso fermentativo ................................................................ 61
Tabla 6: Productos obtenidos a partir de la fermentación ................................................................. 63
Tabla 7: Características de las levaduras ........................................................................................... 74
Tabla 8: Características físicas del etanol ......................................................................................... 90
Tabla 9: Características químicas del etanol ..................................................................................... 91
Tabla 10: Características termodinámicas del etanol ........................................................................ 91
Tabla 11: Materiales para el cuerpo del reactor .............................................................................. 109
Tabla 12: Materiales de laboratorios utilizados en la obtención del bioetanol ............................... 110
Tabla 13: Reactivos utilizados en la obtención del bioetanol ......................................................... 111
Tabla 14: Caracterización de la Guanábana (Annona Muricat L.) .................................................. 135
Tabla 15: Rendimiento alcohólica de la Guanábana dulce ............................................................. 143
Tabla 16: Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida ..................................................... 144
Tabla 17: Concentración alcohólica de alcohol etílico a partir de la Guanábana (Annona Muricata
L.) .................................................................................................................................................... 145
Tabla 18: Producción de alcohol etílico en Jipijapa ........................................................................ 146
Tabla 19: Comparación del etanol a partir de Guanábana con otras materias primas ..................... 147
Tabla 20: Control del alcohol etílico obtenido ................................................................................ 148
Tabla 21: Componentes del bioetanol a partir de cromatografía de gases ...................................... 150
Tabla 22: Rendimiento alcohólico de la Guanábana dulce ............................................................. 165
Tabla 23: Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida ..................................................... 166
20
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura: 1: Aparatos de destilación .................................................................................................... 39
Figura: 2: Diagrama de bloque de obtención del alcohol etílico a partir de la Guanábana (Annona
Muricata L) ........................................................................................................................................ 41
Figura: 3: Plaga broca del bruto ....................................................................................................... 48
Figura: 4: Plaga broca del tallo ........................................................................................................ 49
Figura: 5: Composición química de Annona Muricata L. ................................................................ 52
Figura: 6: Transformación de la glucosa en etanol con Saccharomyces Cerevisiae ........................ 65
Figura: 7: Micrografía electrónica de barrido de S. Cerevisiae........................................................ 77
Figura: 8: Reproducción por geminación de la levadura S. Cerevisiae ........................................... 78
Figura: 9: Curva de crecimiento de un microorganismo .................................................................. 79
Figura: 10: Requisitos del etanol anhidro grado carburante ............................................................. 98
Figura: 11: Etanol anhidro con grado carburante desnaturalizado ................................................... 98
Figura: 12: Requisitos del alcohol etílico rectificado ....................................................................... 99
Figura: 13: Límites del componente de acetaldehído ....................................................................... 99
Figura: 14: Límites del componente Metanol ................................................................................ 100
Figura: 15: Límites del componente del Isopropanol ..................................................................... 100
Figura: 16: Límites del componente Isobutanol ............................................................................. 101
Figura: 17: Límites del componente Furfural................................................................................. 101
Figura: 18: Límites del componente de n-propanol ....................................................................... 102
Figura: 19: Limite del componente de Esteres ............................................................................... 102
Figura: 20: Límites del componente del Isoamilico ....................................................................... 103
Figura: 21: Esquema frontal del reactor anaerobio ........................................................................ 112
Figura: 22: Materia prima seleccionada ......................................................................................... 113
Figura: 23: Pulpa de Guanábana .................................................................................................... 114
Figura: 24: Curva patrón de la Glucosa ......................................................................................... 119
Figura: 25: Proceso de licuado ....................................................................................................... 122
Figura: 26: mosto preparado para el cultivo masivo ...................................................................... 122
Figura: 27: Agares nutritivos.......................................................................................................... 123
Figura: 28: Método de tinción de Gram ......................................................................................... 124
Figura: 29: Espectrofotómetro UV ................................................................................................. 125
Figura: 30: Destilador simple ......................................................................................................... 127
Figura: 31: Rotavapor .................................................................................................................... 128
Figura: 32: Diagrama de flujo de la obtención del alcohol etílico a partir de la guanábana .......... 131
Figura: 33: Rendimiento de la pulpa de la Guanábana .................................................................. 134
Figura: 34: Grados Brix vs tiempo ................................................................................................. 138
Figura: 35: Control del pH con respecto al tiempo de fermentación ............................................. 139
Figura: 36: Control del grado alcohólico con respecto al tiempo .................................................. 140
Figura: 37: Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae ............................................ 141
Figura: 38: Control de la concentración de la levadura con respecto al tiempo ............................. 142
Figura: 39: Balance de energía en la destilación simple ................................................................ 170
21
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1: Ecuación química de la fermentación alcohólica .......................................................... 64
Ecuación 2: Fermentación alcohólica general ................................................................................... 65
Ecuación 3: Reacción simplificada de obtención del alcohol etílico a partir de la fermentación ..... 69
Ecuación 4: Reacción química de la obtención del alcohol etílico ................................................... 70
Ecuación 5: Ecuación del rendimiento de la pulpa ......................................................................... 114
Ecuación 6: Ecuación del porcentaje eliminado .............................................................................. 115
Ecuación 7: Ecuación de grado de acidez titulable ......................................................................... 117
Ecuación 8: Formula del índice de maduración .............................................................................. 118
Ecuación 9: formula del porcentaje de humedad ............................................................................ 121
Ecuación 10: formula de rendimiento ............................................................................................. 127
Ecuación 11: Ecuación del rendimiento del alcohol etílico de la destilación al vacío .................... 129
22
NOMENCLATURA
Simbología Descripción Simbología Descripción
°C Grados centígrados NAD+ Nicotinamida adenina dinucleótido
G Gramos ADP Difosfato de adenosina
mol Moles NADH Oxidación de nicotinamida
adenina dinucleótido
O2 Oxígeno CO2 Dióxido de carbono
DHAP Dihidroxiacetona fosfato µ𝐦 Micrómetro
𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑯𝑶 Acetaldehído ATP Fermentación típica
𝑪𝟐 𝑯𝟓𝑶𝑯 Etanol °GL Grados Gay Lussac
G6P Grupo-6-fosfato U.P.A.c Unión internacional de
química pura
Ul Microlitros DHAP Dihidroxia cetona fosfato
SCP Proteína unicelular mm Milimtero
23
INTRODUCCIÓN
Dentro de las industrias manufactureras se encuentran industrias dedicadas
exclusivamente a la transformación de diversas materias primas en productos terminados,
entre estas industrias tenemos las plantas destiladoras que se encargan de la obtención de
alcohol etílico o etanol, que genera altos ingresos por demanda y consumo de la misma,
lo que ha provocado que su producción se eleve en forma industrial y artesanal con el fin
de utilizarlo como un biocombustible. (Jara, 2013) Según el Instituto Nacional de
Estadística y Censo índica que existen 76.803 empresas activas de las cuales el 45,4% es
el sector comercial: 37,8% es el sector de servicios; 9,7 % a las industrias manufactureras;
6,3% corresponde a la construcción y por último el 0,8% corresponde a la explotación de
mineas y canteras. (Grazon, Kulfas, Palacios, & Tamayo, 2013).
La producción de alcohol etílico en el Ecuador entre los años 2015 a 2017
representa el uno por mil del total de las industrias manufacturas, en la que tiene un
crecimiento del 4,04% de la tasa promedio anual, teniendo una capacidad de 47’107.000
litros al año y de 160.000 litros diarios. Actualmente existe un proyecto basado en la
producción y comercialización de alcohol etílico o etanol como un biocombustible con el
fin de que el etanol obtenido se mezcle con gasolina entre 10% y el 90% respectivamente,
lo que representa un incremento en la producción de caña de azúcar siendo su materia
prima principal, beneficiando así al área agrícola y a empresas alcoholeras, la cual tiene
un incremento de 30 mil litros diarios en su producción. (Moreno, 2011). Según el
Ministerio Coordinador de Producción, Empleo y Competitividad, el programa Eco país
sustituiría en su totalidad a la gasolina extra, ya que Ecuador posee materia prima
24
cualificado para el desarrollo o producción de un biocombustible. (Ordoñez & Ramirez,
2016)
El alcohol etílico o etanol se la puede encontrar en tres presentaciones tales como:
alcohol etílico sin desnaturalizar con un volumen del 80% vol; alcohol etílico sin
desnaturalizar con un volumen menor al 80% vol; y otros alcoholes sin desnaturalizar con
concentraciones alcohólica inferiores que no son apto para el consumo humano. (Moreno,
2011).
Para la obtención de un bioetanol a partir de la caña de azúcar se utiliza la melaza,
esta melaza tiene una composición heterogénea en donde los parámetros a tomar en cuenta
son: °Brix (68-75%), un pH de 5,5 a 6,5. Al momento de añadir la levadura
Saccharomyces Cerevisiae en el proceso de fermentación anaerobio sucede que los
azucares se descomponen para convertirse en alcohol, esta levadura es muy utilizada
industrialmente como artesanalmente, ya que no tiene un alto costo, no es exigente en
cuanto al cultivo y tolera altas concentraciones de etanol, ayudando al proceso a que no
se produzca subproductos. (Fajardo & Sarmiento, 2007)
En la actualidad existen diversas opciones de materias primas para la obtención de
alcohol etílico, que proceden de un alto contenido de sacarosa (dulces-caña de azúcar),
almidón (maíz) y también de celulosa (madera-cítricos). Acerca de la sacarosa como
materia prima su proceso conlleva el prensado o machacado, el ajuste del pH con ácidos,
y posteriormente su fermentación, la cantidad de etanol obtenido es la mitad de la cantidad
de azúcar que contenga la materia prima, por ejemplo si el etanol pesa 6,6 Lb/g, usando
la uva con un 15% de azúcar se obtiene 150 Lb que corresponde a 22,7 galones de etanol,
25
por otra parte, si usamos el maíz con un 66% de almidón produciendo 660 Lb que
corresponde a 100 galones de etanol. Algunas frutas son utilizadas como materia prima
para obtener alcohol dependiendo de su porcentaje de azúcar por ejemplo tenemos: uva
con 15% de azúcar; banana con 13,8% de azúcar; manzana con 12,2% de azúcar; piña con
11,7% de azúcar entre otros, si utilizamos una tonelada de manzanas se obtiene 13 galones
de etanol; en cambio con una tonelada de uva se obtiene 17 galones de etanol. Con
respecto a la melaza de la caña de azúcar o de remolacha, se considera que con una
tonelada de las misma con un 50-55% de solidos fermentables se obtiene entre 70 y 80
galones de alcohol. Todo esto depende de la cantidad de material que se usa para
fermentar. (Adison, 1980)
De tal manera se quiere obtener alcohol etílico a partir de la Annona muricata L,
conocida como Guanábana perteneciente a la familia Annonaceae, originaria de
Latinoamérica, la misma que es cultivada en zonas tropicales por ser un producto muy
sensible a temperaturas bajas, se la puede encontrar en forma silvestre o en forma de
cultivo, (Ávila, Pérez, Giménez, & Hernández, 2012) este fruto es un pequeño árbol que
puede alcanzar entre 4 a 6 m de altura, sus hojas son de color verde oscuro brillante en
forma oblonga o elípticas de 6 a 20cm de longitud y de 2,5 a 6 cm de ancho; sus flores
son hermafroditas; su fruto mide entre 14 a 40 cm de largo y entre 10 a 20 cm de ancho,
en su parte externa, en cambio su pulpa es de color blanco jugoso, aromático y de sabor
agridulce, (encolombia, 2014) que contiene carbohidratos, calcio, fósforo y vitamina C,
considerándola como uno de los alimentos que tiene gran aporte nutricional para una vida
saludable, teniendo un rendimiento de pulpa entre 62 y 82% por fruta; los azúcares se
encuentra entre 9 y 17,2 °Brix; su acidez (ácido málico) está entre 0,67 y 1,04% y su pH
26
se encuentra entre 4-6, (Ávila, Pérez, Giménez, & Hernández, 2012) Y dentro del proceso
de obtención del bioetanol los paramentos a controlar son °Brix, el pH y temperatura.
Dichas características hacen que esta fruta sea muy promisoria como materia prima para
la obtención de un bioetanol. (Peña & Arango, 2008)
Para la fermentación se utiliza la levadura Saccharomyces Cerevisiae en
condiciones anaerobias para la metabolización de la glucosa de la Guanábana para reducir
el piruvato en etanol con emisiones de CO2, luego dicha fermentación pasa a una
destilación para obtener un etanol más enriquecido en concentración alcohólica. El 95%
de etanol es obtenido a partir de la fermentación de materias primas que contenga glucosa,
fructosa, sacarosa o maltosa. El alto interés de utilizar el etanol en proceso tradicional
tales como solvente, alimento, bebidas etc. ha llevado a utilizarlo actualmente como un
biocombustible líquido para solucionar problemas complejos de energía y medio
ambiente. (Mariscal, 2011)
Es por tal motivo que el presente trabajo de titulación tiene como objetivo obtener
alcohol etílico a partir de la fermentación de Guanábana (Annona Muricata L.) Con
Saccharomyces Cerevisiae para la evaluación de su rendimiento y calidad.
27
CAPÍTULO I
1. Tema
EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE ALCOHOL ETÍLICO
PRODUCIDO DE LA FERMENTACIÓN DE LA GUANÁBANA (ANNONA
MURICATA L.) CON SACCHAROMYCES CEREVISIAE.
1.1. Planteamiento del problema
La Guanábana pertenece a la familia de las Annonaceae, es una fruta ovalada-
acorazonada, que está cubierta por una cáscara de color verde oscuro con varias espinas
pequeñas, suaves y carnosas que se desprenden fácilmente cuando la fruta está madura,
llegando a pesar hasta 10 kg, posee en su interior una pulpa que es blanca cremosa,
carnosa y jugosa. (Rosero M. J., 2012); Debido a dichas características de la pulpa, este
producto es aprovechada por la industria alimenticia para elaborar helados, gelatinas,
merengadas y bebidas. (Ávila, Pérez, Giménez, & Hernández, 2012)
Cabe mencionar que Ecuador se encuentra en el tercer lugar en la siembra y
cosecha de la Guanábana, en las provincias de Santa de Elena, sur de Manabí y Santo
Domingo de los Colorados. De acuerdo a Veintimilla, 2016, la temporada de cosecha es
de septiembre a diciembre. (Ecuaguanabana, 2018)
Según Rodríguez, 2015 manifiesta que el cultivo del Guanábano se presenta como
una de las alternativas más prometedoras para los agricultores ecuatorianos,
lamentablemente el desconocimiento de su manejo (plagas, fertilizantes y corte de la fruta)
y necesidad, ha provocado que muchas veces sea considerado un producto marginal, ya
sea por el mal transporte que constituye un 30 % y almacenamiento del 10 %, debida a
28
que la fruta es muy delicada (Agroindustria, 2001). Debido que es una cantidad
considerable que se desperdicia y rechaza, por lo tanto, se propone aprovechar como una
biomasa para obtener un alcohol etílico.
De acuerdo la FAO los grados Brix de la Guanábana es de 17,65 (FAO, 2010), por
tal razón esta fruta se la eligió para obtener alcohol etílico por poseer un alto contenido de
fructosa con respecto a otras frutas.
Por lo tanto, la presenta investigación tiene por objeto obtener el alcohol etílico a
partir de la fermentación de Annona Muricata L. (Guanábana) con Saccharomyces
Cerevisiae evaluando el rendimiento y calidad del alcohol obtenido.
1.2. Formulación y sistematización del problema.
En cuanto a la producción de bioetanol en el ecuador se extrae de la caña de azúcar
siendo su materia prima principal, pero no existe una propuesta de acuerdo a utilización
de la fruta de Guanábana para la obtención de alcohol etílico como una alternativa para
utilizarlo como un biocombustible.
Este trabajo de investigación tiene como finalidad aportar a la comunidad
científica información y responder a la siguiente pregunta fundamental ¿Cuál el máximo
grado alcohólico obtenido a partir de la fermentación de la Guanábana?
1.3.Sistematización del problema
La destilación y fermentación alcohólica de la Guanábana presenta algunas
interrogantes como:
29
1. ¿Cuál será el tiempo necesario para que la fermentación de la Guanábana
alcance su mayor concentración alcohólica?
2. ¿Cuál será la máxima concentración alcohólica que se obtendrá a partir de la
fermentación de la pulpa de la Guanábana?
3. ¿Se podrá obtener una concentración alcohólico superior al 15%?
1.4.Justificación del proyecto
1.4.1. Justificación teórica.
En la presente investigación se busca obtener alcohol etílico (bioetanol) a partir de
la Guanábana (Annona Muricata L.) , para la cual se utilizará un reactor anaerobio
que permita la fermentación con Saccharomyces Cerevisiae, en la misma que se
acondicionará la temperatura, la luz y el aire, y así pueda alcanzar su máximo
consumo de glucosa para obtener un bioetanol, posteriormente se aplicará una
destilación para separar el metanol del etanol mediante la diferencia del punto
ebullición, por último el etanol obtenido se lo caracterizará para ver su calidad y
rendimiento como alternativa de un biocombustibles. (Agroindustria, 2001)
En la actualidad la Guanábana (Annona Muricata L.) al pasar por los procesos de
cosecha y transportes tiene una gran pérdida, para la cual se propone utilizar esta
fruta como materias primas para la producción de bioetanol. (Ecuaguanabana, 2018)
Con esta investigación se pretende evaluar el rendimiento y la calidad de la
producción de alcohol etílico a partir de la Guanábana (Annona Muricata L.) y
evaluar sus características como uso alternativo de un bioetanol para la producción
de biocombustible. (Agroindustria, 2001)
30
1.4.2. Justificación metodológica.
En la siguiente investigación se preparará, caracterizará un mosto de Guanábana y
se realizará la fermentación en un reactor anaerobio montado en el laboratorio de
microbiología de la facultad de Ingeniería Química en la Universidad de Guayaquil, en la
cual se controlará el proceso de fermentación para poder obtener el mayor rendimiento de
conversión de la glucosa en alcohol mediante el uso de levadura Saccharomyces
Cerevisiae. Posterior se montará un equipo de destilación, en la cual se separará el alcohol
etílico del mosto de Guanábana y si determinar si este etanol obtenido sirve como una
fuente de energía de un biocombustible.
1.4.3. Justificación práctica
Esta investigación pretende realizar la obtención de un alcohol etílico a partir de
la fermentación de Guanábana con Saccharomyces Cerevisiae, puesto que se pretende
brinda una alternativa en el aprovechamiento de aquellas Guanábanas que son rechazadas
por daños físicos. Además de que el bioetanol producido puede ser empleado en la
elaboración de un biocombustible. Esta investigación se justifica con la necesidad de
hallar un nueva fuente de energía que cumpla con las condiciones de un bioetanol a partir
de la Guanábana que generalmente están disponibles en las costas de nuestro país, para
las cuales se realizaran pruebas pertinentes que destaque el rendimiento y calidad del
alcohol etílico producido, para analizar con las normas correspondientes las cuales puedan
afirmar su eficiencia y de esta manera se piensa contribuir al desarrollo de ingenierías
utilizando productos naturales.
31
1.5.Objetivo de la investigación
1.5.1. Objetivo general
Obtener alcohol etílico a partir de la fermentación de guanábana (Annona Muricata
L.) Con Saccharomyces Cerevisiae para la evaluación de su rendimiento y calidad
1.5.2. Objetivo especifico
1. Caracterizar física y químicamente la pulpa de la Guanábana (Annona Muricata
L.)
2. Establecer los parámetros de operación para el desarrollo de la fermentación.
3. Determinar el tiempo de operación en el que se alcanza la mayor concentración
alcohólica en la fermentación.
4. Establecer los parámetros de operación para la destilación bajo la norma.
5. Caracterizar el alcohol etílico obtenido.
1.6. Delimitación de la investigación
1.6.1. Hipótesis.
Mediante el proceso de fermentación de la Guanábana se obtendrá un alcohol
etílico con rendimiento óptimo para considerar como un biocombustible.
1.7.Variables del proyecto.
1.7.1. Variable independiente.
Fermentación de la Guanábana con Saccharomyces Cerevisiae.
32
1.7.2. Variable dependiente.
Evaluación del rendimiento y calidad de alcohol etílico.
1.7.3. Indicadores
1. Grados Brix
2. pH
3. glucosa
4. acidez titulable
5. humedad
6. rendimiento
7. graduación alcohólica
33
1.8. Operacionalización de las variables.
Tabla 1: Operacionalización de las variables
OPERACIONALIZACIÓN DE LA VARIABLES
Tipo de
variable
Variable Temas Subtemas
Dependiente 1.4.1. Evaluación
del rendimiento y
calidad de alcohol
etílico.
1.4.1.1. Destilación
1.4.1.1.1. Objetivo de la destilación
1.4.1.1.2. Tipos de destilación.
1.8.1.2. Alcohol Etílico 1.8.1.2.1. Características físicas químicas del
etanol.
1.8.1.2.2. Usos y aplicaciones del etanol.
1.8.1.3. Requisitos
para la calidad del
alcohol etílico
1.8.1.3.1. Grados alcohólicos a 15°C
1.8.1.3.2. Esteres
1.8.1.3.3. Aldehídos
1.8.1.3.4. Alcoholes superiores
1.8.1.3.5. Metanol
1.8.1.3.6. Furfural
1.8.1.3.7. Congéneres
34
Independiente 1.8.1. Fermentació
n de la
Guanábana
con
Saccharomyc
es
Cerevisiae.
1.8.1.1.Guanábana
(Annona
Muricata L)
1.8.1.1.1. Bromatología de la guanábana
1.8.1.1.2. Variedad de guanábana
1.8.1.1.3. Categorización de la guanábana
11.8.1.1.4. Composición química de la guanábana
1.8.1.1.5. Taxonómica de la guanábana (Annona
Muricata L).
1.8.1.2.Cultivo de la
Guanábana
1.8.1.2.1. Caracterices principales para el cultivo
1.8.1.2.2. Manejo de plantaciones
1.8.1.2.3. Principales plagas y enfermedades
1.8.1.2.4. Cosecha y acondicionamiento
1.8.1.3. Producción de
Guanábana en
el Ecuador
1.8.1.3.1. Descripción de la situación de la
Guanábana en Ecuador
1.8.1.3.2. Ubicación de producción de la
Guanábana
1.8.1.3.3. Periodo de cosecha
35
1.8.1.4. Levaduras
1.8.1.4.1. Caracterices de las levaduras
1.8.1.4.2. Fisiología de las levaduras.
1.8.1.5.
Saccharomyces
Cerevisiae
1.8.1.5.1. Clasificación de la Saccharomyces
Cerevisiae.
1.8.1.5.2. Geminación
1.8.1.6. Crecimiento
del microorganismo
1.8.1.6.1. Factores que afecta el crecimiento de la
levadura
1.8.1.6.2. Estrés biológico
1.8.1.6.3. Estrés físico
1.8.1.7. Fermentación
1.8.1.7.1. Ordenamiento del proceso fermentativo
1.8.1.7.2. Tipos de fermentación
1.8.1.7.3. Clasificación de los procesos
fermentativos.
1.8.1.8. Fermentación
alcohólica.
1.8.1.8.1. Reacción química de la fermentación
alcohólica
36
1.8.1.8.2. Factores intrínsecos que interceden en el
proceso de fermentación alcohólica
1.8.1.8.3. Factores extrínsecos que interceden en
el proceso de fermentación alcohólica
1.8.1.8.4. Productos secundarios de la
fermentación alcohólica
1.8.1.9. Glucólisis
1.8.1.9.1. Fases de la glucólisis en la fermentación
alcohólica.
1.8.1.9.2. Reacción química de la glucólisis
1.8.1.10. Filtración
1.8.1.10.1. Tipos de filtración
1.8.1.10.2. Características de los medios filtrantes
1.8.1.10.1. Tipos de palcas.
37
CAPÍTULO II
2. Marco referencial
2.1. Marco teórico
A continuación, se hace referencia a teorías que son bases de sustentación para el
desarrollo y obtención de un bioetanol a partir de la fermentación de la guanábana
(Annona Muricata l.) Con Saccharomyces Cerevisiae. Estos antecedentes ayudan a
justificar la investigación realizada exponiendo evidencias que permitan comprender
ciertos conceptos o definiciones.
2.1.1. Fermentación
Los primeros inicios del proceso de fermentación fueron alrededor de los años 600
a. C por los babilonios, quienes generaron la primera cerveza. Luego en los años 4000 a. C
los egipcios fueron los que utilizaron la levadura para la elaboración de pan, también para
los alquimistas la fermentación fue unos de los temas favoritos, ya que ellos intentaron
durante los siglos XVIII y XIX formular la fermentación alcohólica mediante reacciones
químicas utilizando métodos de los fenómenos naturales. (Acevedo & Garcia, 2016)
La fermentación fue descubierta por el químico francés Louis Pasteur que consideró
a este proceso como la “vie sans I’air” que significa “vida sin el aire”. Considerando así a
la fermentación como la energía que se eleva durante un proceso anaerobio, en la cual existe
una desintegración de los nutrientes que se encuentra dentro del mosto como el azúcar que
se transforma en ácido láctico, ácido acético y etanol. (Lopez, 2010)
38
Cuando se lleva a cabo el proceso de fermentación anaerobio sin presencia de aire
sucede que el receptor final de los electrodos del NADH que se produce dentro de la
glucólisis no es el oxígeno sino es un compuesto orgánico que se encarga en oxidar el
NADH a NAD+. Para la obtención del etanol se realiza la oxidación incompleta. (Rosero
J. , 2010)
2.1.2. Destilación
La destilación es originaria del continente africano, fue desarrollada por los
alquimistas, el equipo se divide en tres cuerpos, el primero era una vasija donde se
calentaría la sustancia, el segundo era un condensador casero el cual se encargaría de
enfriar la sustancia y por ultimo un recipiente en el cual recogerían la sustancia destilada.
(Rosso, 2017)
Durante la época industrial, Boyle fue quien desarrollo la primera destilación
analítica el cual obtuvo alcohol de la madera y vinagre, no es hasta el año de 1800 que los
franceses comienzan a diseñar las columnas de destilación las cuales fueron
implementadas en 1813 a la denominaron columna de rectificación de Cellier Blumenthal.
En 1822 Perrier se encargó de diseño del alambique continuo, los cuales se toman en
cuenta en la actualidad para el diseño de nuevos equipos de destilación. (Rosso, 2017)
39
Aparatos de destilación
Aparatos de dos
cuerpos
Primeros
alquimistas
Acondicionamiento de
Abu Mussah-al-Sofi o
Geber
Destilación
moderna
Figura: 1: Aparatos de destilación
Fuente: (Rosso, 2017)
Considerando esta teoría a la destilación se le considera como una operación
unitaria de separación de fases liquidas miscibles mediante su punto de ebullición, que
consiste en hervir una mezcla que luego se condensada por un enfriamiento obteniendo
vapores, es decir que el vapor volátil es recogido en el condensador en cambio en el vapor
no volátil se queda en el matraz de destilación. A esta operación también se le pude llamar
alambicación, refinación, agotamiento, fraccionamiento y rectificación. (Morente, 2008)
2.1.3. Filtración
La operación unitaria de filtración es una de las técnicas más antiguas usada para
la separación de materiales, fue aplicada a partir de los años 700 d.C, dado al
descubrimiento de Abu Musa Jabir ibn Hayyan más conocido como Geber, Fue el primero
en implementar de manera correcta los procesos de cristalización y destilación, también
40
se encargó de modificar he implementar diversos procesos entre ellos el proceso de
filtración (Gomez, 2007)
Hoy en día este proceso de filtración consiste en la separación de mezclas
compuestas, las cuales contiene partículas sólidas en un líquido o efluentes, este proceso
sirve para la separación de mezclas solidos-liquido utilizando un material poroso, al cual
se le llama filtro, este filtro permite solo el paso del líquido quedando solo las partículas
en el medio filtrante. Esta técnica se la utiliza para el tratamiento de aguas, para la
producción de néctar de frutas y la producción de proteínas, etc. (Martinez, y otros, 2017)
41
2.2. Marco conceptual
A continuación se hace referencia a los conceptos básicos que sirven de ejes
fundamentales para el desarrollo de la evaluación del rendimiento y calidad de alcohol
etílico producido de la fermentación de la Guanábana (Annona Muricata L.) con
Saccharomyces Cerevisiae .y que servirán de guía para la evaluación e interpretación de
datos experimentales:
Diagrama de bloque de la obtención del alcohol etílico partir de la guanábana
(Annona Muricata L)
Figura: 2: Diagrama de bloque de obtención del alcohol etílico a partir de la Guanábana
(Annona Muricata L)
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Recolección de la materia
prima
Extracción de la pulpa
Fermentación anaerobia
Destilación
Semillas Cascara
Saccharomyces
Cerevisiae
Alcohol etílico
Licuado de pulpa
42
2.2.1. Materia prima
2.2.1.1. Antecedente de la Guanábana
De acuerdo a investigaciones realizadas en la ciudad de Oviedo en 1526; la
producción de Guanábana es muy abundante en las indias occidentales extendiéndose a
la parte norte de América del sur, también se la puede encontrar en el sur de México, Perú
y Argentina. Este árbol se encuentra en forma silvestre o cultivada, (EcuRed, 2010)
La Guanábana fue uno de los primeros árboles frutales llevado a China, Australia,
la parte Este y Oeste de África desde América para utilizarlo mercantilmente, también este
fruto es abundante en la República Dominicana, al igual que en Cuba, Puerto Rico,
Colombia, las Bahamas y el noreste de Brasil siendo uno de los más populares. La
Guanábana es considerada como una de las 14 frutas tropicales más recomendada por el
Instituto Latinoamericano de Mercadeo Agrícola para la plantación y comercialización a
gran escala. (EcuRed, 2010)
2.2.1.2. Origen
Etimológicamente la Guanábana proviene del nombre taíno anona aplicado al
anón (Annona squamosa) y muricata, palabra latina que significa "erizado”, que hace
referencia al aspecto de la piel del fruto. (Marcano, 2014).
2.2.1.3. Nombre científico
El nombre científico de la Guanábana es Annona Muricata L que pertenece a la
familia Annonaceae, del genero Annona siendo una de los frutos más tropicales ya que no
soporta las temperaturas bajas. (Marcano, 2014)
43
2.2.1.4. Nombres comunes
En México la Annona Muricata L es conocida como zapote agrio, zapote de
viejas, latuche, en cambio en ingles se la conoce como soursop, en alemán sauersack, en
holandés zuurzak; y en Indonesia el nombre es sirsak. (Marcano, 2014)
2.2.2. Caracterización general, bromatológicas
2.2.2.1. Descripción de la Guanábana
La Guanábana es un árbol pequeño de color verde que puede alcanzar de 4 a 6 m
de altura, es posible que estos frutos en zonas de origen pueden alcanzar una altura hasta
9 m, sus hojas son de color verde oscuro brillantes con una forma de oblonga o elípticas
de 6 a 20cm de longitud y 2,5 a 6 cm de anchura, sus flores son hermafroditas que se
mantienen solitarias. (encolombia, 2014)
2.2.2.1.1. Árbol: Puede alcanzar hasta 10 metros de altura con hojas
simples. (encolombia, 2014)
2.2.2.1.2. Flores: durante su maduración los pétalos externos son de color
verde, pero cuando llegan a su maduración cambian amarillento
pálido para luego caer, en cambio los pétalos internos se
mantienen con un color amarillento. (encolombia, 2014)
2.2.2.1.3. Fruto: Este fruto mide entre 14 y 40 cm de largo y entre 10 y 20
cm de ancho, en donde puede llegar a pesar 4kilos. La parte
externa de este fruto es de color verde, su pulpa es de color blanco
jugoso, aromático y de sabor agridulce. (encolombia, 2014)
44
2.2.2.2.Características para el cultivo de la Guanábana
2.2.2.2.1. Clima: La Guanábana es de clima tropical, por tal razón es muy sensible a
temperaturas bajas, la temperatura adecuada para su cultivo es de 25 a 28 °C.
(encolombia, 2014). Permitiendo que cada árbol pueda producir o dar de fruto
de 10 a 15 Guanábanas cada temporada. (Tricas, 2017)
2.2.2.2.2. Suelo: El suelo para su cultivo deben ser profundos, arenosos, teniendo un buen
drenaje y un pH entre 5.5 a 6.5. (encolombia, 2014)
2.2.2.2.3. Preparación del terreno: A suelo se le agrega materia orgánica (abono) para
mejorar su desarrollo o crecimiento. (Sephu, 2010)
2.2.2.2.4. Apertura de hoyos: Los hoyos debe tener 50 x 50 cm de lados y 70 cm de
profundidad, cuando la planta tenga 70 cm de altura se le coloca 2 kg de estiércol
para su mejor crecimiento. (Sephu, 2010)
2.2.2.2.5. Distancia de plantación: la distancia que debe tener el cultivo es de 7 m entre
hileras y 6 m entre plantas para que existe una densidad de 238 árboles/Ha,
también se puede realizar siembras de 7 x 7 m para obtener como resultado 204
árboles o 8 x 8 m obteniendo 162 árboles ya sea en forma cuadrática o en
tresbolillo. (Sephu, 2010)
2.2.2.2.6. Siembra: para que existe una buena producción de Guanábana, las semillas son
seleccionadas de árboles productores. (Agro2.0, 2012)
Las semillas seleccionadas son sumergidas en una solución de Benomy (benlate, 1
g/l) a una temperatura de 50°C durante 15min, posteriormente estas semillas es
45
colocada en agua durante 24 horas para eliminar las semillas flotantes, ya que son
consideradas no aptas para el cultivo. (Agro2.0, 2012)
Los semilleros se pueden realizar de dos formas; la primera que proviene
directamente del suelo, ya que estas son desinfectadas con Basamid (dazomet), y la
segunda proviene a partir de cajas de germinación y finalmente estas plantas cuando
tienen una altura de 10 a 15 cm son trasplantadas. (Agro2.0, 2012)
2.2.2.3. Manejo de la plantación de Guanábana
2.2.2.3.1. Fertilización: antes de utilizar cualquier fertilizantes, el suelo es sometido a una
análisis para comprobando la cantidad de nitrógeno y potasio que posee, ya que
para el cultivo de las plantas de Guanábana es necesario el suelo posea nitrógeno
y potasio para el crecimiento de dicha planta. (Agro2.0, 2012)
Los nutrientes tales como; nitrógeno, fosforo y potasio ayudan a la planta de
Guanábana a producir un buen follaje y raíces, por el contario, si el suelo
carece de dichos nutrientes es necesario suministrar urea, hierro y cobre para
que se debe una buena producción de Guanábana. (Agro2.0, 2012)
Entre el primero y segundo años se aplica 1,2 kg/planta de fosforo y potasio,
en el tercer año se aplica 1,5 kg/planta. Durante el periodo de octubre,
noviembre o diciembre se agrega 300 g/planta de sulfato de amonio, pero al
46
cumplir los 4 años de aplica 2kg/planta de fósforo y potasio. (Agro2.0, 2012)
2.2.2.3.2. Maleza: Las plantación de Guanábana deben encontrarse libre de maleza, ya
que esta maleza puede afectar a la planta trayendo problemas de fitosanitarias,
es decir que la maleza afecta a la raíces porque estas se encuentra en la parte
superficial, pero dicha limpieza se debe realizarse con cuidado por motivos que
si existe alguna heridas en las raíces, que provoque una infección con hongos.
(encolombia, 2014)
Cuando existe gran cantidad de maleza tipo de ciperáceas se la puede
combatir con una mezcla de herbicida quemante (paraquat) y glifosato ya
que da un buen resultado en la eliminación de maleza en especial de las hojas
anchas y gramíneas. (encolombia, 2014)
2.2.2.3.3. Poda: La poda inicia cuando el árbol se encuentre en plena floración, esto se
lleva a cabo en dos fases;
La poda de formación: que consiste en eliminar la parte apical del
árbol, eliminando hojas del cuello de la planta con el propósito de
que se desarrolle mayor número de ramas gruesas, mayor área foliar
y una buena aireación.
47
La poda de mantenimiento: que consiste en eliminar los brotes y
chupones indeseables de las hojas que se encuentre por encima de 2.5
a 3 metros, también se eliminan las ramas verticales poco
productivas, enfermas y muertas. (encolombia, 2014)
Todo lo que sale de la poda se tiene que sacar del campo y quemarlas, ya que
pueden causar fitosanitarias, es decir que se produzcan hongo en las raíces y
se deñe el árbol de la Guanábana, también es recomendable poner soporte en
las ramas por motivos que la fruta al crecer es muy pesada y pueda ocurrí la
quiebra de las ramas. (encolombia, 2014)
2.2.2.3.4. Riego: En la etapa de crecimiento o reproducción de la planta o árbol de
Guanábana, el agua es muy indispensable, ya que es una fuente para inducir la
renovación del follaje y de la floración, es decir que el árbol de Guanábana
durante el proceso de crecimiento necesita 2 mm a 5 mm de agua por día
mientras que en el proceso de reproducción necesita 5 mm a 8 mm por día de
agua, llegando a consumir por año de 500 a 800 mm de agua. (encolombia,
2014)
2.2.2.3.5. Madurez: La madurez del fruto de la Guanábana es cuando adquiere un color
mata, no es recomendable dejar que madure el árbol ni tampoco cosechar
demasiado verdes ya que tiene como consecuencia que la pulpa tenga un sabor
amargo. (encolombia, 2014)
48
2.2.2.3.6. Recolección: El tiempo de recolección es cuando el fruto pierde su color
brillante alcanzado la madurez fisiológica, es decir que el fruto tiene un color
verde mate, este color es favorable para el manipuleo y transporte de la fruta.
(encolombia, 2014)
2.2.2.4. Principales plagas y enfermedades de la Guanábana
El árbol de Guanábana es muy delicado, por lo tanto, puede ser afectado por plagas y
enfermedades tantos su fruto como el tallo y las semillas, estas pueden ser:
2.2.2.4.1. Plagas de la Guanábana
2.2.2.4.1.1. La Broca del fruto: esta plaga se encuentra dentro del fruto de la Guanábana
en donde la hembra se encarga de la perforara del coral o disco, esta plaga se
llama Cerconata Anonella que es conocida comúnmente como broca del fruto,
pero se la puede controlable mediante la aplicando de insecticidas en las flores
y fruto. (Senasa, 2017)
Figura: 3: Plaga broca del bruto
Fuente: (Sephu, 2010)
2.2.2.4.1.2.La Broca del tallo: el tallo del árbol de la guanábana es atacado por la plaga
llamada Croatosomus Bombina, conocida comúnmente como la broca del tallo
49
que es un escarabajo que mide 2 cm de largo y de color oscuro. Esta plaga se la
puede controlar con oxicloruro de cobre. (Benites, 2011)
Figura: 4: Plaga broca del tallo
Fuente: (Sephu, 2010)
2.2.2.4.1.3.El Perforador de las semillas: la semilla es atacada por Bephrata naculicollis
conocido comúnmente como el talador de las semillas de guanábana que se
encarga de perforara la semilla. (Cebaehren, 2013)
2.2.2.4.2. Enfermedades de la Guanábana
La enfermedad que atacan a este tipo de árboles es la Antracnosis que es producida
por el hongo Colletrotrichum gloesporoides en donde se ve afectada las ramas, tallo, hojas
y frutos. (Sephu, 2010)
Otra enfermedad que afecta a este tipo de árboles es el secamiento de las ramas
que es causado por Diplodia sp, teniendo como efecto el necrosamiento de la ramas
terminales y posteriores. (Sephu, 2010)
50
2.2.2.5. Clasificación taxonómica de la Annona Muricata L.
Tabla 2: Clasificación taxonómica de la Annona Muricata L.
Nombre científico: Annona Muricata L.
Reino: Plantae
División: Angiospermae
Clase: Magnoliopsida
Orden: Magnoliales
Familia: Annonaceae
Género: Annona
Especie: A. muricata L
Fuente: (Marcano, 2014)
2.2.2.6. Variedades de la Guanábana
Tabla 3: Variedad de la Guanábana
Procedencia °Brix Forma Pulpa
Ácido(verde)
Semi-ácido(pintona)
Dulce (madura)
7,33
11,33
15,83
Ovoide
Acorazonada
Regular
Blanda
Jugosa
Firme
Seca
Fuente: (Iica, 2010)
Las investigaciones físicas y bromatológicas realizadas a las 3 variedades de
Guanábana por Guillermo Arrazola, José Barrera y Marcela Villalba en Colombia
determinan que la Guanábana ácida (verde), semi-ácido (pintona) dulce (madura) tienen
51
grados Brix de 7.33, 11.33 Brix y 15.83 Brix respectivamente, teniendo como referencia
que la guanábana más comercializada es la dulce con un grado Brix de 17.65 y una
cantidad de semillas de 171 por fruto. (Arrazola, Barrera, & Villalba, 2013)
2.2.2.7. Composición química de la Guanábana
Las investigaciones que se han realizado demuestran que la guanábana (Annona
Muricata L.) posee diversos fitoconstituyentes y compuestos en las que incluye
glucósidos, alcaloides, flavonol triglicosidos, fenólicos, ciclopéptidos y también posee
aceites esenciales al igual que compuestos minerales tales como potasio(K), calcio (Ca),
sodio (Na), cobre (Cu), hierro(Fe) y magnesio(Mg). (Vega, 2018)
En la siguiente figura se observa una especificación de la composición química de
la Guanábana (Annona Muricata L.), dependiendo de la fruta fresca, hojas y semillas.
52
Figura: 5: Composición química de Annona Muricata L.
Fuente: (Vega, 2018)
2.2.2.8. Uso de la Guanábana
2.2.2.8.1. Alimentación: la pulpa es utilizada en postres, jugos, puré, mermeladas, jalea,
barras dulces o también se la usa para elaborar helados, sorbetes y gelatinas, ya
que tiene un rendimiento de 85.5 % de pulpa por cada fruto. (Jimenes, y otros,
2017)
53
2.2.2.8.2. Medicina: Es muy utilizada para reducir la hiperacidez de la flora intestinal, ya
que esta fruta tiene propiedades diuréticas, al igual que puede ser utilizada como
un remedio casero para problemas de hematuria y uretritis. (Iica, 2010)
2.2.2.8.3. Pesticida: Las semillas de la Guanábana se la utiliza para obtener pesticida que
combatan a los mosquitos, hormigas, pero también se la puede utilizar como
astringentes y carnada de pesca. (Jimenes, y otros, 2017)
2.2.2.9. Categorización de la Guanábana
2.2.2.9.1. Categoría selecta: esta categoría comprende a las Guanábanas mayores de 1kg.
que no tiene deformaciones, con una textura firme sin perforaciones, ni lesiones
en la epidermis. (Iica, 2010)
2.2.2.9.2. Categoría I: en esta categoría comprende a las Guanábanas mayores de 1 kg en
donde se acepta mínimas perforaciones, con una textura firme y se aceptan
lesiones mínimas en la epidermis que no pasa del 10 % de la superficie de la
Guanábana. (Iica, 2010)
2.2.2.9.3. Categoría II: en esta categoría se aceptan Guanábanas mayores de 1 kg con
machas, golpes o una enfermedad que no pase del 20% de la fruta, también son
aceptadas frutas con pocas deformaciones y máximo de 5 perforaciones por
insectos. (Iica, 2010)
2.2.2.9.4. Categoría III: en esta categoría se aceptas con un 20% de deformaciones que
puede ser causada por hongos y máximo 5 perforaciones que son causadas por
insectos y también se acepta con magulladuras o golpes. (Iica, 2010)
54
2.2.2.10. Cosecha y acondicionamiento de la Guanábana
Para la extracción de la pulpa de guanábana se utiliza métodos simples, en cambio
para el proceso industrial se utiliza proceso más complejo que se encuentran bajo
rigurosos controles. Esta pulpa se la utiliza en la comercialización para la elaboración de
jugos, helados, mermeladas y néctar. (Iica, 2010)
2.2.2.10.1. Recolección: para la recolección de esta fruta es necesario utilizar tijeras que se
encuentren desinfectadas con formol o hipoclorito de sodio disuelto en agua, el
corte se debe realizar por debajo del cojín floral dejando dos o tres centímetros
de pedúnculo. En el caso que el fruto se encuentra muy alto, se debe utilizar
escaleras para no destruir las ramas de los árboles, cada fruta recolectada se debe
poner en costales de finque o canastillas plásticas para dar mayor protección.
(Iica, 2010)
2.2.2.10.2. Pesado y selección: en esta etapa se debe tener en cuenta el peso de cada fruta
ya que esto es como una referencia para determinar el volumen de producción,
cada fruta es seleccionada según la integridad, sanidad e higiene, para poder
separar las frutas que se van comercializar con las que van ser desechadas. (Iica,
2010)
2.2.2.10.3. Clasificación: esta clasificación se realiza según el grado de calidad, madurez
y peso, en el grado de madurez se toma en cuenta el color externo y la textura
de la fruta, esta clasificación se la puede hacer en forma manual o mecánica.
(Iica, 2010)
55
2.2.2.10.4. Limpieza y desinfección: la fruta debe ser lavada con agua potable y limpia
para eliminar impurezas que se encuentran adheridas en la fruta, utilizando un
cepillo suave. (Iica, 2010)
2.2.2.10.5. Pre enfriamiento: se realiza el pre enfriamiento para reducir la producción de
etileno, de tal forma ayudando a la vida útil del fruto, de igual forma el pre
enfriamiento impedir el crecimiento o aparición de microorganismos patógenos,
para este proceso se puede utilizar agua fría, aire frio o hielo. (Iica, 2010)
2.2.2.10.6. Secado: se debe eliminar el exceso de humedad de las frutas haciendo circular
aire con ayuda de un ventilador. (Iica, 2010)
2.2.2.10.7. Encerado: se le aplica una capa de cera con el propósito de mejorar su
apariencia, al igual que esta cera ayuda a reducir la deshidratación de la fruta.
(Iica, 2010)
2.2.2.10.8. Empaque: el empaque depende del taño de la guanábana que puede ser
canastillas plásticas, cajas de cartón o de fibra prensada, y cada fruto debe ser
envuelto con bolsas plásticas de polietileno (Iica, 2010)
2.2.2.10.9. Almacenamiento: la Guanábana por ser una fruta muy sensible debe ser
almacenada entre una temperatura de 25 a 27 º C al ambiente, proporcionando
una vida útil de 6 días con calidad óptima, en cambio en el almacenamiento con
refrigeración la temperatura adecuada es de 13ºC ya que permite una vida útil
de 12 días. La humedad relativa óptima para el almacenamiento es de 90 % ya
se a la atmósfera modificada o controlada. (Iica, 2010)
2.2.2.10.10. Transponerte: para la distribución de esta fruta en el mercado interno se
debe realizar en camiones sin refrigeración y en canastillas de plástico o cajas
56
de cratón, en cambio para la distribución externa se debe transporte en vehículos
refrigerados ya sea por vía terrestre, marítima, fluvial o aérea. (Iica, 2010)
2.2.2.10.11. Proceso de extracción de la pulpa de la Guanábana: Al momento de
obtener la pulpa, esta pula puede ser conservada en refrigeración hasta 1 año sin
que se produzca daños en su calidad. (Iica, 2010)
2.2.3. Producción de la Guanábana en Ecuador
2.2.3.1. Descripción de la situación de la Guanábana en Ecuador
El Ecuador comercializa todo tipo de Guanábana, este fruto dependiendo de su
sabor es clasificada en tres grupos; dulce, semi ácida y semi dulce que proviene del cultivo
casero o tecnificado, los agricultores seleccionan cada fruto de acuerdo a su calidad y
características tales como su tamaño, sabor y forma, para su comercialización tiene mayor
preferencia los de tamaño media y grande ya que tiene mayor contenido de pula. Según el
INIAP en el país existe 250 Ha de cultivo de Guanábana, tomando en cuenta que en
Guayas y Santa Elena existe 120 hectáreas de siembra, también existe siembras en otras
provincias tales como en el sur Manabí, Esmeraldas y el Oro, al igual que en la Amazonía.
(Andrade, 2017)
Según los estudios del programa de fruticultura ( INIAP) , el cultivo de la
Guanábana es considerado como uno de los cultivos más prometedores dentro del país,
considerando que su precio en el mercado depende de la temporada más productiva, las
zona más cultivas se encuentra en la Península de Santa Elena y Guayas, en esta área se
encuentra un cultivo totalmente tecnificado en donde se controla el desarrollo del fruto
57
con medidas de control para plagas, enfermedades, sequias, caída de las hojas, el color
del fruto entre otros aspectos físicos que puede dañar el desarrollo o crecimiento de la
planta al igual que su fruto. (Bonilla, 2016)
De acuerdo al banco central del ecuador las cifras de exportación dentro del 2007
se exportó 0,12 toneladas en fruta y para el 2015 la cifra subió a 5,31 toneladas de la
misma. (Bonilla, 2016) Se considera que la producción de la Guanábana en el Ecuador es
acerca a las 5000 toneladas anualmente. (INIAP, 2014)
Los frutos que son aptos para su exportación debe cumplir los índices químicos de
madurez tales como °Brix (17.65°brix), acidez (0.858% de ácido cítrico) y pH de 4. (FAO,
2010), en cambio los que no cumplen son utilizados para la producción de jugos, helados,
mermeladas, pero existen frutos que dentro del cultivo son desechadas por ser afectadas
por plagas y enfermedades, (Caamaño, Dias, & Rodriguez, 2009)
2.2.3.2. Ubicación de la materia prima
La Provincia de Manabí con su capital Portoviejo que tiene una extensión de
188798 km2 con una población de 1366173 habitantes, siendo su actividad productiva la
agricultura.
En el sur de Manabí en el sector de Paján-Jipijapa se ha observado grandes cultivos
con características morfoagronómicas destacándose por su calidad en fruto y cultivo, pero
en cambio en zonas rurales este fruto crece en forma endémica, es decir que su fruto es
recolectado totalmente orgánico, en donde se puede encontrar arboles dispersos sin ningún
cuidado, aprovechando solo el fruto de la primera cosecha de esta plantas silvestres, un
58
árbol adulto genera un promedio mínimo de rendimiento de 30 frutas por año que pesa
alrededor de 3kg por fruta, produciendo 90 kg de fruta/árbol/año, con una siembra de 4 x
5 metros en la que obtiene 37000 kg.ha-1/año (Moreira & Ardisana, 2018). La producción
de Guanábana en este sector de Jipijapa se estima que se encuentra entre los 37000
kg/año en donde se tiene la intención de aprovechar las Guanábanas que son desechadas
ya que no entra por su calidad y características, estas frutas no son aceptadas porque se
encuentran afectadas o dañadas por el trasporte de la huerta hacia el almacenamiento, ya
que no se toma las medidas adecuadas para el trasporte, al igual que se da un 30% por
daños de plagas o enfermedades; un 40% son afectadas por la operación de la cosecha y
un 30 % cuando existe un traslado del campo al centro de abasto. (Agroindustria, 2001)
2.2.3.3. Periodo de cosecha
2.2.3.3.1. Estación de producción
Tabla 4: Estacionalización de la Guanábana
Estacionalidad (Annona Muricata L.) Guanábana
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Menor Producción
Mayor Producción
Fuente: (Chinchay, Garay, Gutierrez, & Soto, 2017)
2.2.3.3.2. Clima: se requiere un clima cálido y húmedo. (Graviola, 2011)
59
2.2.3.3.3. Temperatura: Requiere una temperatura promedio de 25 a 28°C (Graviola,
2011)
2.2.2. Fermentación
2.2.2.1. Antecedentes
Según las investigaciones, la primera fermentación fue realizada a partir de la miel
de abejas silvestre considerándolo como la primera bebida fermentada, posteriormente
se pudo realizar el vino, por tal razón Pasteur demostró que la fermentación se lleva a
cabo a partir de las levaduras cuando éstas viven sin aire, afirmando que se podía hacer
el vino sin conocer todos los mecanismos de la fermentación, por eso a esta operaciones
se la considera como una de las más extrañas y extraordinarias de la química. (Lucas,
1994)
2.2.2.2. Etimología
La palabra fermentación proviene del latín fermentare que significa “ebullir”, se
utiliza este término, porque en el proceso se produce dióxido de carbono liberándose en
forma de burbujas en que contiene un líquido. (Alba, 2014)
2.2.2.3. Definiciones en diferentes áreas
El concepto de fermentación va variando con el trascurso del tiempo, se tiene dos
conceptos en dos áreas que son; bioquímico y microbiológico (Alba, 2014)
2.2.2.3.1. Concepto bioquímico: La fermentación es el proceso en el cual se produce
cambios químicos dentro de las sustancias orgánicas (sustrato) en la que
60
produce energía (reacciones redox). Al culminar el tiempo de fermentación en
un balance de energía el resultado siempre será positivo. (Alba, 2014)
2.2.2.3.2. Concepto microbiológico: La fermentación es el proceso en el cual tiene
participación el oxígeno en donde los microrganismos producen metabólicos o
biomasa a partir del uso de sustancias orgánicas ya se en precia o ausencia de
oxígeno. (Alba, 2014).
2.2.2.4. Tipos de fermentación
Los tipos de fermentación son:
2.2.2.4.1. Fermentación láctica: es el proceso metabólico en la cual se utiliza la glucosa
de los alimentos para convertir en ácido latico y dióxido de carbono que son
transformadas gracias a las bacterias y hongos. (Caro, 2018)
2.2.2.4.2. Fermentación alcohólica: es un proceso de biorreacción en el cual los azucares
se transformada en alcohol y dióxido de carbono. (Vasquez & Dacosta, 20117)
2.2.2.4.3. Fermentación acética: es el proceso metabólico encargada de la oxidación del
sustrato para la obtención del vinagre a partir de las bacterias y otros organismos.
(Contreras, 2014)
2.2.2.4.4. Fermentación butírica: es el proceso en la cual la glucosa o el ácido láctico es
trasformado en ácido butírico y gas a partir de la bacteria Clostridium butyricum
sin la presencia de oxígeno, esta fermentación se determina por aparición de
olores pútridos y ásperos. (Karlita, 2011)
61
2.2.2.5.Ordenamiento general de los procesos fermentativos
Tabla 5: Ordenamiento general del proceso fermentativo
Factores Tipo de sistema
Condiciones de asepsia Estéril
No estéril
Comportamiento frente al oxigeno Aerobios
Anaerobios
Estrictos
Facultativos
Fase involucrada según sustrato Liquida
Solido
Superficial
Sumergida
Tipo de procesos Discontinuo
Alimentación incrementada
Semi-continuo
Continuo
Fed batch
Numero de etapas Simple
Múltiple
Forma del empleo de catalizador biológico Microorganismo
Suspensión
inmovilizada
Enzimas
Suspensión
Inmovilizada
Fuente: (Torres, 2005)
62
A partir de esta división se puede ubicar el proceso de producción de alcohol que es:
2.2.2.5.1. Fermentación en sustrato liquido anaerobio: esta fermentación contiene
mayor cantidad de solubles disueltos en grandes volúmenes de agua. (Torres,
2005)
2.2.2.5.2. Fermentación en sustrato solido: esta fermentación no contiene mucha
cantidad de agua, pero si tiene mayor sustrato, en la cual el sustrato puede
disminuir o aumentar durante la fermentación. (Torres, 2005)
2.2.2.6. Clasificación de los procesos fermentativos
1. El tipo de productos final que se obtiene en el proceso (Alba, 2014)
2. La presencia o ausencia de oxigeno (Alba, 2014)
Fermentación aerobio (presencia de oxigeno) (Alba, 2014)
Fermentación anaerobia (ausencia de oxigeno) (Alba, 2014)
3. Células microbianas(biomasa) (Alba, 2014)
4. Metabolismo microbiano (enzimas, etanol, butanol, acetona, ácidos
orgánicos, etc.) (Alba, 2014)
63
2.2.2.7. Productos obtenidos de la fermentación
A continuación, tenemos una tabla de productos obtenidos a partir de la fermentación
Tabla 6: Productos obtenidos a partir de la fermentación
Tipo de sustancias Productos
Ácido orgánicos Acético, cítrico, fumárico, glucónico, itacónico, láctico
Aminoácidos Lisina, ,etionina, triptófano, valina
Alcoholes y solventes Acetona, butano, 2-3-butanodiol, etanol, glicerol
Antibióticos Bacitracina, estreptomicina, neomicina, pencilina,
tetracidina
Esteroides Cortisona, hidrocortisona, testosterona
Vitaminas Ácido ascórbico, cianocobalamina, caroteno, riboflavina
Proteínas unicelular
(biomasa)
Células de hongos, levadura, bacterias y algas
Otros Alcaloides, enzimas, insecticidas, biológicos, metano,
polisacáridos.
Fuente: (Alba, 2014)
2.2.2.8. Fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica o también llamada fermentación etílica consiste en el
proceso bilógico, permitiendo la degradación de los azúcares para obtener alcohol y
dióxido de carbono. (Alba, 2014)
64
2.2.2.8.1. Reacción química de la fermentación alcohólica
Formula:
Ecuación 1: Ecuación química de la fermentación alcohólica
𝐶6𝐻12𝑂6 → 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2 (Ec.1)
𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 −→ 2𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 + 2 𝑑𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜
Esta reacción química representa a la fermentación alcohólica en un proceso
anaerobio, en donde las levaduras o bacterias transforman a la glucosa en piruvato
tomando la ruta de Embden-Meyerhof-Parnas. (Jorquin, 2017)
Para obtener un alcohol a parir de la fermentación se utiliza las levaduras. La
levadura más utilizada industrialmente dentro de la industria alcoholera es Saccharomyces
Cerevisiae, ya que esta ayuda a la trasformación química de la glucosa en alcohol, este
proceso consiste en la degradación de la glucosa en dos moléculas de alcohol y dos
moléculas de dióxido de carbono, es decir que la levadura dentro del sustrato con el
transcurso del tiempo utiliza a la glucosa y a los demás nutrientes para poderse
reproducirse y así transformar el piruvato en etanol. (Alba, 2014)
Las células de la levadura absorben la energía de la fermentación alcohólica
gracias a las fuentes de carbono y en especial a la hexosa, glucosa y fructosa que se
encuentra dentro del sustrato. (Alba, 2014)
Para determinar dicha trasformación se utiliza el rendimiento biomasa/producto
(la cantidad de levadura producida por la cantidad substrato consumido) o también
producto /substrato (cantidad de producto sintetizado por cantidad substrato consumido).
(Vasquez & Dacosta, 20117)
65
La fermentación alcohólica se realiza en el citoplasma de la levadura, en donde su
ecuación global es:
Formula:
Ecuación 2: Fermentación alcohólica general
𝐶6𝐻12𝑂6 + 2𝐴𝐷𝑃 + 2𝐻𝑃𝑂4− → 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂2 + 2𝐴𝑇𝑃 + 2𝐻2𝑂 (Ec. 2)
A continuación, se tiene un esquema de la transformación de la glucosa en etanol con
Saccharomyces Cerevisiae.
Figura: 6: Transformación de la glucosa en etanol con Saccharomyces Cerevisiae
Fuente: (Santos & Zabala, 2016)
66
La fermentación alcohólica se basa en la ruta de Embden-Meyerhof o también
conocida como glucolítica que consiste en la degradación de la glucosa a piruvato que se
lleva a cabo en el citoplasma de procariotas y eucariotas. (Alaminos, 2015)
2.2.2.8.2. Glucólisis
La glucólisis etimológicamente proviene de dos palabras griegas “glyco” que
significa dulce y de “lysis” que significa disolución. (Alaminos, 2015)
Para transformar la glucosa a piruvato se sigue 3 rutas que consiste en 10
reacciones.
Ruta glucolítica (EMP): es la más usa para conseguir piruvato.
Ruta de NADH
Ruta de la fermentación del piruvato. (Alaminos, 2015)
2.2.2.8.3. Fases de la glucólisis en la fermentación alcohólica
En la ruta de la glucolítica se realiza en dos fases con las 10 reacciones que son:
2.2.2.8.3.1.Fase preparatoria:
1. Hexoquinasa: esta enzima es la primera reacción que se da en la ruta glucolítica en
donde se trasfiere un grupo de fosfato del ATP a la glucosa, es decir que se puede
fosforilar (añadir un grupo de fosfato) a una molécula similar a la glucosa, las cuales
pueden ser la fructosa y manosa. (Rodriguez, 2013)
Las dos ventajas de fosforilar a la glucosa son:
La primera consiste en hacer que la glucosa se vuelva un metabolito más
reactivo. (Rodriguez, 2013)
67
La segunda es que ayuda a la glucosa-6-fosfato a no cruzar de la membrana
celular a diferencia de la glucosa, ya que en la célula no existe un transportador
de G6P (glucosa-6-fosfato) con el fin de no perder energía del sustrato que
beneficia a la célula. (Rodriguez, 2013)
Las moléculas de ATP son utilizadas como una fuente de energía para realizar el
proceso metabólico.
2. Glucosa-6-P isomerasa (Fosfohexosa isomerasa): esta enzima ayuda a definir la
geometría molecular, en la cual la glucosa-6-fosfato se trasforma en fructosa-6-
fosfato, la cual libera energía de reacción de +1.7kj/mol, siendo la reacción no
espontánea y se tiene que ser acoplada. (Rodriguez, 2013)
3. Fosfofructo quinasa: cuando se le añade fructosa-6-fosfato en el carbón 1 se gasta un
ATP, realizándose con una energía muy baja de hidrólisis por lo que se obtiene la
fuctosa-1,6-bifosfato, pero la enzima fosfofructoquinasa-1 ayuda a la glucólisis a ser
el punto de la transformación. (Rodriguez, 2013)
4. Aldolasa: La enzima aldolasa o también conocida como fructosa-1,6-bifosfato
aldolasa a partir de una condensación aldólica reversible se encarga de romper a la
enzima fructosa-1,6-bifosfato en dos moléculas de 3 carbonos (triosas) que son; la
dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliseraldehido-3-fosfato, liberándose con una
energía de 20 a 25kj/mol, es decir que la energía que libera es muy baja por causa de
68
la concentración de los sustratos, por lo tanto, esta reacción es reversible. (Rodriguez,
2013)
5. Triosa fosfato isomerasa: Puesto que sólo el gliceraldehído-3-fosfato puede seguir
los pasos restantes de la glucólisis, la otra molécula generada por la reacción anterior
(dihidroxiacetona-fosfato) es convertida en gliceraldehído-3-fosfato. (Rodriguez,
2013)
Cabe mencionar que la energía consumida de ATP (fermentación típica) solo se dio en la
primera reacción (hexoquinasa) y tercera reacción (fosfofructoquinasa), en cambio en la
cuarta reacción solo se formó una molécula de gliceraldehido-3-fosfato y finalmente en la
quita reacción se obtuvo una segunda molécula de gliceraldehido-3- fosfato. (Rodriguez,
2013)
2.2.2.8.3.2. Fase de beneficios
1. Gliceraldehido 3-fosfato deshidrogenasa: esta reacción consiste en oxidar a la
gliceraldehido-3-fosfato usando NAD+ ( dinucleótido de nicotinamida y adenina) con
el fin de añadir un ion fosfato para aumentar la energía en el compuesto, el NAD+
dentro de la reacción es reducida por añadir un [H+] resultando una molécula de NADH
de carga neutra. (Rodriguez, 2013)
2. Fosfoglicerato quinasa: La enzima fosfoglicerato quinasa transporta 1,3-
bisfosfoglicerato a una molécula de ADP (difosfato de adenosina) de la cual se obtiene
la primera molécula de ATP (fermentación típica), ya que como anteriormente se
69
generó 2 moléculas de gliceraldehido, por lo tanto en esta etapa se recuperó 2ATP,
obteniendo ATP sin utilizar O2 a lo que lo llamamos fosforilación a nivel de sustrato.
(Rodriguez, 2013)
3. Fosfoglicerato mutasa: esta enzima es utilizada como un catalizador en al cual
trasforma el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato, es decir que esta reacción solo realiza
el cambio de posición del fosfato del C3 a l C2. (Rodriguez, 2013)
4. Enolasa: a partir de la enzima enolasa se obtiene el fosfoenolpiruvato, ya que esta
enzima se encarga de proporcionar la formación de un doble enlace en el 2-
fosfoglicerato, eliminando una molécula de agua que está formado por de hidrogeno
del C2 y el OH del C3. (Rodriguez, 2013)
5. Piruvato quinasa: en esta reacción se remueve el fosfoenolpiruvato para obtener
piruvato y ATP, convirtiéndose a una reacción irreversible. (Rodriguez, 2013)
Filamento el ácido pirúvico se sometido al descarboxilado hasta obtener CO2 y
acetaldehído, posteriormente el acetaldehído a partir de la enzima deshidrogenasa se
obtiene alcohol etílico. (EcuRed, 2007) A continuación, se tiene la ecuación química
simplificada para obtener alcohol etílico:
Ecuación 3: Reacción simplificada de obtención del alcohol etílico a partir de la
fermentación
𝐶6 𝐻12 𝑂6
𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 →
𝑒𝑛𝑧𝑖𝑚𝑎𝑠
𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 →
𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝐶𝑂𝑂𝐻
𝑎𝑐𝑐.𝑃𝑖𝑟𝑢𝑣𝑖𝑐𝑜→
𝑒𝑛𝑧𝑖𝑚𝑎𝑠
𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥𝑖𝑙𝑎𝑠𝑎→
𝐶𝐻3 𝐶𝐻𝑂+𝐶𝑂2
𝑎𝑐𝑒𝑙𝑡𝑎𝑙𝑑𝑒ℎ𝑖𝑑𝑜 (Ec.3)
70
Etílico:
Ecuación 4: Reacción química de la obtención del alcohol etílico
𝐶𝐻3 𝐶𝐻𝑂
𝑎𝑐𝑒𝑙𝑡𝑎𝑙𝑑𝑒ℎ𝑖𝑑𝑜 →
𝑒𝑛𝑧𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑠ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑎𝑠𝑎
+𝐻2→
𝐶2 𝐻5𝑂𝐻
𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑖𝑐𝑜 (Ec.4)
El ácido pirúvico obtenido de la glucólisis sigues dos vías; una es aerobia y la otra
que es anaerobia. Con la aerobia se realiza el metabolismo energético en presciencia
de oxígeno, mientras que por la vía anaerobia se realiza la fermentación sin oxígeno
en donde el ácido pirúvico se trasforma en etanol. (EcuRed, 2007)
2.2.2.9. Factores intrínsecos que interviene en el proceso de la fermentación alcohólica
Los factores que afecta la fermentación alcohólica limitando el glucólisis
fermentativo del etanol son:
2.2.2.9.1. Concentración de etanol resultante: dentro del proceso de fermentación una
de las principales limitaciones es cuando existe la resistencia de las levaduras a
las concentraciones de etanol, la levadura Saccharomyces Cerevisiae puede
soportar hasta un 20% de concentración en volumen. (fermentación alcohólica,
2018)
2.2.2.9.2. Acidez del substrato: el pH es uno de los factores limitantes para el proceso de
fermentación, ya que las levaduras son afectas por el ambiente, las cuales puede
ser alcalino o ácido. El pH en la que pueden desarrollarse las levaduras es de 3.5
a 5.5. (fermentación alcohólica, 2018)
71
2.2.2.9.3. Concentración de azúcares: la cantidad de azúcar afecta la actividad
bacteriana, es decir que en el caso que exista una gran cantidad de hidratos de
carbono en forma de monosacáridos y disacáridos puede afectar al crecimiento
bacteriano, al igual que con una limitación de azúcares, porque las
concentraciones de azucares son responsables del proceso de osmosis dentro de
la membrana celular. (fermentación alcohólica, 2018)
2.2.2.9.4. La temperatura: la fermentación es un proceso exotérmico en donde las
levaduras se desarrollan en una temperatura óptima de 30°C cumpliendo
funciones de reproducción y convirtiendo la glucosa en alcohol, en el caso de
que la temperatura sobrepase los 55°C a partir de 5 minutos, la levadura muere,
ya que las levaduras son seres mesófilos. (fermentación alcohólica, 2018), las
consecuencia que sucede cuando no existe un control de la temperatura son:
2.2.2.9.4.1.Temperatura inferior con respecto a la óptima:
Retardo en el crecimiento
Reducción de la producción celular
2.2.2.9.4.2.Temperatura superior con respecto a la óptima
Choque térmico
Introducción a una respuesta de estrés
Obtención de proteasas celulares
Disminución de los productos proteicos. (Estrada, 2014)
2.2.2.9.5. Ritmo de crecimiento de las cepas: el crecimiento de las cepas ocurre cuando
existe un control riguroso a las condiciones externas del proceso de
fermentación, para ayudar a incrementar la concentración de la levadura.
(fermentación alcohólica, 2018)
72
2.2.2.9.6. pH: este factor es importante durante el proceso de fermentación, ya que es uno
de los puntos de control para el crecimiento de la lavadura, porque con esto se
pude calcular la velocidad de la fermentación y la formación de alcoholes,
tomando en cuenta que el pH óptimo es de 4,5. (Vasquez O. , 2017)
2.2.2.10. Factores extrínsecos que interviene en el proceso de fermentación
alcohólica
Los factores extrínsecos que afecta el proceso de fermentación alcohólica son:
2.2.2.10.1 Oxígeno o contacto con el aire: En el momento que el oxígeno ingresa en
el proceso de fermentación, la levadura se detiene o minimiza su
crecimiento llamando a esto proceso aerobio. (fermentación alcohólica,
2018)
2.2.2.10.2 Temperatura: La temperatura ambiente debe ser igual a la temperatura del
mosto, tomando en cuenta que la temperatura óptima es de 30°C, en el caso
que la temperatura sobrepase la temperatura óptima la levadura comienza a
morirse y deja de producir alcohol. (Werner & Rauhut, 2009)
2.2.2.11. Productos secundarios de la fermentación alcohólica
Para la obtención de un bioetanol a partir de la fermentación es muy importante
tomar en cuenta el control de las técnicas empeladas en el proceso de destilación, filtración
73
del mosto, y fermentación, dentro de la fermentación las condiciones más importantes es
la temperatura, pH y, pero también se puede obtener otros productos que son:
2.2.2.11.1. Ácido acético: se forma a partir de los azúcares o de los almidones, donde una
pequeña parte del mosto se convierte en ácido acético y agua gracias, obteniendo
vinagre. (Guevara, 2003)
2.2.2.11.2. Ácido pirúvico y acetaldehído: el ácido pirúvico es la consecuencia final de la
glucólisis, en cambio el acetaldehído se la obtiene en la fase inicial de la
fermentación alcohólica. (Guevara, 2003)
2.2.2.11.3. Alcoholes superiores, ésteres y acetatos: estos componentes se obtiene en la
fermentación primaria, en la cual el crecimiento de la levadura se asocia al
metabolismo de lípidos, es decir que se obtienen mediante desanimación de
aminoácidos por parte de las levaduras con el fin de obtener el nitrógeno
amoniacal. (Guevara, 2003)
2.2.3. Levadura
2.2.3.1. Antecedentes
Según investigaciones las levaduras han sido utilizadas por miles de años como
una fuente de proteína, considerándolo como un ser vivo, unicelular y que no es visible al
ojo humano, la levadura más utilizada es Saccharomyces Cerevisiae que actualmente
sigue siendo una de las fuentes de proteína unicelular (SCP) o también es conocida como
biomasa microbiana. (Suarez, Garrido, & Guevara, 2016)
74
El término “levadura” se le considera como un nombre genérico, los fundamentos
de su cultivo y uso, fue descubierto por el microbiólogo francés Louis Pasteur en el siglo
XIX, declarando que existe una variedad de organismos unicelulares en la que incluye a
las especies patógenas de plantas y animales, las levaduras son utilizadas en la elaboración
de cerveza, pan y vino desde hace miles de años. (Suarez, Garrido, & Guevara, 2016)
Las diferentes Investigaciones que se han realizado a las levaduras manifiesta que
existen cepas diferentes dividiéndolas en; levaduras para panificación, levaduras para
destilación, levaduras de extractos y levaduras para el uso de animales. (Suarez, Garrido,
& Guevara, 2016)
2.2.3.2. Características de las levaduras
Tabla 7: Características de las levaduras
Levaduras Hongos unicelulares u organismos eucariotas
Tamaño Entre cuatro y cinco um
Forma Ovaladas, esférica, cilíndrica y elíptica
Reproducción Fisión binaria o gemación, también puede
reproducirse en dimórficas o bifásicas
Componentes macromoléculas Proteínas, glicoproteínas, polisacáridos,
polifosfatos, lípidos y acido nucleicos
Pared celular Entre 15 y 25 % masa seca de la célula
Fuente (Suarez, Garrido, & Guevara, 2016)
75
2.2.3.3. Características fisiológicas de las levaduras
2.2.3.3.1 Temperatura: la temperatura adecuada para el crecimiento de la levadura se
encuentra entre 5 a 37 °C, siendo su temperatura óptima de 28°C, por otro lado
a la temperatura de 52°C la levadura llega a una termo-destrucción, y además
estas levaduras en su fase exponencial son más sensible a diferencia de las
células que se encuentra en la fase estacionaria. (Uribe, 2007)
2.2.3.3.2 pH: el pH óptimo para su crecimiento es de 4,5, considerando que su rango es
de 3 a 10. (Uribe, 2007)
2.2.3.3.3 Oxígeno: El oxígeno cumple un papel importante, ya que, con éste, el
crecimiento es más eficiente para obtener o producir biomasa y CO2 dentro de
un proceso aerobio. En cambio, en un proceso anaerobio se obtiene menor
cantidad de biomasa y más alcohol. (Uribe, 2007)
2.2.3.3.4 Nutrición: Las levaduras necesitan de nutrientes como carbono orgánico,
nitrógeno mineral u orgánico y adicionalmente vitaminas (tiamina, biotina,
inositol, acido pantoténico, etc) para su crecimiento. (Uribe, 2007)
1. Carbono: posee un 50% de peso seco, se la utiliza como una fuente de
carbono y energía para el crecimiento. (Uribe, 2007)
2. Fósforo: es un componente muy importante que debe posee las levaduras
para la obtención de alcoholes. (Uribe, 2007)
76
3. Potasio: es un compuesto mineral fisiológico que posee las levaduras para
la estimulación de la fermentación y su respiración. (Uribe, 2007)
4. Zinc: es un compuesto importante en la primera etapa de la fermentación
en la glicólisis. (Uribe, 2007)
2.2.4. Saccharomyces Cerevisiae
2.2.4.1. Origen
La levadura Saccharomyces Cerevisiae proviene de la palabra griego myces
(hongo); Saccharo (azúcar) y en latín Cerevisiae (cerveza). (Tortora & Case, 2007)
2.2.4.2.Nombre común
Esta levadura también conocida como levadura de cerveza o levadura de
panadería. (Tom Volk's Fungi, 2010)
2.2.4.3.Clasificación de la Saccharomyces Cerevisiae
2.2.4.3.1. Reino: hongos (Tom Volk's Fungi, 2010)
2.2.4.3.2. Pared celular: hecha de quitina, pero no contiene peptiodiglicano y los lípidos
están unidos por éster. Se le considera como un organismo unicelular que puede
formar por un cuerpo fructífero (Tom Volk's Fungi, 2010).
2.2.4.3.3. Habita: la Saccharomyces Cerevisiae se puede adaptar o vivir en el medio
ambiente, a través de una respiración aerobia y una fermentación anaerobia,
77
también puede vivir en un ambiente con poco oxígeno por un periodo largo.
(Tom Volk's Fungi, 2010)
2.2.4.3.4. Alimentación: la levadura Saccharomyces Cerevisiae utiliza la glucosa de las
frutas para reproducirse. (Tom Volk's Fungi, 2010)
2.2.4.3.5. Ciclo de vida: Sus reproducción es sexual y asexual, por tal motivo estos
microorganismos se puede adatar en diferentes ambientes. (Tom Volk's Fungi,
2010)
2.2.4.3.6. Reproducción sexual: estudios realizados por investigadores canadienses
manifiestan que las levaduras se aparean en dos minutos. (Cordis, 2010)
2.2.4.3.7. Reproducción asexual: esta reproducción es cuando la célula de la levadura se
divide en dos, formando una célula idéntica a la original. (Cordis, 2010)
industrialmente la reproducción se lo realiza asexualmente, a la cual se lo llama
gemación superficial. (Valdivieso, 2006)
Figura: 7: Micrografía electrónica de barrido de S. Cerevisiae
Fuente: (Valdivieso, 2006)
78
2.2.4.4.Geminación
La geminación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae es la reproducción
asexual, esto ocurre cuando un organismo se desprende de una sola célula, para formar
otros individuos con características idénticas al microrganismo original. (Definicion ABC,
2007)
Figura: 8: Reproducción por geminación de la levadura S. Cerevisiae
Fuente: (Viteri, Blanco, Carbo, & Ginovart, 2016)
Esta gemación crece dentro de la célula madre que luego de dividirse produciendo
una célula hija idéntica a la célula madre. La célula madre tiene una cicatriz que es
producto de la separación. (Viteri, Blanco, Carbo, & Ginovart, 2016)
Dentro de la fermentación alcohólica el propósito de la levadura Saccharomyces
Cerevisiae es permitir que la glucosa se transforme en ácido pirúvico, este acido es el
responsable de que se produzca etanol y dióxido de carbono, el cual se utiliza para la
producción de vinos. (Definicion ABC, 2007)
La fermentación alcohólica que se da a partir de las levaduras requiere un medio
en la cual se establezcan condiciones para el pH, temperatura y concentración de
nutrientes en el sustrato. (Definicion ABC, 2007)
79
2.2.5. Cuerva de crecimiento de un microorganismo
La siguiente figura 10 representa el crecimiento y la muerte de un microrganismo con
respeto al pasar el tiempo:
Figura: 9: Curva de crecimiento de un microorganismo
Fuente: (Morales, 2013)
2.2.5.1.Fase de lactancia o adaptación (lag phase): en esta fase el microrganismo
comienza a adaptarse a un nuevo entorno ambiental y nutricional, en donde aún no
existe ninguna tasa de crecimiento, esta fase depende del estado fisiológica de la
célula (pH, nutrición, oxigeno, temperatura). (Alba, 2014)
2.2.5.2.Fase exponencial o logarítmica (log phase): en esta fase el crecimiento se da en
gran velocidad, pero se mantiene constante, casi no depende de la concentración del
sustrato. En esta etapa es produce mayor cantidad de etanol. (Alba, 2014)
2.2.5.3.Fase estacionaria (stationary phase): esta fase es igual a la fase de muerte, es
decir que encuentra en un estado de equilibro en donde no existe un crecimiento
elevado de microorganismos, no es recomendable que llegara a esta etapa ya que
80
cuando llega a un equilibrio esta provoca una disminución la producción de etanol.
(Alba, 2014)
2.2.5.4.Fase de muerte (death phase): en esta etapa es cuando no existe más cantidad de
nutrientes para poderse seguir reproduciéndose, por lo tanto los microorganismos
mueres, por otro lado también llegan a morirse cuando existe sustancias tóxicas que
afecte su crecimiento celular. (Alba, 2014)
2.2.5.5. Estrés del crecimiento del microorganismo
Los factores que puede afectar el crecimiento de la levadura provocando un el estrés
son:
1. Etanol: al momento que el sustrato sobrepasa los 7% v/v de alcohol durante
la fermentación, la levadura llega a una inhibición y muerte. (Chile Bruers,
2014)
2. pH: si el pH es mayor de 6.5 o menor de 4.5 se produce subproductos como
glicerol y ácido acético. (Chile Bruers, 2014)
3. Carbohidratos: si los carbohidratos sobrepasan los 15% p/v se forman glicerol.
(Chile Bruers, 2014)
4. Limitaciones de nutrientes: cuando el mosto no contiene nutrientes ni
azucares la levadura compite entre ellos buscando alimento para reproducirse,
esto puede ocasionar que no exista una buena fermentación. (Chile Bruers,
2014)
81
5. Metabolitos tóxicos: si existe un estrés en la reproducción de la levadura
podemos obtener ácido láctico con una concentración mayor de 0.8% p/v, ácido
acético mayor de 0,05% p/v y acido grasos de cadena. (Chile Bruers, 2014)
2.2.5.5.1. Estrés bilógico
También existe un estrés bilógico que puede ocurre en la parte interna y externa de la
levadura y los factores que conlleva a este estrés son:
2.2.5.5.1.1.Envejecimiento: para una buena fermentación se debe utilizar una levadura
fresca, por lo contario puede conllevar a que exista una perdida en su capacidad
fermentativa. (Chile Bruers, 2014)
2.2.5.5.1.2.Cambio genotipo: esto depende de la cepa de la levadura que agreguemos a la
fermentación, la cual pueda soportar el estrés en el medio de cultivo. (Chile
Bruers, 2014)
2.2.5.5.1.3.Competencia con otros organismos: esto impida el crecimiento de la levadura,
dando lugar a que otros organismos que se reproduzcan dentro de la
fermentación. (Chile Bruers, 2014)
2.2.6. Filtración
2.2.6.1.Definición
La filtración es una operación unitaria que sirve para separar un fluido que
contenga altos o bajos contenidos de sólidos, en esta interviene el medio filtrante conocido
como medio permeable el cual tiene una malla que permite retener partículas sólidas
82
acorde al tamaño de las mallas, y así permitiendo la separación y obtención del líquido.
(laboratorio quimico, 2018)
2.2.6.2.Tipos de filtración
2.2.6.2.1. Filtración tipo torta: Este tipo de filtración tiene la peculiaridad de retener el
sólido presente en un fluido la cual no permite que pasen los sólidos, formándose
una torta. (Martín & Salcedo, 2011)
2.2.6.2.2. Filtración tipo lecho profundo: La filtración tipo lecho profundo permite la
obtención de un líquido clarificado y sin presencia de partículas finas,
comúnmente esta filtración utiliza la arena que ayuda a la eliminación de los
sólidos suspendidos, la cual deben de ser removidos a partir de una circulación
inversa. (Martín & Salcedo, 2011)
2.2.6.2.3. Ultrafiltración: Este tipo de filtro separar los sólidos de 5 µm hasta 0.03 µm,
estos filtros son de tipo es tangencial y el medio filtrante son de membranas.
(Martín & Salcedo, 2011)
2.2.6.2.4. Filtro de laboratorios: Esta operación se realiza con papel filtro, este papel es
como un pequeño tamiz, cuyos orificios permiten que el líquido pase dejando
que los sólidos se muestran en la malla llamándolo residuos, esto ocurre debido
a que sus orificios son pequeños (laboratorio quimico, 2018)
2.2.6.2.5. Filtración al vacío: Esta operación se puede dar a nivel industrial, tanto como
a nivel de laboratorio consiste en la utilización de un matraz Kitasato y un
83
embudo Büchner lo que permite el paso del flujo de agua o a su vez se lo puede
hacer con bombas del vacío, aunque este su precio sea superior produce, pero
permite un ahorro de agua. (laboratorio quimico, 2018)
2.2.6.3.Características de los medios filtrantes
Deben tener un elevado nivel de retención para que faciliten la separación
de las partículas
Alta resistencia mecánica y química
Alto nivel de desprendimiento
Capacidad alta de adsorción a sustancias
Resistencia minina a la filtración para el flujo haciendo aumentar el
caudal (PBfiltracion, 2016)
2.2.6.4.Tipos de placas
2.2.6.4.1. Placas filtrantes: Este tipo de placas suelen ser más utilizadas para la operación
de filtro prensado, tienden a ser de forma cuadrada o redonda las cuales tienen
un tamaño de 60 x 60 cm o de 40 x 40 cm, este tipo de placa garantizan la
trazabilidad en el producto con destino a filtrar. (PBfiltracion, 2016)
2.2.6.4.2. Placas técnicas: Este tipo de placas filtros son diseñadas para la separación de
líquidos presentes en disoluciones tales como:
Carga de solidos altas
Viscosidad alta
84
Nivel de retención de partículas media
Este tipo de filtros son usados generalmente como filtración primaria dado a que su
porcentaje de retención es de nivel medio y este produce líquidos con un contenido
de solidos medio, este tipo de filtros se conocen como:
Placa de filtración a partir de desbastantes
Placa de filtración a partir de resinas acrílicas (PBfiltracion, 2016)
2.2.6.4.3. Placas con contenido de polietileno
Este tipo de placas presentan alto contenido de polietileno de alta densidad las cuales
tienen como objetivo:
1. Tienen un menor tamaño de poros y se puede tratar un caudal muy elevado
2. Su filtración presenta una baja Absorción
3. Su filtración presenta una baja adsorción
4. Presentan un alto nivel resistencia en ambientes húmedos
5. Presentan un alto grado de informidades y rigidez
6. Presentan un alto grado de inercia química.
Este tipo de placas también cumplen con la función de placa en serie, la cual permite
la filtración de líquidos de alta viscosidad las cuales son:
1. Filtración de licores filtrados al frio
85
2. Filtración de cosméticos filtrados al frio
3. Filtración de concentrados de jugos de frutas (PBfiltracion, 2016)
2.2.6.4.4. Placas con contenido de carbón activado
Este tipo de placas son las que se utilizan tanto como para la separación de solidos
presentes como para la eliminación de características físicas que son:
1. Color
2. Sabor
3. Olor
Este tipo de filtros son más aplicables para producciones de bebidas, estos filtros se
usan para:
1. Decoloración de vinos
2. Tratamiento a destilaciones
3. Tratamiento de aguas
4. Tratamiento de reactivos químicos (PBfiltracion, 2016)
2.2.7. Destilación
Esta es la operación unitaria que consiste en la trasmisión de calor a líquidos
miscibles presentes en una disolución, hasta que sus componentes comiencen a llegar a la
fase de vapor. Esto ocurre dado a que en la mezcla contiene componentes no volátiles y
el otro son volátiles, luego pasa por un condensador lo cual ayuda a que pierda el calor
producido y pase de su estado gaseoso a estado líquido. (Seijas, 2005)
86
En esta operación unitaria se pueden obtener la separación de las sustancias,
debido a que en el condensador se obtendrá la muestra más volátil y en el balón de
destilación se obtendrá la muestra no volátil, de ser ambos compuestos volátiles la
destilación simple se ve afectador por el rango intermedio de temperatura de ebullición lo
cual al momento de destilar este empezará a producir vapor a una temperatura promedio
haciendo que se obtenga un producto no totalmente separado. (Seijas, 2005)
2.2.7.1. Objetivo de la destilación
1. Separar componentes a partir de su composición volátil (su diferencia de
temperaturas entre el punto ebullición) (Seijas, 2005)
2. Separar de componentes volátiles y los no volátiles. (Seijas, 2005)
2.2.7.2.Tipos de destilación
2.2.7.2.1. Destilación simple
Es la operación unitaria que se utiliza con disoluciones que tengan una diferencia
en su punto de ebullición de por lo menos con un 80% teniendo un rendimiento de
purificación máximo del 95% (instituto politecnico nacional, 2016)
Esta operación debe pasar por un proceso de evaporación en el cual se obtendrá el
vapor del líquido más volátil luego pasa por el condensador obteniendo la separación y
quedando en el balón el que tienen menor punto de ebullición. (Seijas, 2005)
2.2.7.2.2. Destilación fraccionaria
Esta operación unitaria consiste en la separación de componentes con su
compuesto volátil similar debido a eso este tipo de mezclas son complejas, consiste en el
87
que el líquido destilado regresa del condensador y gotea por una larga columna la cual
contiene las placas en serie, el vapor al momento de dirigirse al condensador interaccionan
con el líquido en las placas haciendo un choque térmico, lo cual equivale a una
recirculación, este equipo podría obtener un alcohol con un rendimiento del 96% en su
composición. (Seijas, 2005)
El punto o el parámetro más importante dentro de la destilación fracciones es:
1. Punto de ebullición: consiste en que el líquido comienza a producir vapor
cumpliendo con la acción de hervir, esto ocurre cuando la presión de vapor tiende
a ser igual a la presión ejercida en la atmosférica, llegado al caso en que la presión
atmosférica sea igual a 1 atm, nombrándolo punto norma de ebullición. (Seijas,
2005)
2. Azeótropo: Este se da cuando el vapor tiende la misma composición que el
líquido partiendo de la disolución liquida los cuales deben evaporarse a una
temperatura constante. (Seijas, 2005)
Las partes principales que componen al vino son etanol y agua estos tienden a
formar una disolución azeótropico cuya composición se puede separar a partir de su
punto de ebullición los cuales son 78.3 ͦc del etanol y 100 ͦc que es el del agua.
(Seijas, 2005)
88
2.2.8. Alcohol etílico
El alcohol etílico o también conocido como etanol es un líquido incoloro, el cual
al ser utilizado excesivamente puede causar daño en el organismo o se la puede utilizar
como combustible dependiendo del porcentaje °GL, es decir que si posee un 96 v/v se la
puede utilizar como biocombustible. (Recursos de Autoayuda, 2018)
2.2.8.1.Etimología
El etanol, este nombre fue asignado por U.P.A.C (unión internacional de química
pura) ya que en su estructura posee una molécula con 2 átomos de carbono asignándolo el
prefijo “Et” completándolo con “ano” porque es la unión de sus grupos y finalmente le
asignan el sufijo “ol” la cual forma el nombre científico del alcohol etílico. (Recursos de
Autoayuda, 2018)
2.2.8.2.Conceptos básicos del etanol
1. Etanol: Según la norma INEN 2478, el etanol es un alcohol primario que contiene
2 átomos de carbono. (INEN 2478, 2009)
2. Etanol anhídrido: según la INEN 2478 este producto es obtenido a partir de un
proceso de deshidratación. (INEN 2478, 2009)
3. Etanol anhídrido grado carburante: según la INEN 2478 este producto se lo
utiliza en una mezcla con combustibles líquidos. (INEN 2478, 2009)
89
4. Bebida alcohólica: según la norma INEN 0338 una bebida alcohólica es un
producto que es apto para el consumo humano que es obtenido a partir de la
fermentación, y destilación, (INEN 0338, 1992)
5. Bebida alcohólica destilada: según la norma INEN 0338 una bebida alcohólica
destilada es aquella bebida que se la obtiene a partir de la destilación y/o
rectificación del sustrato que se encuentra fermentado. (INEN 0338, 1992)
6. Bebida alcohólica fermentada: según la norma INEN 0338 esta bebida es aquella
que se obtiene a partir de la fermentación si la utilización del proceso de destilación.
(INEN 0338, 1992)
90
2.2.8.3.Características físicas- químicas del etanol
2.2.8.3.1. Propiedades físicas
El etanol es un líquido incoloro, inflamable, de olor y sabor atractivo, que se puede
disolver en agua y también se puede disolver en disolventes orgánicos. El etanol posee
hasta un 35% de oxígeno en su composición.
Tabla 8: Características físicas del etanol
Parámetros Unidades Valor
Apariencia ---------- Incoloro
Peso molecular g/mol 46.07
Punto de fusión °C -114
Temperatura de ebullición °C 78.5
Temperatura de inflamación °C 13
Temperatura de auto ignición °C 363
Densidad relativa g/cm3 0.79
Presión de vapor mmh a temp. Ambiente 43
Poder calorífico inferior Kj/kg 26.810
Poder calorífico superior Kj/kg 29.670
Numero de octanos Ron,Mon 109/98
Relación estequiometria A/F 9
Fuente: (Fernandez, 2017)
91
2.2.8.3.2. Propiedades químicas
Tabla 9: Características químicas del etanol
Parámetros Unidades Valor
Acidez pKa 15.9
Solubilidad ----- Miscible
Fuente: (Fernandez, 2017)
2.2.8.3.3. Propiedades termodinámicas
Tabla 10: Características termodinámicas del etanol
Parámetros Unidades Valor
Entalpia de vaporización Kj/mol -235.3
Entalpia de liquido Kj/mol -277.6
Fuente: (Fernandez, 2017)
2.2.8.4.Tipos de alcoholes comerciales
Comercialmente existen diferentes tipos de alcoholes que son aplicados en
diferentes áreas, los alcoholes se pueden clasificar en primarios secundarios y
terciarios.
2.2.8.4.1. Alcoholes primarios:
1. Etanol
Dentro de los alcoholes primarios tenemos el etanol que es el componente principal
de las bebidas alcohólicas destocándose entre el porcentaje de alcohol alrededor de
92
un 13% en el vino. El 5% en la cerveza, y en los licores hasta un 50% de alcohol,
también el aguardiente posee alcohol hasta un 70%. Los alcoholes primarios también
se la pueden utilizar industrialmente y domésticamente. (Zapata, 2017)
También se le puede encontrar en otras presentaciones tales como
Alcohol absoluto: este alcohol es 100% pura ya que no está mezclado con
agua, este producto es incoloro, volátil e inflamable, se la utiliza para fines
químicos o medicinales en la elaboración de medicamentos. (Zapata,
2017)
Alcohol desnaturalizado: este alcohol es igual al etanol, lo que lo
diferencias es que contiene un adictivo en donde altera su olor y sabor para
que no sea ingerido por las personas, se lo utiliza como antiséptico y
desinfectante. (Zapata, 2017)
2. Metanol
Otro alcohol dentro de los alcoholes primario se encuentra el metanol, ya que consiste
de un alcohol simple que se la obtiene a partir de la destilación de la madera a
temperaturas baja, en donde reacciona el monóxido de carbono y el hidrogeno. Este
producto se la utiliza para desnaturalizar el etanol y usarlo como adictivo en los
combustibles líquidos también se la usa como anticongelante, disuélvete y
combustible. (Zapata, 2017)
93
2.2.8.4.2. Alcoholes secundarios:
Dentro de los alcoholes secundarios tenemos al alcohol isopropilico, es muy utilizado
en el hogar como un antiséptico y desinfectante, en cambio en el campo de la
medicina se la utiliza para la limpieza de aparatos electrónicos y lentes, ya que es un
producto incoloro, miscible con el agua y también es inflamable. (Zapata, 2017)
2.2.8.4.3. Alcoholes terciarios:
Dentro de los alcoholes terciarios, tenemos al alcohol terbutilico o también conocido
como 2-metil-2propanol, es un producto de olor fuerte, es viscoso, se la utiliza en el
área de odontología como solvente, y en el área de agricultura también como solvente
(biodiesel). (Maldonado, 2011)
2.2.8.5.Usos y aplicaciones del etanol
El uso del etanol dentro de la vida diaria trae beneficios tales como:
2. Cuidado personal
3. Para el hogar
4. Adictivo alimenticios
5. Combustible
(ChemicalSafetyFacts, 2017)
2.2.8.6.Requisitos para la calidad del alcohol etílico
2.2.8.6.1. Grados alcohólicos a 15 ° C: los grados alcohólicos a la temperatura de
15°C se refiere a la concertación en números de volúmenes de alcoholes o
94
etanol que contiene en 100 volúmenes del producto, es decir que el
porcentaje del alcohol en el volumen total corresponde a un grado en la
escala de graduación alcohólica, para indicar este porcentaje se utiliza la
abreviación “% vol”, “acl” o la palabra alcohol. (FISAC, 2010)
2.2.8.6.2. Esteres: los esteres son componente aromático de bebidas destiladas que es
la encargada de dar el aroma característico, para determinar este componente
se utiliza acetato de etilo dando como resultado 600 mg/L de esteres. La
producción y distribución de los esteres depende mucho de la cepa de la
levadura y la temperatura de fermentación, presentados en una cantidad de
0,15% de Esteres. (Lozano, 2014)
2.2.8.6.3. Aldehídos: los aldehídos es un componente volátil aromático que se encarga
de la oxidación intermedia de los alcoholes, presentados en pequeñas
cantidades en el vino con un 0,0005% de aldehídos, este componente ayuda
mucho en la calidad del alcohol etílico. (Medina, 2014)
2.2.8.6.4. Alcoholes superiores: los alcoholes superiores se componen de propanol,
isobutanol, butano, isoamilol y amilol, estos componentes se obtienen a
partir de la desaminacion de los aminoácidos de la levadura para poder
producir nitrógeno amoniacal. Su concentración se estima por debajo de 300
ppm que aporta olores agradables provenientes de la materia prima utilizada.
(Giacomo, 2017)
95
2.2.8.6.5. Metanol: el metanol es un alcohol muy parecido al etanol, pero este
componente no se forma durante el proceso de fermentación sino a partir de
sustancias pécticas (pulpas) considerándole como una sustancia toxica.
(Idvip, 2015)
2.2.8.6.6. Furfural: este elemento es un aldehído aromático que se forma por la
deshidratación de la pentosa en medio ácido y con calor, esto depende de
acuerdo al tipo de bebida al tipo de destilación. (Metas, 2011)
2.2.8.6.7. Congéneres: los congéneres o también llamados impurezas volátiles son los
encargados de dar sabor y aroma que son característicos de la metería prima.
(Coguanor, 2011)
96
2.3. Marco contextual
Ecuador se encuentra en el 3 lugar en la siembra y cosecha de la Guanábana, en la
provincia de Santa de Elena, sur de Manabí y Santo domingo de los Colorados. De acuerdo
a Ventimilla, 2016, la temporada de cosecha es de junio a Noviembre, recalcando que en
el sur de Manabí se encuentra sembrío de la Guanábana, ese es el lugar en donde nos
enfocamos para utiliza como materia prima o biomasa y obtener alcohol etílico.
(Agroindustria, 2001)
La presente investigación se enfoca en el mismo que abarca análisis integral para
determinación el rendimiento y calidad de alcohol etílico. Se calcularán la concentración
alcohólica de dos muestras tales como la Guanábana dulce y la semi acida, en donde se
determinará el punto de ebullición durante la destilación simple y la destilación de vapor
para la obtención del etanol. Para verificar si este alcohol etílico cumple con las
condiciones de un bioetanol o de una bebida alcohólica se la aplica el método del
alcalímetro según Gay- Lussac y Cartier, y así determinar qué tipo de producto es, si es
un bioetanol o una bebida alcohólica al momento de someter la muestra a una
cromatografía de gases y así determinar los parámetros que pide la norma INEN 1675
alcohol etílico. La cual se analizará los datos experimentales en contraste con los de la
norma que corresponde al alcohol etílico que permitan determinar la obtención de un
bioetanol y así alcanzar de producto final.
97
2.4. Marco legal
Para la producción de etanol en el Ecuador el marco legal es cumplir los
reglamentos de la Ley de Gestión Ambiental.
2.4.1. Ley de gestión ambiental
Según el artículo 20 de la ley de gestión ambiental nos indica que cualquier
actividad que conlleve “un riesgo ambiental se debe contar con una licencia respectiva
concedida por el Ministerio del ramo”
2.4.2. Normas INEN aplicadas
La producción de etanol en el Ecuador aumento durante el 2014 ya que es utilizada
como una materia prima para la elaboración de un biocombustible llama actualmente
Ecopais, pero para considerarlo como un bioetanol debe requisitos que piden las normas
INEN, las cuales son:
Tomando en cuenta que según la norma INEN 2478 etanol es aquel alcohol
primario que contiene 2 átomos de carbono. En cambio, el etanol anhídrido es aquel se lea
la obtiene del proceso de destilación. (INEN 2478, 2009)
98
Figura: 10: Requisitos del etanol anhidro grado carburante
Fuente: (INEN 2478, 2009)
Pero para ser un etanol que sirva como un biocombustible debe cumplir los siguientes
requisitos:
Figura: 11: Etanol anhidro con grado carburante desnaturalizado
Fuente: (INEN 2478, 2009)
Según la norma INEN 1695 el alcohol etílico rectificado es aquel producto incoloro
que se obtiene a partir de la destilación y de la rectificación del mosto de la
99
fermentación alcohólica, que luego se la puede utilizar en la producción de bebidas
alcohólica.
En a la siguiente tabla se observará que para la obtención de alcohol etílico rectificado
se requiere de los siguientes requisitos:
Figura: 12: Requisitos del alcohol etílico rectificado
Fuente: (INEN 1675, 2006)
2.4.1. Hojas de seguridad de sustancias químicas
2.4.1.1.límites del componente de acetaldehído
Figura: 13: Límites del componente de acetaldehído
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
100
2.4.1.2. límites del componente Metanol
Figura: 14: Límites del componente Metanol
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
2.4.1.3.Límites del componente del Isopropanol
Figura: 15: Límites del componente del Isopropanol
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
101
2.4.1.4.Límites del componente Isobutanol
Figura: 16: Límites del componente Isobutanol
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
2.4.1.5.Límites del componente Furfural
Figura: 17: Límites del componente Furfural
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
102
2.4.1.6.Límites del componente de n-propanol
Figura: 18: Límites del componente de n-propanol
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
2.4.1.7.Límite del componente de Esteres
Figura: 19: Limite del componente de Esteres
Fuente: (Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
103
2.4.1.8.Límites del componente del Isoamilico
Figura: 20: Límites del componente del Isoamilico
Fuente: ( Instituto Nacional de Seguridad Salud y Bienestar en el Trabajo, 2018)
104
CAPÍTULO III
3. Marco metodológico
3.1.Diseño de la investigación
En el presente proyecto de titulación se realizó a través de cuatro tipos de diseños
de investigación, los cuales se representarán en análisis de investigación cualitativa,
análisis de investigación cuantitativa, análisis de investigación Bibliográfica y análisis de
investigación experimental.
3.2.Investigación bibliográfica
Mediante la respectiva revisión bibliográfica en libros, revistas, artículos
relacionados a los tipos de Guanábana y de la producción de etanol a partir de la
fermentación de glucosa.
3.3.Investigación experimental
Esta investigación se realizó con el fin de determinar si la hipótesis planteada de
la producción de bioetanol de alta calidad a partir de la guanábana sirve como recurso a
otras alternativas para la producción de etanol, aplicando variables en condiciones
controladas para su fermentación y destilación.
3.4.Tipo de investigación
3.4.1. Científico
Determinar cuál es el porcentaje de concentración alcohólica que se puede obtener
durante el proceso de fermentación a partir de la Guanábana.
105
3.4.2. Tecnológica
El reactor anaerobio está construido a partir de un material polímero transparente
que permite observar, verificar y concluir de manera práctica y exacta de cómo se produce
la fermentación y producción del alcohol etílico.
3.4.3. Económica
La finalidad del proyecto pretende a provechar Guanábanas que no cumplen con
las características físicas, que son consecuencias del proceso de cosecha y transportes, ya
que existe una gran pérdida de la misma, para la cual se propone utilizar como materias
primas para la producción de un bioetanol y así generar una nueva fuente de ingresos.
3.4.4. Social
La implementación de este proyecto contribuye al desarrollo social entre la
facultad de ingeniería química y agricultores dedicados al cultivo de Guanábana en forma
endémica, llevando a cabo prácticas que contribuyan al aprovechamiento de este fruto.
3.4.5. Ambiental
Este proyecto es una propuesta de tecnología limpia, cuya producción es
controlada dentro y fuera del reactor y no produce ningún impacto negativo al ambiente.
3.4.6. Métodos teóricos.
Los métodos teóricos son los que se los utilizan para la recolección de datos, los
cuales cumplan con el objetivo de la investigación para desarrollar el marco teórico y la
formulación de la hipótesis y sus fundamentos bibliografías. Los mismos permitirán
contar con los elementos que servirán para confirmar y validar los resultados de la tesis.
Entre estos tenemos: (Ramos, 2008)
106
Método histórico: Este método es el que caracteriza el objetivo de la
investigación el cual lo hace a través del desarrollo y la evolución de la
investigación. (Ramos, 2008)
Método lógico: Este es el método de estudio que se emplea en el plano teórico
de manera primordial y general de su desarrollo y funcionamiento. (Ramos,
2008)
3.4.7. Métodos empíricos.
Este método se lo emplea para la fase experimental, se utilizará en la obtención del
bioetanol a partir de la fermentación anaerobia de la Guanábana aplicando una destilación
así como la evaluación de sus parámetros de calidad y rendimiento. (Ramos, 2008)
3.4.7.1.Métodos Estadísticos. Se utilizará métodos estadísticos descriptivos para:
Gráfica de muestras
Analizar los resultados obtenidos. (Ramos, 2008)
3.4.7.2.Métodos Analíticos. Se utilizará para la determinación y recopilación de cada
uno de los datos obtenidos dentro de la fase experimentación. (Ramos, 2008)
Los métodos Analíticos a emplearse son:
Grados Brix.
pH.
107
Porcentaje volumétrico de alcohol. (Ramos, 2008)
Acidez titulable
Glucosa mediante espectrometría
Índice de madurez
3.5.Diseño experimental
La Guanábana es la materia prima con la que se preparará un mosto para la
fermentación alcohólica bajo condiciones anaerobias y posterior obtención de bioetanol.
El proceso se realizará con dos variedades de Guanábanas una semi ácida y otra dulce.
Previamente la fruta pasará por un proceso de desinfección con una solución de
hipoclorito de sodio a 5 ppm, luego se procederá a separar la pulpa, semillas y cascara,
considerando que la pulpa es la única parte que será sometida a una caracterización física
química en la cual se determinará el pH, porcentaje de humedad, contenido de azúcares
(glucosa y fructosa), acidez titulable, índice de madurez, para luego ser licuada con agua
libre de cloro, la cual se incorporará en un reactor anaerobio de 20 L de capacidad junto
con la levadura Saccharomyces Cerevisiae (1,5g / 1 L de sustrato) para la preparación del
mosto.
Se deberán establecer los parámetros de control de la fermentación como:
temperatura, luz, aire. Este mosto nos servirá para realizar la evaluación del crecimiento
e identificación de la levadura, producción del alcohol, rendimiento del alcohol según la
cantidad de materia prima utiliza, el grado de acidez y el consumo de los azúcares (glucosa
y fructosa) durante el tiempo de fermentación.
108
Previo al proceso de fermentación se utilizará 250ml de mosto para determinar el
crecimiento y concentración de la levadura Saccharomyces Cerevisiae, para dicha
evaluación se utilizará dos agares nutritivos Sabourad dextrose y Potato dextrose en una
disolución de 10-1ul (microlitro) en la que se empleará cajas Petri, una triple muestra de
cada uno y un blanco, posteriormente estas muestras ingresarán a un incubadora a una
temperatura de 30°C. Transcurridas 24 horas de crecimiento, se aplicará el método de
tinción de Gram para la identificación y evaluación del crecimiento de dicha levadura con
ayuda de un microscopio, a la vez una parte del mosto deberá ser filtrada para utilizar
como máximo 2ml de líquido para la concentración del mosto de Guanábana dulce, semi
ácida y combina (dulce y semi ácida). Se empleará un espectrofotómetro GENESIS 10UV
para la elaboración de la curva de crecimiento de un microorganismo con los datos
tomados cada hora durante seis (6).
Durante la fermentación del mosto en el interior del reactor anaerobio se
controlarán los parámetros de pH con 4,5 a 5,5, °Brix y la concentración alcohólica en
°GL hasta que estos datos se encuentre en equilibrio, para luego ser sometida a un proceso
de filtración prensa y una filtración a temperatura de 10°C para separar las partículas
disueltas en el sustrato y así obtener un líquido libre de partículas que no puedan afectar
la destilación, posterior a la filtración se procederá a realizar la destilación controlando
condiciones de trabajo: 78,4°C de temperatura y de 17,4 KPa de presión. El producto
obtenido se caracterizará mediante cromatografía de gases.
109
3.6.Recursos y materiales
3.6.1. Materiales para el cuerpo del reactor
En la siguiente tabla, se presenta los materiales que se empelaron para el diseño y
construcción del reactor anaerobio.
Tabla 11: Materiales para el cuerpo del reactor
Materiales empleados para el tanque anaerobio
Materiales Descripción Cantidad
Tanque de 20 L PVC 3
llave de ¾ in PVC 3
Manguera transparente de ¼ in PET 3
Recipiente de 2 litros Acrílico 3
Malla 10 x 10 cm Metálica 3
Teflón PP 1
Adaptadores de tanque de ¾ in PVC 3
Fuente: (Vasquez & Sánchez, 2019)
3.6.2. Equipos y materiales
A continuación, se presentan los equipos que se utilizó durante el proceso de
obtención del bioetanol.
3.6.2.1.Equipos
Reactor anaerobio de 20 L
110
Destilador simple 80ºC
Destilación rota-vapor 78,4ºC y 17,4 Kpa
Refractómetro de 0 a 20 ºBrix
pH-metro (pH-100 meter)
Equipo de baño maría
Autoclave all american modelo no. 25x.
Incubadora 30ºC
Microscopio leica
Espectrofotómetro GENESYS 10UV
3.6.2.2.Materiales de laboratorio
A continuación, se presenta los materiales de laboratorio que se utilizó durante el
proceso de obtención del bioetanol.
Tabla 12: Materiales de laboratorios utilizados en la obtención del bioetanol
Materiales Cantidad
Probetas graduadas en 100 ml 1
Cajas petris 8
Pipetas 4
Bureta 1
Soporte universal 1
111
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
3.6.3. Reactivos
Tabla 13: Reactivos utilizados en la obtención del bioetanol
Reactivo Cantidad
Saccharomyces
Cerevisiae
1.5 g / 1 litro de sustrato
Metadisulfito de sodio 0.06 g / 1 litro de sustrato
Hipoclorito de sodio 5ppm
Hidróxido de sodio 0,1N 100ml
Solución DNS 100ml
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Matraz Erlenmeyer 4
Pinza y nuez 2
Espátulas 1
Vino-metro 1
alcoholímetro 1
Micro-pipetas 4
Embudo 1
Mechero 1
Placas de vidrio 1
Cámara neubauer 1
Papel filtro 2
Vaso de precipitación 4
Termómetro digital 1
Papel film 1
112
3.6.4. Materia prima
Guanábana (Annona Muricata L.) dulce
Guanábana (Annona Muricata L.) semi ácida.
Levadura Saccharomyces Cerevisiae
3.6.5. Diseño del reactor anaerobio
A continuación, se presenta un diseño frontal del reactor anaerobio
Figura: 21: Esquema frontal del reactor anaerobio
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
113
3.6.6. Descripción del proceso de obtención del bioetanol
3.6.6.1.Recolección y selección de la materia prima
Figura: 22: Materia prima seleccionada
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Las Guanábanas se recolectaron de manera aleatoria, en pleno estado de madurez
fisiológica, cultivadas al sur de la provincia de Manabí del cantón de Jipijapa, donde se
acudió a la compra y selección de la fruta durante la fecha de mayor producción, en el mes
de noviembre.
Cabe señalar que en la presente investigación se hizo uso de la fruta de rechazos
de cosechas debido a la presencia de deformaciones, daños físicos como: golpes, caídas o
cualquier otro tipo de ruptura en la piel de la fruta, para aprovechamiento de las mismas
y presencia de plagas y enfermedades. Se procesaron 2 lotes de 6 kg de pulpa de
guanábana (Annona muricata L.) semi ácida y 6 kg de guanábana dulce.
114
3.6.6.2.Acondicionamiento de la materia prima
Figura: 23: Pulpa de Guanábana
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Los frutos seleccionados se lavaron con agua a temperatura ambiente, con ayuda
de un cepillo, para remover hongos, tierra o cualquier residuo que pudiera presentarse en
su superficie, cuidando de no romperlos. Los frutos enteros se pesaron y se separó la
corteza (pericarpio) de la pulpa (mesocarpio) (Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn, 2007)
3.6.6.3.Procesamiento de la muestra
Los frutos sin corteza fueron pesados para determinar el rendimiento de los
mismos y posteriormente se realizó una caracterización físico-química.
3.6.6.4. Rendimiento de la materia prima
Para la determinación del rendimiento de la pulpa de la Guanábana y la cantidad
de desecho desprendido se utilizó la siguiente formula:
Ecuación 5: Ecuación del rendimiento de la pulpa
115
rendimiento de de la pulpa = 100 ∗𝑀𝑥
𝑀𝑇 (Ec.5)
Ecuación 6: Ecuación del porcentaje eliminado
porcentaje eliminado = 100 ∗𝑀𝑇−𝑀𝑥
𝑀𝑇 (Ec.6)
Donde:
Mx= peso de la pulpa
MT= peso de la fruta
Cálculo para el rendimiento de la Guanábana semi ácida
rendimiento de pulpa = 100 ∗782,26𝑔
940𝑔= 83.21 %
porcentaje eliminado ( semillas y cáscara) = 100 ∗940𝑔 − 782,26𝑔
940𝑔= 16,78 %
Cálculo para el rendimiento de la Guanábana dulce
rendimiento de pulpa = 100 ∗796,36
940= 84,71 %
porcentaje eliminado ( semillas y cáscara) = 100 ∗940g − 796,36g
940g= 15,28 %
3.6.6.5.Caracterización Físico-químico de la pulpa de Guanábana
Se determinaron los siguientes parámetros físico químicos: pH, se utilizó un pH-
metro marca Dr. meter, modelo ph-100, según la norma NTE INEN 389, acidez titulable
según método A.O.A.C. Official Methods of Analysis, 2007, sólidos totales (°Brix) según
116
el método AOAC 22.024 (1990), índice de madurez (se obtuvo del cociente entre el
porcentaje de sólidos solubles o °Brix y el porcentaje de la acidez expresada como ácido
cítrico anhidro), humedad, según lo establecido por la AOAC 22.008 (1990) para frutas,
contenido de azúcares (glucosa y fructosa,).
3.6.6.5.1. Determinación de solidos totales
Los sólidos totales es el contenido de azúcar presente en la fruta con un alto índice
de hidratos de carbono. La degradación de los polisacáridos de las membranas celulares,
ejercen una contribución importante sobre el aumento en contenido de azúcares. Las
pulpas se maceraron para obtener el jugo y hacer la lectura de los sólidos solubles totales
(SST) con un refractómetro con escala 0-32, calibrado con agua destilada, realizando tres
repeticiones de la medida, Se calculó según el método 932.12/90 de la AOAC adaptado.
Con corrección de temperaturas y corrección por acidez (NTC 4086, 1996).
3.6.6.5.2. Determinación de la acidez titubante
La determinación se basa en una reacción de neutralización ácido – base, para lo
cual la muestra se coloca en solución y se titula potenciométricamente con Hidróxido de
sodio 0.1 N, según el A.O.A.C. Official Methods of Analysis (2007), 942.15 (B) (37.1.37).
Se determinó por triplicado en matraces de 125 ml con una muestra de 5g diluida
en 25g de agua destilada, adicionándose 4 gotas de fenolftaleína y homogeneizándose
todos. La mezcla se tituló con Hidróxido de sodio valorado 0.13936N, hasta alcanzar un
pH de 8.3 (vire de fenolftaleína). El porcentaje de acidez se expresó como porcentaje de
ácido cítrico, calculándose con la siguiente fórmula
117
Ecuación 7: Ecuación de grado de acidez titulable
%𝑨𝒄𝒊𝒅𝒆𝒛 =(𝑽)(𝑵)(𝑴𝒆𝒒)
(𝒄)(𝒎)∗ 𝟏𝟎𝟎 (Ec.7)
Donde:
V= volumen de NaOH consumido (ml)
N= normalidad del NaOH (0,1N)
Meq=conversión de equivalencia del 1ml de NaOH 0.1N (ácido cítrico=0,006404)
m= peso de la muestra (g)
c= concentración ideal de NaOH (0,1M)
Cálculos del % acidez de la Guanábana dulce
%𝐀𝐜𝐢𝐝𝐞𝐳 =(20,6)(0,1)(0,0064)
(0,1)(25)∗ 100
%𝐀𝐜𝐢𝐝𝐞𝐳 = 0,53
Cálculos del % acidez de la Guanábana semi ácida
%𝐀𝐜𝐢𝐝𝐞𝐳 =(17,9)(0,1)(0,0064)
(0,1)(25)∗ 100
%𝐀𝐜𝐢𝐝𝐞𝐳 = 0,45
3.6.6.5.3. Índice de maduración
Es la relación simple entre acidez (gr/mL) y porcentaje de sólidos solubles
disueltos, es decir Grados Brix/acidez Este parámetro suele ser un índice muy usado para
evaluar la madurez de los frutos, pues a medida que el fruto madura, la acidez baja, entre
tanto que el porcentaje de azúcares (sólidos solubles) aumenta.
Para la determinación del índice de maduración se utilizó la siguiente formula:
118
Ecuación 8: Formula del índice de maduración
IDM =°Bx
%Ac (Ec.8)
Donde:
°Bx= grados °Brix tomadas con un refractómetro
%Ac= porcentaje de acidez
Cálculos del índice de maduración de la Guanábana dulce
𝐼𝐷𝑀 =17 °𝐵𝑥
0.53%= 32,07
Cálculos del índice de maduración de la Guanábana semi ácida
𝐼𝐷𝑀 =14 °𝐵𝑥
0.45%= 31,11
3.6.6.5.4. Determinación de la Glucosa.
Construcción de la cura patrón para la Glucosa
En la curva patrón de glucosa se graficó la absorbancia con respecto a la
concentración en mg/ml desde el orden cero, primeramente se preparó las disoluciones de
agua destilada con glucosa hasta obtener valores de concentración de 0,2, 0,4, 0,6, 0,8,
1,0, 1,2, 1,4 mg/ml, de las cuales se tomó 1 ml de cada muestra patrón y se lo mezclo con
1ml de solución DNS, aplicando baño maría a una temperatura de ebullición de 100°C
durante 10 min, posteriormente se enfrió rápidamente y se mezcló entre 5 a 10 ml de agua
119
destilada hasta obtener una mezcla uniforme para leer la absorbancia en un
espectrofotómetro UV a 540 nm.
Figura: 24: Curva patrón de la Glucosa
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Lectura de la muestra
Se utilizó la pulpa de la Guanábana tanto de dulce como la semi ácida la cual se
licuó con agua destilada y se filtró para obtener el sobrenadante, el cual posteriormente se
diluyó con agua destilada entre 0,2 y 1 mg de azúcar reductores por ml, luego se extrajo
1 ml de la muestra diluida y se mezcló con 1 ml de solución DNS, se mezcló hasta obtener
una solución uniforme, finalmente se lee el valor de la absorbancia en 540 nm en el
espectrofotómetro y se relaciona con la curva patrón previamente construida, cabe señalar
que para la determinación del contenido de glucosa se utiliza la ecuación de la curva
patrón.
y = 0.0865x + 0.0092R² = 0.9997
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
abso
rvan
cia
(54
0 n
m)
concetraciòn (mg/L)
Curva Patròn de Glucosa
Absorvancia
Lineal (Absorvancia )
120
Calculo del contenido de glucosa de la Guanábana dulce
𝑦 = 0,0865𝑥 + 0,0092
𝑥 =𝑦 − 0,0092
0,0865
𝑥 =2,542 − 0,0092
0,0865
𝑥 = 29,28𝑚𝑔/𝑙
Calculo de contenido de glucosa de la Guanábana semi ácida
𝑦 = 0,0865𝑥 + 0,0092
𝑥 =𝑦 − 0,0092
0,0865
𝑥 =2,254 − 0,0092
0,0865
𝑥 = 25,95𝑚𝑔/𝑙
3.6.6.5.5. Determinación del pH
La medición del pH se basa en la comparación del potencial de la solución
problema con el de un electrodo de referencia, cuyo potencial depende en cada caso de la
concentración de hidrogeniones que posee la solución en la que se sumerge. Para este
ensayo se utilizó la NTE INEN 389:
Para la determinación del pH, se procedió a Calibrar el pH-metro a partir de una
solución de buffer de pH de 7 y buffer de pH 4, por otra parte, se dejó enfriar 75 ml de
pulpa de solución de Guanábana dulce y semi ácida hasta que esta alcanzo una temperatura
de 20ºC, posterior a esto se introdujo el electrodo del pH-metro en la solución de
Guanábana y se procede a titular si la muestra es acida, neutra o base.
121
3.6.6.5.6. Determinación de la humedad
Para la determinación del porcentaje de humedad de la materia prima se utilizó 50
g de pulpa de Guanábana en un crisol, luego se introdujo en un desecador a una
temperatura de 50°C durante 6 horas, la muestra se dejó enfriar en el desecador hasta que
alcance una temperatura ambiente, una vez culminado es tiempo de secado, se pesó la
muestra hasta que la lectura del peso sea uniforme y a partir de esto se determinó el
porcentaje de humedad.
Fórmula utilizada
Ecuación 9: formula del porcentaje de humedad
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =𝑚2−𝑚3
𝑚2−𝑚1∗ 100 (Ec.9)
Donde
M1= peso de pulpa (g)
M2= peso de pulpa más el recipiente a ingresar al secador (g)
M3= peso de pulpa seca más recipiente a una temperatura de 50°C (g)
Calculo del % humedad para la Guanábana dulce
%Humedad =424,6 − 169,9
424,6 − 108,5∗ 100
%Humedad = 80,57
Calculo del % humedad para la Guanábana semi ácida
%Humedad =424,6 − 169,6
424,6 − 108,5∗ 100
%Humedad = 80,67
122
3.6.6.6.Proceso de licuado
Figura: 25: Proceso de licuado
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Debido a la densidad de la pulpa, la misma fue licuada, incorporando agua libre de
cloro, y se obtuvo un el sustrato que servirá para la fermentación, así como para la
preparación del sustrato nutritivo y determinación del crecimiento e identificación de la
levadura.
3.6.6.7.Procedimiento preliminar previo a la fermentación
Figura: 26: mosto preparado para el cultivo masivo
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
123
Para la determinación del crecimiento, identificación y concentración de la
levadura, se mezcló 250 ml del sustrato licuado con la levadura Saccharomyces
Cerevisiae.
3.6.6.7.1. Preparación de AGAR y siembra de Saccharomyces Cerevisiae
Figura: 27: Agares nutritivos
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Para la siembra masiva se preparó una solución con dos tipos de agares nutritivos;
Sabourad Dextrose y Potato Dextrose, las cuales se diluyeron en 100 ml de agua destilada
con 6,5 y 3,9 g de agar nutritivo respectivamente, mezclándola y diluyéndola hasta
obtener una mezcla homogénea, luego cada mezcla de agar se llevó a un baño maría
durante 15 min a una temperatura superior de 100°C, posteriormente las dos muestra de
agares fueron sometido a una esterilización en un autoclave a condiciones controladas
de 15 KPa y a un temperatura de 121°C durante 15 min.
Finalmente, la siembra masiva se realizó en una disolución de 10-1 uL en cajas Petri
con 3 réplicas y una blanca, luego las cajas Petri con el cultivo fueron llevadas a una
incubadora a una temperatura de 30°C.
124
3.6.6.7.2. Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Figura: 28: Método de tinción de Gram
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Para la identificación del crecimiento de la levadura se utilizó el método de tinción
de Gram, este método se lo llevó a cabo dentro de una cámara de seguridad, en donde se
manipularon las cajas Petri con el cultivo que se encontraban en la incubadora después de
haber cumplido las 24 horas de crecimiento, posteriormente con la ayuda de una pinza
previamente esterilizada, se distribuyó el cultivo en un porta objeto, en la cual se procedió
a realiza la tinción con una solución de cristal violeta y safranina con el fin de identificar
las bacterias Gram positivas y Gram negativas. Finalmente, con el microscopio se
identificó la levadura tomada en diferentes resoluciones microscópicas.
125
3.6.6.7.3. Preparación del caldo nutritivo para medir la concentración de la levadura
Saccharomyces Cerevisiae
Figura: 29: Espectrofotómetro UV
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Para la construcción de la curva de crecimiento se utilizaron los sustratos de la
Guanábana dulce, semi ácida y combinadas (dulce, semi ácida), éstas fueron previamente
filtradas, y se colocó máximo 2ml del líquido homogéneo en las celdas del
espectrofotómetro GÉNESYS 10 UV, en el cual se determinó la concentración de la
levadura en unidades de NM, este proceso se realizó por un periodo de 8 horas diarias por
tres días consecutivos.
3.6.6.8. Proceso de fermentación
3.6.6.8.1. Factores que influyen en el crecimiento de la levadura
Es importante considerar los siguientes factores que influirán en el proceso de
fermentación del mosto para que este produzca mayor cantidad de alcohol etílico
estos son:
1. Temperatura: La fermentación requiere temperaturas entre 28 a 30 ℃
2. Luz: La presencia de luz hace que los micros hongos presentes en la levadura
se irriten dificultado la fermentación.
126
3. pH: El pH óptimo para el crecimiento de los microorganismos es desde 4 a 6.
4. °Brix: Se controlan los grados Brix para determinar el consumo y crecimiento
de los microorganismos presente en el mosto para la producción de alcohol.
5. Anaerobio: En estas condiciones la fermentación es más lenta y produce CO2
y alcohol. (Caridad, Norge, & Carmen, 2016)
3.6.6.8.2. Análisis al sustrato en el proceso de fermentación
Durante el proceso de fermentación, al sustrato se caracterizó con un vinó-metro
para obtener el contenido de alcohol en °GL, durante los 12 días hasta que los mismos
valores obtenidos en °GL permanezcan constantes.
3.6.6.9.Proceso de filtración
El sustrato presenta una cantidad considerable de sólidos suspendidos, para ello se
aplicó dos tipos de filtraciones. La primera fue mediante un filtro prensa. La segunda, una
filtración a bajas temperaturas para obtener mayor separación de los sólidos suspendidos
presente en el sustrato.
127
3.6.6.10. Proceso de destilación
3.6.6.10.1. Destilación simple del sustrato filtrado de la Guanábana dulce y semi ácida
Figura: 30: Destilador simple
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Se procedió a montar el equipo de destilación simple (balón, condensador) en el
cual fue separado los alcoholes a partir de su punto de ebullición, controlando la
temperatura del proceso.
3.6.6.10.1.1. Rendimiento del alcohol etílico obtenido de la destilación simple
Se procede a calcular el rendimiento del alcohol etílico obtenido a partir de la pulpa
de Guanábana dulce y semi ácida, la cual se obtuvo con una concentración alcohólica de
44°GL para la semi ácida y 52°GL para la dulce, se determina su rendimiento con la
siguiente formula:
Ecuación 10: formula de rendimiento
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨% =X (ml)
Y (ml)∗ 100 (Ec.10)
128
Donde
X= Alcohol etílico destilado °GL (ml)
Y= Cantidad de mosto filtrada para la destilación (ml)
Calculo del rendimiento del alcohol etílico obtenido de la Guanábana dulce
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 =23,12
500= 5%
Calculo del rendimiento del alcohol etílico obtenido de la Guanábana semi ácida
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 =20,45
500= 4%
3.6.6.10.2. Destilación al vacío del producto de la destilación simple
Figura: 31: Rotavapor
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Se procedió a realizar un enriquecimiento a la concentración alcohólica en un baño
de glicerina con el fin de incrementar los grados alcohólicos del alcohol etílico obtenido
129
de la destilación simple con ayuda de un rotavapor. En este proceso se utilizó la glicerina
debido a que es más estable que el agua y no genera vapor, y así poder controlar la
temperatura de 78,5°C que corresponde al punto de ebullición del etanol, el proceso se
realizó con una presión de 17,4 KPa
3.6.6.10.2.1. Rendimiento del alcohol etílico obtenido de la destilación al vacío
Para el enriquecimiento de la concentración alcohólica del alcohol etílico obtenido
de la destilación simple, fue sometida al proceso destilación al vacío en la que se obtuvo
una concentración alcohólica de 93°GL, para las dos muestras de alcohol, se procede a
obtener el rendimiento con la siguiente formula:
Ecuación 11: Ecuación del rendimiento del alcohol etílico de la destilación al vacío
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨% =X (ml)
Y (ml)∗ 100 (Ec.11)
Donde
X= Alcohol etílico destilado °GL (ml)
Y= Cantidad de mosto filtrada para la destilación (ml)
Calculo del rendimiento alcohólico etílico obtenido de la Guanábana dulce de la
destilación al vacío
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨% =6,47
500= 1,60%
130
Calculo del rendimiento alcohólico etílico obtenido de la Guanábana semi ácida
de la destilación al vacío
𝐫𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨% =5,806
500= 1,16%
3.6.6.11. Cateterización físico-químico del alcohol etílico obtenido
Se procedió a la caracterización físico químico del alcohol etílico obtenido de la
destilación al vacío que son : °GL (determinado mediante el método de Etanol (%v/v
OIML-ITS-90)), y cromatografía de gases (determinado mediante el equipo
cromatógrafo), estos análisis se realiza con el fin de determinar los parámetros de calidad
que pose este producto, con respecto a los °GL se observa los volúmenes que alcohol para
determinar si es aceptable como un bioetanol, en cambio, la cromatografía de gases se lo
realizó con el fin de determinar los componentes presentes en este producto, los cuales
fueron realizados en los Laboratorios de la Fábrica Soderal S.A, los mismos que se
detallan a continuación en el capítulo IV.
131
3.6.6.12. Diagrama de flujo de la obtención de del bioetanol a partir de la
Guanábana
Figura: 32: Diagrama de flujo de la obtención del alcohol etílico a partir de la guanábana
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Despulpado
Licuado
Fermentación
Filtración prensa
Filtracion a bajas temperaturas
Destilación simple
Destilacion al vacio
Metadisulfito de sodio y
Saccharomyces Cerevisiae
Semillas y
cascara
Residuos del
mosto filtrado
Alcohol etílico
93%v/v
Agua destilada
78,4°C
17,4 KPa
Guanábana
(Annona Muricata l)
30°C 4.5-5.5. pH
80°C Alcohol etílico
44°GL, 52°GL
Solidos
disueltos
10°C
Glicerina
132
3.6.6.13. Procedimiento de la investigación
1. Pesar las Guanábanas (Annona Muricata)
2. Separar pulpa, cascara y semillas de las Guanábanas
3. Determinar el rendimiento en función de los pesos de la fruta, semillas y cáscaras
retiradas (Annona Muricata)
4. Determinar los °Brix de la pulpa de la Guanaba (Annona Muricata)
5. Licuar la pulpa extraída de la fruta (Annona Muricata) con agua destilada.
6. Colocar el mosto licuado en el reactor anaerobio.
7. Determinar el pH del mosto, si el mismo se encuentra fuera del rango de 4 a 6
se lo regula con ácido cítrico.
8. Pesar la levadura considerando que por cada litro de mosto de fruta se añade 1.5
gramos de levadura Saccharomyces Cerevisiae
9. Agregar el metadisulfuro en el mosto considerando que por cada litro de mosto
añadir 0.06 gr de metadisulfito de sodio
10. Mezclar el mosto con la levadura y metadisulfito en el interior del reactor.
11. Sellar el reactor asegurando condiciones anaeróbicas.
12. Tomar una muestra del mosto luego de transcurridas 24 horas de fermentación.
13. Enfriar la muestra del mosto hasta una temperatura de 200𝐶
14. Determinar el ° Brix, pH de la muestra del mosto tomada.
15. Filtrar el mosto
16. Determinar el porcentaje de alcohol de la muestra a partir del vino-metro.
17. Montar el equipo de destilación simple (balón, condensado, mechero,
termómetro y vaso de precipitación).
133
18. Destilar el sustrato controlando la temperatura entre el rango de 780𝐶 a 800𝐶
19. Determinar el porcentaje volumétrico de alcohol con un densímetro
20. Caracterizar el alcohol obtenido con cromatografía de gases.
134
CAPÍTULO IV
4. Resultados y análisis
4.1.Rendimiento de la materia prima
Figura: 33: Rendimiento de la pulpa de la Guanábana
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la figura #33 se representa los pesos promedios del fruto de la Guanábana,
(Anona Muricata) y sus partes, en ambas variedades. Ambas variedades tienen pesos
similares. El porcentaje de pulpa y el peso del fruto son inversamente proporcionales al
contenido de semillas, es decir, a mayor número de semillas, mayor será la proporción de
pulpa. Los frutos de la variedad semi-ácida reportan valores del 83,21% en pulpa y 16,78%
en cáscaras y semillas.
16,78%
83,21%
15,28%
84,72%
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Variedad de Guanábana
pe
so d
el F
ruto
Ne
to (
g)
Rendimiento de la pulpa de Guánabana
Cáscara y semillas (Guanábana semi ácida)
peso de la pulpa semi ácida
cáscara y semillas(Guanábana dulce)
Peso de pulpa deGuanábana dulce
135
Los frutos de la variedad dulce reportan valores de 84,72% en pulpa y 15,28% en
semillas y cáscaras. Se observó la diferencia de 1,5% en el contenido de pulpa entre ambas
variedades.
4.2.Caracterización físico química de la materia prima
4.2.1. Caracterización de la Guanábana (Annona Muricata L.)
Tabla 14: Caracterización de la Guanábana (Annona Muricat L.)
Características químicas de la Guanábana (Annona Muricata L.)
Parámetros Guanábana dulce Guanábana semi
ácida
pH 5 4,40
Peso promedio(g) 940 940
Humedad (%) 80,57 80,67
Solidos totales solubles (°Bx) 17 14
Glucosa mg/l 29,29 25,95
Azúcares (fructosa y glucosa)
(%)
15,63 13,54
Acidez titulable (%) 0,53 0,45
Índice madurez (%) 32,07 31,11
Fuente: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la siguiente tabla 14, se presenta los resultados obtenidos de las variedades
estudiadas de las pulpas de Guanábana dulce y semi ácida:
pH: Las pulpas de Guanábana dulce y semi ácida son ligeramente ácidas, el aumento
de pH demuestra la senescencia del producto. Los rangos de pH se ubican en el
intervalo de 4,4 a 5. Sin embargo, los valores de pH obtenidos son superiores a los
descritos por (Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn, 2007). Cabe señalar que el pH
obtenido por parte de estas variedades se encuentra dentro del rango para una
fermentación óptima
136
Peso promedio: el peso promedio de la pulpa de Guanábana dulce como la semi ácida
de las dos muestras fue de 940g, utilizando esta cantidad para la fermentación
anaerobia.
Humedad: El contenido promedio de humedad de las pulpas fue de 80,57% para la
Guanábana dulce y 80,67% semi ácida. Los valores obtenidos son similares a los
reportados por (Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn, 2007).
Solidos totales solubles: Los cuales representan el conjunto de determinados azúcares
(glucosa, fructosa y sacarosa), ácidos orgánicos (ácido málico, ácido cítrico y ácido
succínico), compuestos fenólicos, antocianos, etc. La fruta, tras su recolección,
continúa con sus reacciones metabólicas básicas, entre ellas la respiración, utilizando
como sustrato los azúcares resultantes del hidrólisis de la sacarosa, disminuyendo con
ello los sólidos solubles del fruto, proceso que resulta activo durante todo el periodo de
post recolección. El contenido promedio de solidos solubles encontrados en las
muestras de pulpa de Guanábana dulce fue de 17 °Brix y para la semi ácida fue de
14ºBx. Estos valores son similares y se encuentran dentro del rango de los datos
analizados por (Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn, 2007).
Glucosa: los valores obtenidos de glucosa que presentó la pulpa de Guanábana dulce
y semi ácida fueron de 29,29mg de glucosa/ L de solución y 25,95 mg de glucosa/ L
de solución respectivamente. Durante la maduración, disminuye el contenido en ácidos
orgánicos, ya que estos son convertidos en azúcares, cuando se dice que el fruto está
maduro, el nivel de acidez está bajo, lo cual puede observarse.
137
Azúcares (fructosa y glucosa): la existencia de azúcares (fructosa, glucosa) dentro de
la Guanábana corresponde un elemento importante en el proceso de fermentación
alcohólica para la obtención de un alcohol en forma de etanol, obteniendo 29,29 mg/l
de glucosa , pero según (Vega, 2018) el porcentaje de azúcar en al Guanábana dulce es
del 15,63%, en cambio para la Guanábana semi-ácida 25,95 mg/l, pero según
(Husqvarna, 2017) es de 13,54%.
Acidez titulable: Los valores obtenidos de acidez titulable de las muestras de
Guanábana se ubican en el intervalo de 0,4 – 0,60 %. Similares a los reportados por
(Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn, 2007). El porcentaje de acidez, el cual a lo largo
del experimento presentada variaciones atribuibles a los diferentes grados de
maduración en los cuales la fruta fue analizada al azar.
Índice de madurez: Los valores de índice de madurez de la pulpa de Guanábana dulce
y semi ácida son similares a los reportados por (Ojeda, Coronado, Nava, & Sulbaràn,
2007), encontrándose dentro de los rangos de 25 a 36 %.
138
4.3.Caracterización físico química del proceso de fermentación
4.3.1. Grados Brix en la fermentación alcohólica
Figura: 34: Grados Brix vs tiempo
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la figura #34, se observa la reducción de los sólidos solubles totales durante
proceso de fermentación alcohólica realizando en un reactor anaerobio para la obtención
de etanol, CO2 y agua, durante 12 días de operación. Es así que, en el caso de la
Guanábana dulce existe mayor producción de etanol debido a que inicialmente la
composición fue de 17 °Brix el mismo que descendió hasta 6,5 ° Brix, a diferencia con la
guanábana semi ácida que presentó con una composición de 14 ° Brix, obteniendo un
consumo hasta 5 °Brix, determinando que la muestra de la guanábana dulce presenta un
mayor consumo de fructosa de 10,5 °Brix con respeto a la guanábana semi ácida que tienes
9 °Brix.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SÒLI
DO
S SO
LUB
LE T
OTA
LES
(º B
RIX
)
Tiempo de fermetaciòn (dìas)
SOLIDOS SOLUBLES VS TIEMPO
Guanàbana dulce Guàbana semi àcida
139
4.3.2. Control de pH en la fermentación alcohólica
Figura: 35: Control del pH con respecto al tiempo de fermentación
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la figura #35 se observa la acidez presente en el sustrato, en el reactor anaerobio
duran 12 días de fermentación, reflejando que no existió ninguna variación del pH
durante el proceso, manteniendo un pH óptimo de 4 a 4,5 en la fermentación de las dos
variedades de Guanábana, lo que permitió el crecimiento y propagación de la levadura,
siendo las condiciones de crecimiento en un rango de 4 a 5,5.
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
tiempo de fermentación ( días)
pH vs tiempo
Guánabana semi ácida Guánabana dulce
140
4.3.3. Porcentaje de alcohol producido durante la fermentación alcohólica
Figura: 36: Control del grado alcohólico con respecto al tiempo
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
La concentración alcohólica dentro del proceso de fermentación es uno de los
parámetros principales para control de la concentración de alcohol etílico obtenido a partir
de la materia prima , por tal razón en la figura #36 se presenta la producción del alcohol
etílico que se encuentra en el sustrato durante el proceso de fermentación por 12 días, en
la que se alcanzó una concentración alcohólica de 7°GL a partir de la Guanábana dulce,
debido a la transformación de los azúcares (glucosa y fructosa) de la Guanábana en
alcohol, ya que esta fruta inició con 17 °Brix, en cambio la concertación alcohólica de
la Guanábana semi ácida alcanzó 5°GL,es decir, 2°GL menos respecto a la dulce, la
misma que esta inició con un °Brix de 14.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 2 4 6 8 10 12
con
cetr
ació
n a
lco
hó
lica
(°G
L)
días de fermentación
Grado alcohólico vs tiempo de fermentación
Guánabana semi ácida Guánabana dulce
141
4.4. Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Resoluciones
en
microscopio
Muestra madre ( cultivo sin
levadura Saccharomyces Cerevisiae)
Muestra de cultivo masivo ( cultivo con levadura
Saccharomyces Cerevisiae)
Sabourad Dextrose
Agar
Potato Dextrose
Agar
Sabourad Dextrose
Agar
Potato dextrose
Agar
4X
10X
40X
Figura: 37: Identificación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la Figura #37 se presenta el crecimiento e identificación de la levadura
(Saccharomyces Cerevisiae), en la cual se aplicó dos tipos de cultivos; Potato dextrose
Agar y Sabourad dextrose Agar, a pesar que ambas presentaron excelentes resultados de
142
crecimiento, se obtuvieron mejores resultados en Potato dextrose Agar, transcurridas 24
horas, se observó un incremento masivo de microrganismos de Saccharomyces Cerevisiae
a diferencia de los blancos que no presentaron ningún crecimiento, lo cuales se aprecia en
las diferentes resoluciones con la ayuda de un microscopio.
4.5.Concentración de la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Figura: 38: Control de la concentración de la levadura con respecto al tiempo
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la Figura #38 se representa la curva de crecimiento de la levadura
Saccharomyces Cerevisiae elaborada a partir de las concentraciones en NM, que fueron
obtenidas en un espectrofotómetro GENESYS 10 UV. Las muestras analizadas fueron los
sustratos de Guanábana dulce, semi ácida y la combinación de ambas (dulce y semi ácida)
previamente filtradas. Transcurridas las 24 horas se alcanzó su máximo crecimiento,
cuando transcurrieron 48 horas llegó a su fase de muerte, siendo la Guanábana dulce en
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8 25 27 28 29 30 31 32 33 49 50 51 52 53 54 55 56 57CO
NC
ETR
AC
IÓN
BA
CTE
RIA
NA
(NM
)
TIEMPO (HORAS)
Concentración vs Tiempo
dulce semi ácida combinación
143
la que se obtuvo mayor crecimiento con una concentración de 10,2 NM a diferencia de la
Guanábana semi ácida con una concentración de 9,01 NM, esto se debe a su menor
cantidad de azucares presentes, la cual será la que consuma la levadura para su
crecimiento.
4.6. Rendimiento alcohólico de la Guanábana (Annona Muricata L.)
4.6.1. Rendimiento alcohólico de la Guanábana dulce después de la fermentación
Posterior a la
Fermentación
Destilación
simple a
78,40°C
Destilación
al vacío a
80°C y
17,40 KPa
Rendimiento alcohólico
Mosto de
Guanábana
dulce
filtrado
(ml)
Concentración
alcohólico
(°GL) del
alcohol etílico
filtrado (ml)
Alcohol
etílico
destilado
de 52°GL
(ml)
Alcohol
etílico
Destilado
de 93°GL
(ml)
Rendimiento
del alcohol
etílico de
52°GL
Rendimiento
del alcohol
etílico de
93°GL
500 7,16 23,12 6,47 5% 1,60%
Tabla 15: Rendimiento alcohólica de la Guanábana dulce
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la Tabla #15, muestra los valores obtenidos en cuanto al grado alcohólico y su
rendimiento del alcohol etílico de la Guanábana dulce, en la que obtuvo una contracción
alcohólica de 7.16°GL, en cambio al someter a una destilación simple a una temperatura
de 78,4°C separando los componentes volátiles se obtuvo 23,12 ml de alcohol etílico con
una contracción alcohólica de 52°GL a partir de 500ml de mosto de Guanábana dulce
filtrada con un rendimiento de 5%, al contrario de la destilación al vacío que tiene un
144
rendimiento de 1,6% porque se aplicó una temperatura controlada de 80°C y una presión
de 17,4kpa obteniendo 6,47ml de alcohol etílico con una concentración alcohólica de
93°GL.
4.6.2. Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida después de la
fermentación
Posterior a la
fermentación
Destilación
simple a
78,40 °C
Destilación
al vacío a
80°C y
17,40 KPa
Rendimiento alcohólico
Mosto de
Guanábana
semi ácida
filtrado
(ml)
Concentración
alcohólico
(°GL) del
alcohol
etílico filtrado
(ml)
Alcohol
etílico
destilado
de 44°GL
(ml)
Alcohol
etílico
Destilado
de 93°GL
(ml)
Rendimiento
del alcohol
etílico de
52°GL
Rendimiento
del alcohol
etílico de
93°GL
500 5,05 20,45 5,81 4% 1,16%
Tabla 16: Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la Tabla #16, muestra los valores obtenidos en cuanto al grado alcohólico y su
rendimiento con respecto al alcohol etílico de la Guanábana semi ácida, en la que obtuvo
una contracción alcohólica de 4,05°GL, en cambio al someter a una destilación simple a
una temperatura de 78,4°C separando los componentes volátiles se obtuvo 20,45 ml de
alcohol etílico con una contracción alcohólica de 44°GL a partir de 500ml de mosto de
Guanábana dulce filtrada con un rendimiento de 4%, al contrario de la destilación al vacío
que tiene un rendimiento de 1,1% porque se aplicó una temperatura controlada de 80°C y
145
una presión de 17,4kpa obteniendo 5,81ml de alcohol etílico con una concentración
alcohólica de 93°GL.
4.7. Contracción alcohólica del alcohol etílico de la guanábana (Annona
Muricat L.)
Tabla 17: Concentración alcohólica de alcohol etílico a partir de la Guanábana (Annona
Muricata L.)
Guanábana dulce Guanábana semi ácida
(°GL)
Posterior a
la
fermentación
(°GL) en la
destilación
simple
(°GL) en la
destilación
al vacío
(°GL)
Posterior a
la
fermentación
(°GL) en la
destilación
simple
(°GL) en la
destilación
al vacío
7,16 52 93 5,05 44 93
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la siguiente Tabla #17 indica las concentraciones alcohólicas obtenidas durante
el proceso, a pesar que ambas muestras obtuvieron una concentración alcohólica
aceptable, el grado alcohólico con mayor concentración desde el inicio fue el de la
Guanábana dulce con 7,16°GL, subiendo a 52°GL a partir de la destilación simple,
finalmente llego 93°GL con a la destilación al vacío, esto se debe porque la Guanábana
partió con un porcentaje de azúcares del 15,63%, un índice de madures de 32,07% y
glucosa de 29,29 mg/l que son parámetros que determinan la obtención de un alcohol a
partir de la fermentación, en cambio la Guanábana semi ácida que partió con un
porcentaje de azúcares del 13,54%, un índice de madures de 31,11% y glucosa de 25,95
mg/l para obtener una concertación alcohólica de 5,05°GL con una diferencia del
146
2,11°GL con respecto a la dulce, posteriormente se obtuvo 44°GL a partir de la destilación
simple con una diferencia de 8°GL con respeto a la dulce, pero al someterlo a la destilación
al vacío se obtuvo el mismo grado alcohólico de 93°GL.
4.8. Producción de alcohol etílico en el cantón Jipijapa
Tabla 18: Producción de alcohol etílico en Jipijapa
Guanábanas producida al año 100% 37000 kg.ha-1/año
Guanábanas rechazadas por
transportes y daños físicos
30% 11100 kg.ha-1/año
Producción de pulpa 84% 9324 kg.ha-1/año
Producción de alcohol etílico 1,60% 152164,68 m3/año
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la siguiente Tabla #18 se presenta la producción de alcohol etílico en la
provincia de Manabí en el cantón Jipijapa el cual produce 37000 kg. Ha-1/año de
Guanábana, el cual tiene un rechazado por transportes y daños físicos del 30% de materia
prima, la cual se aprovechó en la producción de alcohol etílico, de acuerdo a los
rendimientos obtenidos sería posible producir un total del 152164,68 m3/año.
147
4.9. Comparación del rendimiento del etanol a partir de Guanábana con otras
materias primas
La siguiente tabla, se representa una comparación de datos de producción de
biomasas más utilizadas en la producción de bioetanol con respeto a la fruta de Guanábana
como materia prima.
Tabla 19: Comparación del etanol a partir de Guanábana con otras materias primas
Fruta Cantidad Brix Producción de
alcohol etílico
Rendimiento °GL
Uva 1tn 15 % 22,7 galones 2,5% 70°GL
Caña 1tn <15-20% 70-80galones 7,69% 96°GL
Guanábana 1tn 14-17% 20,6 galones 1,60% 93°GL
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
Análisis
En la siguiente Tabla #19, se presentan datos bibliográficos como una
comparación con respecto al alcohol etílico producido a partir de Guanábana, en la cual
se observó que a partir de la caña de azúcar se obtiene la mayor producción de alcohol
etílico el cual tuvo un rendimiento de 7,69% con un grado alcohólico de 96°GL, en
comparación con el alcohol obtenido a partir de la Guanábana el cual tuvo un rendimiento
de producción de 1,60% con un grado de alcohol de 93°GL, esto se debe a que el alcohol
obtenido fue a partir de los azúcares que contiene la pulpa de la fruta, sin ninguna adición
de azúcares.
148
4.10. Análisis al alcohol etílico obtenido
4.10.1. Control al alcohol etílico obtenido
Tabla 20: Control del alcohol etílico obtenido
Análisis al alcohol etílico obtenido
Análisis en los laboratorio de la
universidad de Guayaquil
Análisis en los laboratorios de
Soderal
Parámetros Destilación al vacío Destilación al vacío
Sustrato Guanábana dulce Guanábana semi
ácida
Guanábana combina( semi ácida
y dulce
Ensayo físico
químico
Alcohol etílico
Valores del
Porcentaje de
alcohol (°GL)
93.03% V/v 93.01% V/v 93.09% V/v
Condiciones de
medida
15°C 15°C 20°C
Método Alcoholímetro
según Gay-
Lussac y Cartier
Alcoholímetro
según Gay-
Lussac y Cartier
Etanol (%V/v OIML-ITS-90)
Densidad 0.75 g/cm3 0.72g/cm3 0.8185 g/cm3
Temperatura
de densidad
20 °C 20°C 20.02 °C
Densidad ( sin
corrección-visc)
0.75 g/cm3 0.72g/cm3 0.81852 g/cm3
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
149
Análisis
En la siguiente Tabla #20 se presenta los parámetros que se utilizaron con respeto
a la determinación de la contracción alcohólica a partir de la destilación al vacío, ambos
métodos de destilación obtuvieron una contracción de 93°GL con una mínima diferencia
de decimales, este análisis realizaron en los laboratorios de la universidad de Guayaquil
aplicando el método de Alcoholímetro según Gay- Lussac y Cartier a una temperatura de
15°C obteniendo una concentración alcohólica de 93,03°GL para la Guanábana dulce y
un 93,01°GL para la Guanábana semi ácida, al contrario de la destilación la vicio que fue
aplicado en los laboratorios de la fábrica de Soderal con la combinación de la Guanábana
dulce y semi ácida en la que se aplicó el método Etanol (%V/v OIML-ITS-90) que
corresponde la obtención de la contracción alcohólica a mediante la medición de la
densidad obteniendo una concentración alcohólica de 93,09°GL a una temperatura de
20°C y una densidad de 0.8185 g/cm3
150
4.10.2. Componentes del alcohol etílico obtenido
Tabla 21: Componentes del bioetanol a partir de cromatografía de gases
Cromatografía de gases al etanol obtenido
Componentes Resultados
de la
muestra
(mg/ m3)
Porcentaje
(%)
Concentración
media ponderada
en el tiempo
(TWA) * (mg/m3)
Limites
promedios
ponderados en el
tiempo (
STEL)*
(mg/m3)
Acetaldehído 2,20*10-5 6,57 25 46
Metanol 8,75*10-5 1,36 200 250
Isopropanol 4,70*10-1 36,64 200 400
N-propanol 5,64*10-6 10,52 200 250
Esteres 9,45*10-5 1,46 150 200
Isobutanol 2,50*10-5 1,77 50 100
Isoamilico 3,50*10-5 0,99 100 125
Amílico 2,08*10-6 21,87 100 150
Furfural 5,70*10-8 17,7 2 --
*Datos tomados de la Normativa de sustancias peligrosas ( norma de seguridad)
Elaborado por: (Soderal, 2019)
Análisis
En la siguiente Tabla #21 se presenta Una vez obtenido el alcohol etílico se realizó
la cromatografía de gases con el propósito de la separación, identificación y determinación
de los componentes se encuentran en el alcohol etílico obtenido. Los resultados reportan
9 componentes que son: acetaldehídos, metanol, Isopropanol, n-propanol, esteres,
isobutanol, isoamilico, Amilico y furfural, tomando en cuenta que los componentes con
mayor proporción son Isopropanol, N-propanol, Amílico con un porcentaje de 36,64%,
10,52%, 21,87% en cuanto a los componentes con menor proporción se encuentran:
Acetaldehído, metanol, esteres, isobutanol isoamilico y furfural con un porcentaje de
6,57%, 1,36%, 1,46%, 1,77%, 0,99%, 17,7% respetivamente.
151
CAPÍTULO V
5. Conclusiones y recomendaciones
5.1.Conclusiones
Dentro del análisis obtenido de etanol a partir de la fermentación anaeróbica con
Saccharomyces Cerevisiae, de las Guanábanas (Annona Muricata L.), luego de aplicar el
proceso de destilación se logró de esta manera utilizar este residuo orgánico como una
fuente alternativa para la utilización de biocombustible.
1. En cuanto a la caracterización físico química de la Guanábana (Annona Muricata
L), se determinó que ambas variedades se encontraban maduras, con un 32,07%
para la dulce y para semi ácida un 31,11%, además se obtuvo un alto contenido
de azúcares totales de 17°Brix dulce y 14°Brix para la semi acida, estas dos
variedades poseía un pH de 5 para la dulce y 4,4 para la semi ácida, finalmente
las dos variedades presento un rendimiento de pulpa de 84,72% para la dulce y
83,21% para la semi acida.
2. Se determinó que los parámetros de operación aplicados en el proceso de
fermentación, como la temperatura a un 30°C, un pH de 4 a 6, sin luz, sin oxígeno,
contribuyeron a una mayor producción de alcohol y la reproducción masiva de la
levadura Saccharomyces Cerevisiae.
3. De acuerdo a los resultados obtenidos se determinó que el tiempo necesario de
fermentación para que alcance su mayor concentración alcohólica fue a los 12 días
152
este se determinó cada 24 horas analizando los parámetros del contenido cuando
el porcentaje de alcohol sea igual al del día anterior.
4. Según los análisis obtenidos los parámetros de operación para obtener un mayor
porcentaje volumétrico dentro del proceso de destilación. es a una temperatura de
78,4°C y una presión de 17,4 KPa.
5. En cuanto a lo análisis elaborados con anterioridad se determinó el grado
alcohólica previo a la destilación de 7,16ºGL para la dulce y para la semi-ácida de
5,0°GL, luego de la destilación simple para la dulce y semi ácida alcanzaron 52ºGL
y 44ºGL respectivamente, finalmente al aplicar la destilación al vacío se obtuvo
un alcohol de 93ºGL para las dos Guanabanas, con otros componentes resaltado
que los de mayor proporción fueron: Isopropanol, N-propanol, Amílico con un
porcentaje de 36,64%, 10,52%, 21,87% en cuanto a los componentes con menor
proporción: Acetaldehído, metanol, esteres, isobutanol isoamilico y furfural con
un porcentaje de 6,57%, 1,36%, 1,46%, 1,77%, 0,99%, 17,7% respetivamente.
5.2. Recomendaciones
1. Dado a que la guanábana presenta un desperdicio del 30% por daños físicos y
transportes se recomienda como alternativa a la producción de bioetanol a partir
del rechazo de esta fruta
2. Proponer a la industria procesadora y comercializadora de Guanábanas, el
aprovechamiento de la fruta de rechazo desarrollado en la presente investigación
para la producción de bioetanol.
153
3. Determinar la rentabilidad del uso de la fruta de rechazo como bioetanol. Se
recomienda la continuidad de este estudio donde se profundice en los posibles
usos del mismo, sus ventajas y desventajas económicas para la comercialización
dentro de Ecuador como un biocombustible.
154
BIBLIOGRAFÍA
Acevedo, J., & Garcia, a. (2016). Uso de la historia de la ciencia para comprender aspectos de la
naturaleza de la ciencia. Fundamentación de una propuesta basada en la controversia
Pasteur versus Liebig sobre la fermentación. Scielo.
Adison, K. (1980). Tipos de materias primas. Journey To Forever . Obtenido de
http://journeytoforever.org/es/biocombustibles/produccion-casera-etanol/tipos-
materias-primas.cgi
Agro2.0. (2012). Guanábana: Propagación, siembra, manejo de la plantación, combate de malezas,
poda y riego. Agro 2,0.
Agroindustria. (2001). Las pérdidas poscosecha en productos hortícolas. 2000Agro.
Alaminos, N. (2015). Glucólisis, Ciclo de Krebs, Fermentación Alcohólica y Láctica en Levaduras y
Bacterias. Repositorio de Slideshare.
Alba, A. G. (2014). DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE VINAGRE A PARTIR DE MELAZAS
DE REMOLACHA AZUCARERA. Universidad de Caliz.
Andrade, J. (2017). VIVERO EN EL CULTIVO DE GUANÁBANA (Annona muricata L.). revista tierra
Adentro.
Arrazola, G., Barrera, J., & Villalba, M. (2013). Determinación física y bromatológica de la
guanábana cimarrona (Annona glabra L.) del departamento de Córdoba. Scielo.
Ávila, R., Pérez, M., Giménez, A., & Hernández, E. (2012). LA GUANÁBANA: UNA MATERIA PRIMA
SALUDABLE PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS Y BEBIDAS. ResearchGate, 3. Obtenido de
https://www.researchgate.net/publication/327142535_La_guanabana_una_materia_prim
a_saludable_para_la_industria_de_alimentos_y_bebidas
Benites, K. (2011). La annona muricata. Repositorio de Slideshare .
Bonilla, M. (6 de marco de 2016). El productor de guanábana busca mercados en el país. Lideres .
Caamaño, A., Dias, P., & Rodriguez, E. f. (2009). Producción de bioetanol a partir del azúcar de las
frutas. Mexico : Repositorio de la Universida de Anglo Mexicano de Morelos .
Caridad, S., Norge, G., & Carmen, G. (2016). Levadura Saccharomyces cerevisiae y la producción de
alcohol. ICIDCA.
Caro, L. (2018). ¿Qué es la Fermentación Láctica? Proceso y Productos. Lifeder.
Cebaehren. (2013). Bephratelloides maculicollis -Avispa del fruto de Annona spp. Repositorio de
Ordenhymenoptera .
ChemicalSafetyFacts. (2017). Etanol. Repositorio de ChemicalSafetyFacts.
155
Chile Bruers. (2014). DIVERSOS FACTORES QUE AFECTAN LA FERMENTACIÓN- CHILE BRUERS.
Repositorio de Beerheads.
Chinchay, M., Garay, M., Gutierrez, A., & Soto, J. (2017). ELABORACIÓN Y COMERCIALIZACIÓN DE
CÓCTEL DE GUANÁBANA. Perú: Repositorio de la Universidad San Ignacio de Loyola .
Coguanor. (2011). Bebidas alcohólicas destiladas. Ron. Especificaciones.
Contreras, R. (2014). Fermentación acética. La Guia.
Cordis. (2010). La reproducción sexual de las levaduras. Repositorio de Cordis .
Definicion ABC. (2007). Definición de Gemación. Definicion ABC.
Ecuaguanabana. (2018). Guanábana ecuatoriana para el mundo. Repositorio El Productor .
EcuRed. (2007). Fermentación alcohólica. Repositorio de Ecured.
EcuRed. (2010). Guanábana. EcuRed.
encolombia. (2014). Cultivo de Guanábana. Encolombia.
Estrada, D. (2014). Factores fisicoquímicos que afectan el proceso de fermentacion. Repositorio de
Slideshare.
Fajardo, E., & Sarmiento, S. (2007). Evaluacion de melaza de caña de como sustrato para la
produccion de Saccharomyces Cerevisiae. Repositorio de Pontifica Universidad Javeriana .
FAO. (2010). Productos frescos de frutas. Obtenido de http://www.fao.org/3/a-au173s.pdf
(2018). fermentación alcohólica. Repositorio de fermentación alcohólica.
Fernandez, R. (9 de 2017). ESTUDIO DE LA OBTENCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE DIFERENTES
TIPOS DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA. Repositorio de la Universidad Politecnica de
Ingenieria de Minas y Energia .
FISAC. (2010). Graduación alcohólica. Repositorio de FISAC .
Giacomo, D. (2017). ¿Cuántos alcoholes distintos hay en el vino? Repositorio de Vinos y vides .
Gomez, P. (07 de 05 de 2007). GEBER. Repositorio de Geber .
Graviola. (2011). Exigencias del clima y suelo para el cultivo de guanabana. Graviola.
Grazon, N., Kulfas, M., Palacios, J., & Tamayo, D. (2013). Ecolucion del Sector Manufacturero
Ecuatorinoa 2010-2013. INEC, 15.
Guevara, M. (2003). ESTABLECIMIENTO DE VARIABLES CRITICAS, PARÁMETROS DE CONTROL Y
ANÁLISIS EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS DE LA INDUSTRIA LICORERA DE CALDAS.
Repositorio de Universida Nacional de Colombia .
Husqvarna. (2017). GUANÁBANA, LA ESPECIE TROPICAL CON PROPIEDADES SALUDABLES.
Husqvarna. Obtenido de https://www.todohusqvarna.com/blog/guanabana/
156
Idvip. (2015). El metanol en destilados. Repositorio de IDVIP.
Iica, p. (2010). Cultivo de Guanábana (Annona muricata).
INEN 0338. (1992). BEBIDAS ALCOHOLICAS DEFINICIONES. Repositorio de Studylib.
INEN 1675. (2006). ALCOHOL ETILICO RECTIFICADO EXTRANEUTRO. REQUISITOS. Repositrio de
studylib.
INEN 2478. (2009). ETANOL ANHIDRO. REQUISITOS. Repositorio de Studylib.
INEN750. (2013). Productos vegetales y frutas- determinacion de la acidez titulable . Obtenido de
https://www.academia.edu/36881948/NORMA_T%C3%89CNICA_ECUATORIANA_NTE_INE
N-
ISO_750_2013_PRODUCTOS_VEGETALES_Y_DE_FRUTAS_DETERMINACI%C3%93N_DE_LA_
ACIDEZ_TITULABLE_IDT_Primera_Edici%C3%B3n
INEN-ISO1842. (2013). PRODUCTOS VEGETALES Y DE FRUTAS – DETERMINACIÓN DE pH (IDT).
Primera EdiciónFRUITS AND VEGETABLE PRODUCTS – DETERMINATION OF PH Second
Edition DESCRIPTORES: productos agrícolas, productos alimenticios, frutas, vegetales,
productos vegetales y de frut. Obtenido de https://docplayer.es/49005374-Quito-ecuador-
norma-tecnica-ecuatoriana-nte-inen-iso-1842-2013-extracto-productos-vegetales-y-de-
frutas-determinacion-de-ph-idt.html
INIAP. (2014). Guanábana. Iniap .
instituto politecnico nacional. (26 de 1 de 2016). Destilación simple y fraccionada. Repositorio de
Slideshare .
Jara, R. (2013). Determinacion de Metanol en Aguardiente de prodccion artesanal en la provincia
del Azual por el metodo de cromtagrafia de gases. Cuenca: Repositorio de la Universidad
del Azuay.
Jimenes, J., Morales, R., Tejacal, I., Lopez, P., Jimenez, E., Sumaya, M., & Bello, J. (2017). Tópicos
del manejo poscosecha del fruto de guanábana(Annona muricataL.). Revista Mexicana de
Ciencias Agrícolas.
Jorquin. (2017). Fermentacion alcoholica. Slideshare.
Karlita. (2011). FERMENTACION BUTIRICA. Repositorio de Fermentacion Butirica .
laboratorio quimico. (2018). ¿Qué es la Filtración? Repositorio de TP. Obtenido de
https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/procedimientos-basicos-de-
laboratorio/que-es-la-filtracion.html
Lopez, A. (2010). FERMENTACIÓN. Academia.
Lozano, J. (2014). Determinación de ésteres en el aguardiente de orujo. ResearchGate.
Lucas, J. D. (1994). Trasnformaciones quimica, bioquimicas y analisis de vino. Repositorio de platea
pntic.
157
Maldonado, A. (2011). Ter-Butanol. Repositorio de Slideshare.
Marcano, J. (2014). La Guanábana, Annona muricata L.
Mariscal, J. (2011). EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS PARA LAPRODUCCIÓN DE
ETANOL A NIVEL INDUSTRIAL. Obtenido de
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://bdigital.unal.edu.co/479
1/1/8108502.2011.pdf
Martín, & Salcedo. (2011). MECÁNICA DE FLUIDOS Operaciones separación sólido-fluido.
Repositorio de Universidad de Alicate .
Martinez, C., Hernandez, J., Cruz, S., Mendoza, L., Perez, A., Sanchez, S., . . . Villa, C. (23 de 04 de
2017). Filtración Teoria. Scribd.
Medina, G. (2014). BEBIDAS ALCOHOLICAS. Repositorio de Universidad de Antioquia .
Metas. (2011). Pruebas Colorimétricas para. Repositorio de metas .
Moreira, R., & Ardisana, E. (2018). ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LA
GUANÁBANA (ANNONA MURICATA L.) COMO CULTIVO COMERCIAL EN EL SUR DE
MANABÍ, ECUADOR. ResearchGate. Obtenido de
https://www.researchgate.net/profile/Ricardo_Moreira30/publication/322661909_ESTAD
O_ACTUAL_Y_PERSPECTIVAS_DE_DESARROLLO_DE_LA_GUANABANA_ANNONA_MURICA
TA_L_COMO_CULTIVO_COMERCIAL_EN_EL_SUR_DE_MANABI_ECUADOR/links/5a6756ec
aca2720266b5c17c/ESTADO-ACTUAL-Y-PER
Moreno, F. (13 de 1 de 2011). etanol y plantas_de_etanol_en_ecuado. Repositorio de Slideshare.
Morente, M. (2008). DESTILACIÓN. Respositorio de Webcache.
Ojeda, G., Coronado, J., Nava, R., & Sulbaràn, B. (2007). Caracterización fisicoquímica de la pulpa
de la guanábana (Annona muricata L.) cultivada en el occidente de Venezuela. Obtenido
de Researchgate:
https://www.researchgate.net/publication/284705114_Caracterizacion_fisicoquimica_de
_la_pulpa_de_la_guanabana_Annona_muricata_L_cultivada_en_el_occidente_de_Venezu
ela
Ordoñez, P., & Ramirez, R. (2016). Evualuacion Ex post del proyecto "eco pais" en la provincia del
guayas en el peridodo 2010-2014. Repositorio Universidad del Azuay .
PBfiltracion. (12 de 12 de 2016). ¿Qué es la filtración?
Peña, C., & Arango, R. (21 de 11 de 2008). EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL
UTILIZANDO CEPAS RECOMBINANTES DE Saccharomyces cerevisiae A PARTIR DE MELAZA
DE CAÑA DE AZÚCAR . Scielo . Obtenido de
http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v76n159/a16v76n159.pdf
Ramos, E. (01 de 07 de 2008). Genopolis. Repositorio de Gestiopolis .
158
Recursos de Autoayuda. (19 de 2 de 2018). Propiedades del alcohol etílico, usos y riegos.
Repositorio de Recursos de Ayuda .
Rodriguez, J. (2013). Etapas de la glucólisis. Repositorio de Scribd. Obtenido de
https://es.scribd.com/document/164137869/Etapas-de-la-glucolisis
Rosero, J. (2010). fermetacion. SlideShare.
Rosero, M. J. (2012). DESARROLLO DE UNA JALEA DE GUANÁBANA (ANNONA MURICATA L.) CON
POLIDEXTROSA . Obtenido de
http://repositorio.usfq.edu.ec/bitstream/23000/3638/1/102450.pdf
Rosso, D. (14 de 06 de 2017). Historia de la destilación. Repositorio de Scribd .
Santos, J., & Zabala, D. (2016). EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE
RESIDUOS ORGÁNICOS Y SUS DIFERENTES MEZCLAS, GENERADOS EN LA EMPRESA DE
ALIMENTOS SAS S.A.S. Bogotá: Repositorio de la universidad de america .
Seijas, A. (2005). Determinacion del grado alcoholico del vino. Repositorio de la Universidad
Catolica Andres Bello .
Senasa. (2017). La Broca, enemigo silencioso que afecta la producción cafetalera. Repositorio de
Senasa .
Sephu. (2010). CULTIVO DE LA GUANÁBANA. Sephu.
Soderal. (2019). Componentes del alchol etilico . Guayaquil .
Suarez, C., Garrido, N., & Guevara, C. (2016). Levadura Saccharomyces cerevisiae y la producción
de alcohol. ICIDCA.
Tom Volk's Fungi. (2010). Saccharomyces cerevisiae. Repositorio de Bioweb.
Torres, D. (2005). Estudio de la etapa de fermentación alcohólica. Repositorio de la universidad
central Marta Abreu de las villas.
Tortora, G., & Case, B. F. (2007). Introducción a la microbiología. Médica Panamericana.
Tricas, L. (2017). Guanábano (Annona muricata).
Uribe, L. (2007). Caracterización fisiológica de levaduras aisaladas de la filosfera de mora. Bogotá:
Repositorio de la Universidad de Javeriana .
Valdivieso, M. (2006). Obtencion y Caracterizacion de Cepas de Saccharomyces Cerevisiae
superproducto de glutation. Repositorio de Universidad de Granada .
Vasquez, H., & Dacosta, O. (20117). Fermentación alcohólica: Una opción para la producción de
energía renovable a partir de desechos agrícolas. Scielo.
Vasquez, J., & Sánchez, M. (2019). EVALUACION DEL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE ALCOHOL
ETILICO PRODUCIDO DE LA FERMENTACION DE LA GUANABANA (ANNONA MURICATA L.)
CON SACCHAROMYCES CEREVISIAE. Guayaquil.
159
Vasquez, O. (2017). Diseño de una planta piloto para la producción de bioetanol. Repositorio de
Bibling .
Vega, L. (2018). EFECTO ANTIMICROBIANO DEL EXTRACTO DE HOJA Y SEMILLA DE GUANÁBANA
(Annona muricata) EN DIFERENTES CONCENTRACIONES SOBRE Streptococcus mutans.
ESTUDIO COMPARATIVO IN VITRO. Repositorio de la Universida Central del Ecuador .
Viteri, A., Blanco, M., Carbo, R., & Ginovart, M. (2016). Modelización del crecimiento de una
población microbiana en medio líquido y su implicación en el estudio de la morfología
celular a través del análisis digital de imágenes. Repositorio de Universidad Politecnica de
Cataluya .
Werner, M., & Rauhut, D. (2009). https://es.slideshare.net/dianastrada/factores-fisicoqumicos.
Germany : Repositorio de State Research intitute geisenheim.
Zapata, M. (2017). Tipos de Alcoholes Comerciales. Repositorio de Quimicaencasa.
160
ANEXOS
Anexo 1: Materiales utilizados en el proceso de obtención del bioetanol
Figura: 32: Annona Muricata L Figura: 33: Pulpa de Guanábana
Figura: 34: Equipo de licuado Figura: 35: Tanque anaerobio
161
Figura: 36: pH-metro Figura: 37: Vino-metro Figura: 38: °Brix
Figura: 39: filtración con papel filtro Figura: 40: Liquido filtrado
Figura: 41: Destilador simple Figura: 42: Rota vapor
162
Figura: 43: Agares nutritivos Figura: 44: baño maría
Figura: 45: Cámara de seguridad Figura: 46: Cajas petris
Figura: 47: autoclave Figura: 48: Incubadora
163
Figura: 49: Alcohol etílico obtenido figura: 50: determinación de glucólisis
Figura: 51: preparación de la muestra con DNS Figura: 52: carga de muestra
164
Figura: 53: acidez titulable Figura: 54: determinación de la humedad
Figura: 55: cromatógrafo de gases
165
Anexo 2: Datos para el rendimiento del alcohol etílico
Rendimiento alcohólico de la Guanábana dulce
Tabla 22: Rendimiento alcohólico de la Guanábana dulce
GUANÁBANA DULCE
Posterior a la
fermentación
Destilación
simple a 78°C
Destilación al
vacío a 80°C y
17,4 KPa
Rendimientos
Número
de
muestras
filtradas
Alcohol
etílico
filtrado
(ml)
Concentració
n alcohólica
del alcohol
etílico
filtrado (°GL)
(ml)
Alcohol etílico
destilado de
52°GL (ml)
Alcohol etílico
Destilado de
93°GL (ml)
Rendimie
nto del
alcohol
de 52°GL
Rendimi
ento del
alcohol
de
93°GL
1 500 7,09 23,98 6,79 0,05 0,014
2 500 7,08 22,98 5,88 0,05 0,012
3 500 7,08 23,78 6,99 0,05 0,014
4 500 7,5 20,98 6,9 0,04 0,014
5 500 7,05 23,89 5,79 0,05 0,012
Promedio 500 7,16 23,122 6,47 5% 1,6%
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
166
Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida
Tabla 23: Rendimiento alcohólico de la Guanábana semi ácida
GUANÁBANA SEMI ACIDA
Posterior a la
fermentación
Destilación
simple a 78°C
Destilación
al vacío a
80°C y 17,4
KPa
Rendimientos
Número
de
muestras
filtradas
Alcohol
etílico
filtrado
(ml)
Concentración
alcohólica del
alcohol etílico
filtrado (°GL)
(ml)
Alcohol etílico
destilado de
44°GL
Alcohol
etílico
destilado de
93 °GL
Rendimiento
al 44°GL
Rendimiento
al 93°GL
1 500 5,06 22,09 5,76 0,04418 0,01
2 500 5,01 20 4,89 0,04 0,01
3 500 5,05 19,98 6,96 0,03996 0,01
4 500 5,1 19,8 5,79 0,0396 0,01
5 500 5,04 20,4 5,63 0,0408 0,01
promedio 500 5,052 20,454 5,806 4% 1,1%
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
167
Anexo 3: Resultados del bioetanol obtenidos de Soderal
Resultaos del alcoholímetro de la primera destilación
168
Resultados de la segunda destilación de la Guanábana combina
Para el densímetro se utilizó 40ml de etanol obtenido de la segunda destilación por arrastre
de vapor de la combinación de los sustratos de la Guanábana dulce y semi ácida para
determinar el grado alcohólico, este análisis se realizó en el laboratorio de la industrial de
Soderal.
Resultado de la cromatografía de gases
169
170
Anexo 4: balance de energía en la destilación simple
A continuaciones, se presenta un script realzado en Matlab sobre temperatura a la que
llega durante la destilación simple
Control del proceso de destilación
Energia en el balon Energia en el condesador
Control de temperatura del balon de
destilacion
Control de temperatura del condensador
Descirpcion: en los siguientes graficos se determinó el tiempo necesario para la producción de
etanol gaseoso en el cual se calentara con vapor de agua, en el cual se comenzara la producción de
etanol gaseoso a partir de los 1,05min esto se determinó con valores a escala de laboratorio, en
cambio para la producción de etanol liquido en el cual se perdio el calor producido, en el cual se
comenzara la producción de etanol líquido a partir de los 2,13 min.
Figura: 39: Balance de energía en la destilación simple
Elaborado por: (Vasquez & Sánchez, 2019)
