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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Sede Santo Domingo
FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y SISTEMAS DE GESTION
Tesis de grado previo a la obtención del título de:
INGENIERO AGROINDUSTRIAL, MENCIÓN EN ALIMENTOS
“BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE (Ipomoea batata)
UTILIZANDO DOS ESPECIES DE LEVADURAS (Saccharomyces ellipsoideus y
cerevisiae)”
Estudiante:
JONATHAN PATRICIO CASTRO RUIZ
Director de Tesis
ING. ELIZABETH TACURI TROYA
Santo Domingo de los Tsáchilas – Ecuador
MAYO - 2015
ii
BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE (Ipomoea batata) UTILIZANDO
DOS ESPECIES DE LEVADURAS (Saccharomyces ellipsoideus y cerevisiae)
Ing. ELIZABETH TACURI
DIRECTOR DE TESIS
APROBADO
Ing. Daniel Anzúles
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Dr. Xavier Caisaguano
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Ing. Alejandro Bermudez
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
Santo Domingo,………de……..…….del 2015.
iii
El contenido del presente trabajo está bajo la responsabilidad del autor.
Jonathan Patricio Castro Ruiz
C.I. 120627263-3
Nombre Apellido
C.I.
Autor: JONATHAN PATRICIO CASTRO RUIZ
Institución: UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL.
Título de Tesis: “BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE
(Ipomoea batata) UTILIZANDO DOS ESPECIES
DE LEVADURAS (Saccharomyces ellipsoideus y
cerevisiae)”.
Fecha: MAYO, 2015
iv
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Sede Santo Domingo
INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS
Santo Domingo,……..de………….del 2015.
Ing. DANIEL ANZÚLES
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Estimado Ingeniero.-
Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo investigativo realizado por el
señor: CASTRO RUIZ JONATHAN PATRICIO, cuyo tema es: “BEBIDA
ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE (Ipomoea batata) UTILIZANDO DOS
ESPECIES DE LEVADURAS (Saccharomyces ellipsoideus y cerevisiae)” ; ha sido
elaborado bajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, por lo cual autorizo su
respectiva presentación.
Particular que informo para fines pertinentes.
Atentamente.
Ing. ELIZABETH TACURI
DIRECTOR DE TESIS
v
DEDICATORIA
Dedico esta tesis a Jehová, a mis amigos, y familia, quienes fueron un gran apoyo
emocional durante el tiempo en que desarrollaba esta tesis.
A mis padres quienes me apoyaron todo el tiempo de manera incondicional.
A la persona que sin duda será mi compañera de toda la vida quien me apoyó y alentó para
continuar, cuando parecía que me iba a rendir, por estar molestando y fastidiando hasta
mas no poder para cerrar este capítulo de mi vida, por ser ese aliento de vida cuando más
lo necesitaba aun en las peores situaciones siempre estuvo ahí para apoyarme de una
manera u otra hizo esto posible.
A todos los Ingenieros quienes me formaron academicamente al Ing. Bermúdez, Ing.
Crespin, Dr. Caisaguano, Ing. Burbano, Dra. Martinez, Ing. Anzules, que considero son la
base de la carrerra quienes nunca desistieron al enseñarme, aun sin importar que muchas
veces no ponía atención en clase, a ellos que continuaron depositando su esperanza en mí
y ser apoyo tanto académico como en lo personal compartiendo sus experiencias, para
hacer de este individuo alguien mejor.
En especial a mi directora y calificadores quienes estudiaron mi tesis y la aprobaron.
A todos los que me apoyaron para escribir y concluir esta tesis.
Para ellos es esta dedicatoria de tesis, pues es a ellos a quienes se las debo por su apoyo
incondicional siempre van a estar en mi mente y en mi corazón
Jonathan Patricio Castro Ruiz
vi
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Jehová por brindarme sabiduria para el dia a dia, por guiarme por el camino
del bien para poder culminar con éxito una etapa más de mi vida, y asi poder servir a la
sociedad con mis conocimientos, para el progreso del país y de mi familia.
Agradezco a mi querido padre Henry que ha sido ejemplo de orgullo y perseveracia, a mi
adorada madre Silvia que supo criarme con valores suficientes para saber elegir, por
mostrarse siempre luchadores y leales conmigo por estar en todas las circunstancias de mi
vida.
A mis queridos hermanos Luis y Kerly quienes siempre son el motivo que me impulsa a
seguir adelante por enseñarme a ser tolerante y paciente cuando debo serlo.
A mi directora Ing. Elizabeth por no perder las esperanzas y las ganas de terminar esta
investigación para poder concluir con esta etapa de mi vida, por brindarme su apoyo
incondicional.
Y claro no podria faltar las tres piezas mas importantes de mi vida, mi esposa Yessenia, y
mis dos hijas Alessandra y Patricia son ellas la razon por la cual sigo adelante cada dia y
cada obstáculo que se presente a diario no es mas que algo insignificante, solamente
cuando eres padre te das cuenta del verdadero significado de la palabra amor y gracias a
ellas tengo motivos suficientes para avanzar y no rendirme ante nada, definitivamente son
mi inspiracion.
Jonathan Patricio Castro Ruiz
vii
INDICE DE CONTENIDO
TEMA PAG.
Portada...................…………………………………………………………………....i
Sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal……………………………ii
Responsabilidad del autor ......................................................................................... ivii
Informe del Director de Tesis ...................................................................................... iv
Dedicatoria .................................................................................................................. vi
Agradecimiento ........................................................................................................... vi
Índice…. ..................................................................................................................... xii
Resumen Ejecutivo ..................................................................................................... xv
Executive Summary…………………………………………………………………xvi
CAPITULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Planteamiento del problema ............................................................................ 1
1.2. Formulación del problema ................................................................................ 2
1.3. Justificación ...................................................................................................... 3
1.4. Alcance ............................................................................................................. 4
1.5. Objetivos .......................................................................................................... 4
1.5.1. Objetivo general ................................................................................................ 4
1.5.2. Objetivos específicos ......................................................................................... 4
1.6. Hipótesis ............................................................................................................ 5
viii
CAPÍTULO II
REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Antecedentes ................................................................................................... 6
2.2. Fundamentos Teoricos .................................................................................... 7
2.2.1. Camote ............................................................................................................. 7
2.2.2. Origen .............................................................................................................. 8
2.2.3. Levaduras ...................................................................................................... 12
2.2.4. Saccharomyces .............................................................................................. 12
2.2.5. Saccharomyces Cerevisiae ............................................................................ 13
2.2.6. Saccharomyces Ellipsoideus ......................................................................... 14
2.2.7. Enzimas ......................................................................................................... 14
2.2.8. Hidrólisis ....................................................................................................... 15
2.2.9. Alfa Amilasa. ................................................................................................. 16
2.2.10. Fermentacion Alcoholica .............................................................................. 17
2.2.11. Factores que influyen en el proceso Fermentativo. ....................................... 18
2.2.12. Destilacion Alcoholica .................................................................................. 18
2.2.13. Rectificación .................................................................................................. 20
2.2.14. Alcohol Etílico ............................................................................................... 21
2.2.15. Industrialización de productos y subproductos ............................................. 21
2.2.16. Bebida Alcoholica ......................................................................................... 22
2.2.17. Etanol ............................................................................................................. 22
2.2.18. Metanol .......................................................................................................... 23
2.2.19. Aldehidos y Esteres en el acohol ................................................................... 23
2.2.20. Alcoholes Superiores ..................................................................................... 23
2.2.21. Acidez Total .................................................................................................. 24
2.2.22. Grado Alcoholico .......................................................................................... 24
2.2.23. El Alcohol y su influencia ............................................................................. 24
2.2.24. Aspectos Negativos del alcohol en la sociedad ............................................ 25
2.2.25. Aspectos Positivos del Alcohol en la salud ................................................... 25
ix
CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Sitio del estudio ............................................................................................. 26
3.1.1. Ubicación en el tiempo .................................................................................. 26
3.2. Equipos .......................................................................................................... 26
3.2.1. Materiales ...................................................................................................... 26
3.2.2. Materia Prima ................................................................................................ 27
3.2.3. Aditivos ......................................................................................................... 27
3.3. Diseño experimental ...................................................................................... 27
3.3.1. Unidad experimental ..................................................................................... 27
3.3.2. Tratamientos ................................................................................................... 27
3.3.3. Factor de estudio ............................................................................................ 28
3.3.4. Programa y modelo estadístico ....................................................................... 29
3.3.5. Metodo Estadistico ......................................................................................... 29
3.4. Medicion de Variables de respuesta ............................................................... 30
3.5. Manejo del experimento ................................................................................. 30
3.5.1. Elaboracion del producto ................................................................................ 30
3.6. Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de una bebida alcohólica a
partir de camote (Ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces
ellipsoideus y cerevisiae) a nivel de laboratorio. ....................................................... 32
3.7. Diagrama de flujo cuantitativo para la elaboración de una bebida alcohólica a
partir de camote (Ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces
ellipsoideus y cerevisiae) a nivel piloto. .................................................................... 34
3.8. Descripción del proceso industrial .................................................................. 38
3.9. Balance de energia del destilador a nivel de laboratorio ................................. 39
3.10. Balance de energia del destilador a nivel piloto .............................................. 40
3.11. Costo de produccion a nivel de laboratorio ..................................................... 41
x
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Rendimiento de alcohol en cada especie de levadura. .................................... 42
4.2 Comparación de solidos totales finales en las diferentes levaduras ................ 49
4.3 Comparación de destilado en las diferentes levaduras .................................... 53
4.4. Análisis de alcoholes superiores de la bebida alcoholica de camote. ............. 59
4.5. Análisis sensoriales de la bebida alcóholica del camote ................................. 62
4.6. Eleccion del mejor tratamiento ........................................................................ 66
4.7. Tipo de bebida alcoholica según norma INEN ............................................... 67
4.8. Rendimiento del producto ............................................................................... 68
4.9. Balance de materia .......................................................................................... 69
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones ................................................................................................... 71
5.2. Recomendaciones ............................................................................................. 73
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 74
ANEXOS ........................................................................................................................ 76
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Producción nacional de camote, en promedio anual del periodo 2000 – 2009 10
Tabla 2. Estimación de la producción de camote en el Ecuador en el año 2009 ............ 11
Tabla 3. Condiciones de operación en las etapas de licuefacción y sacarificación ........ 16
Tabla 4. Factores que influyen en el proceso de fermentación ...................................... 18
Tabla 5. Factores y niveles en estudio tomados en cuenta para la fase experimental de la
obtención de una bebida utilizando camote morado ........................................................... 28
Tabla 6. Modelo estadístico ............................................................................................ 29
Tabla 7. Medición de Variables ...................................................................................... 30
Tabla 8. Ficha técnica de las Enzimas ah utilizar. .......................................................... 38
Tabla 9. Balance de energia a nivel de laboratorio......................................................... 39
Tabla 10. Dimensiones del equipo de destilacion ............................................................ 40
Tabla 11. Cuadro de costo de un litro de vodka de camote .............................................. 41
Tabla 12. Análisis químico del alcohol obtenido & variedad de levaduras y brix ........... 42
Tabla 13. Analisis de alcoholes superiores al blanco de la levadura ellipsoideus............ 59
Tabla 14. Analisis de alcoholes superiores al blanco de la levadura cereviseae .............. 60
Tabla 15. Analisis de alcoholes superiores de 30°Brix de la levadura ellipsoideus ......... 61
Tabla 16. Balance de masa para la elaboración de una bebida alcohólica de camote ...... 69
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Camote ............................................................................................................... 8
Figura 2. Taxonomía del Camote ...................................................................................... 9
Figura 3. Levadura Saccharomyces spp .......................................................................... 12
Figura 4. Levadura Saccharomyces Cerevisiae ............................................................... 13
Figura 5. Levadura Saccharomyces Ellipsoideus ............................................................ 14
Figura 6. Energia de activacion de una reaccion con enzima y sin enzima .................... 15
Figura 7. Reacción de Fermentación Alcohólica ............................................................ 17
Figura 8. Columna de Destilación ................................................................................... 19
Figura 9. Columna de Rectificación ................................................................................ 20
Figura 10. Estructura molecular del Etanol ....................................................................... 21
Figura 11: Diagrama de flujo cualitativo de la elaboración de una bebida alcohólica de
camote .................................................................................................................................. 33
Figura 12. Diagrama de flujo cuantitativo de la elaboración de una bebida alcohólica a
nivel piloto. .......................................................................................................................... 37
Figura 13: Alcohol obtenido & variedades de levaduras y brix ........................................ 43
Figura 14. Efecto de las enzimas alfa - amilasa y glucoamilasa en el rendimiento de
azucares fermentables .......................................................................................................... 45
Figura 15. Comparación del volumen de alcohol obtenido con los días de fermentación a
diferentes concentraciones de °Brix con la levadura Saccharomyces cereviseae .............. 46
Figura 16. Comparación del volumen del etanol en distintos días de fermentacion de la
levadura Saccharomyces ellipsoideus ................................................................................. 48
Figura 17. Valor de Solidos Totales con días de fermentacion de la levadura
Saccharomyces cerevisiae ................................................................................................... 49
Figura 18. Valor de SST vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces
ellipsoideus .......................................................................................................................... 51
Figura 19. Valores del destilado vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces
cereviseae............................................................................................................................. 53
Figura 20. Valores del destilado vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces
ellipsoideus .......................................................................................................................... 55
Figura 21. Analisis químico del alcohol obtenido ............................................................ 57
xiii
Figura 22. Comparación del aroma de los diferentes tratamientos. ................................. 62
Figura 23. Comparación del sabor de los cuatro tratamientos. ........................................ 63
Figura 24. Comparación de la textura entre los diferentes tratamientos. ......................... 64
Figura 25. Comparación del color entre los diferentes tratamientos. ............................... 65
Figura 26. Comparación entre los diferentes tratamientos ............................................... 66
Figura 27: Requisitos del Vodka ...................................................................................... 67
Figura 28. Dimensiones del Calentador ......................................................................... 126
Figura 29. Dimensiones del calentador y el serpentín .................................................... 128
Figura 30. Dimensiones del cuerpo del Intercambiador ................................................. 131
Figura 31. Dimensiones de los diferentes pisos de la torre de enfriamiento .................. 140
xiv
ANEXOS
ANEXO 01: Cuadro de costo (un litro) de bebida alcoholica de camote.
ANEXO 02: Balance de masa de la elaboracion de una bebida alcoholica a partir de
camote (ipomoea batata) utilizando dos variedades de levaduras (saccharomyces cerevisiae
y saccharomyces ellipsoideus) a nivel piloto.
ANEXO 03: Balance de energia del proceso para la elaboracion de una bebida alcohólica a
partir de camote (ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces
ellipsoideus y cerevisiae) a nivel de laboratorio.
ANEXO 04: Balance de energia del proceso para la elaboracion de una bebida alcohólica a
partir de camote (ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces
ellipsoideus y cerevisiae) a nivel piloto.
ANEXO 05: Encuesta realizada a los estudiantes de la universidad tecnologica equinoccial
ANEXO 06: Analisis de alcoholes superiores de la bebida alcohólica a partir de camote
(ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces ellipsoideus y
cerevisiae).
ANEXO 07: Fotografias de la elaboracion de una bebida alcohólica a partir de camote
(ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras (saccharomyces ellipsoideus y
cerevisiae).
ANEXO 08: Etiqueta
ANEXO 09: Plano del destilador
xv
RESUMEN
En la actualidad Ecuador importa gran cantidad de bebidas alcoholicas, a precios
totalmente altos debido a todos los impuestos que hoy en dia existen. Lo que genera un
mayor costo para el consumidor. En nuestro pais existen pequeñas empresas que se
dedican a la fabricacion de bebidas alcoholicas destiladas (aguardiente), Por lo que en esta
investigacion se logró elaborar una bebida alcoholica destilada (vodka) a partir del camote
morado(Iponomea Batata).
Se realizó la presente investigacion en la provincia de Santo Domingo de los Tsachilas,
en la Universidad Tecnologica Equinoccial – Galpon Agroindustrial,los resultados se
tabularon utilizando el programa estadistico Design Expert para obtener el mejor
tratamiento en cuanto a grados alcoholicos, volumen alcanzado y valores minimos de
metanol y alcoholes superiores permitidos por la norma INEN 369:2013. Con una unidad
experimental de ocho litros con tres repeticiones por analisis.
Existieron diferencias entre los tratamientos en cuanto a su produccion de alcohol,
metanol, alcoholes superiores y acidez, pero todos estos valores se encuentran dentro del
rango establecido por la norma INEN.
Mediante el programa estadistico y las cataciones que se realizaron al panel semi –
entrenado de la Universidad Tecnologica Equinoccial se determino que el mejor
tratamiento es el numero 8 (20 dias de fermentacion x 30°brix x Levadura Saccharomyces
ellipsoideus).
Los analisis quimicos dieron como resultado: 64°GL; 33.75 mg/100cm3 de acidez; 1.37
mg/100cm3
de alcoholes superiores y <0,01 mg/100cm3
de metanol, dando como
resultado una bebida totalmente apta para el consumidor.
Palabras claves: Saccharomyces ellipsoideus, camote, acidez, alcoholes superiores.
xvi
EXECUTIVE SUMMARY
At present, Ecuador imports large number of alcoholic beverages, at completely high
prices due to all the taxes that nowadays exist resulting in a higher cost to the consumer. In
our country there are small businesses that are engaged in the manufacture of distilled
alcoholic beverages (liquor). This research shows how a distilled alcoholic beverage
(vodka) was prepared from the purple sweet potato (Iponomea Batata).
This research was carried out in the province of Santo Domingo de los Tsáchilas, at the
Universidad Tecnologica Equinoccial - agro-industrial warehouse using statistical program
Design Expert to get the best treatment with regard to alcoholic and minimum values of
methanol and higher alcohols permitted by the INEN 369:2013 with an experimental unit
of eighth liters with three replicates per analysis.
Differences between the treatments were observed as for its alcohol production, methanol,
and higher alcohols acidity, but all these values are inside the status established by the
standard INEN.
Through the statistical program and the tastings that were carried out at the semi panel -
trained of the Universidad Tecnológica Equinoccial, it was determined that the best
treatment is the number 8 (20 days of fermentation x 30 °Brix x yeast Saccharomyces
ellipsoideus)
The chemical analysis resulted: 64 °GL; 33.75 mg/ 100cm3 of acidity; 1.37 mg/ 100cm3 of
higher alcohols and 0.01 mg/ 100cm3 of methanol, giving as a result a drink entirely
suitable for the consumer
Key words: Saccharomyces ellipsoideus, sweet potato, acidity, higher alcohols
1
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Planteamiento del problema
Según el (INIAP, 2008) el camote es un tuberculo que presenta multiples beneficios entre
estos el facil cultivo y su versativilidad, es poco utilizado en nuestro medio para fines
industriales, la principal razon es que no se cuenta con los medios y tecnologias suficientes
para industrializarlo
(MAGAP, 2012) La poca produccion y falta de tecnologia han provocado que el camote
morado unicamente se comercialice en su estado natural, muchas veces debido a la falta de
conocimientos las plantaciones de camote han sido tratadas como alimento para ganado.
Debido a la problemática planteada, se considera necesaria la aplicación de una tecnologia
que permita elaborar una bebida alcoholica aplicando dos especies de levaduras utilizando
como materia prima el camote morado y de esta manera generar beneficios, siendo el
principal la generacion de nuevas fuentes de empleos e ingresos, aprovechamiento de un
tuberculo como el camote morado que es considerado amigable con el medio ambiente
puesto que no necesita de mayor cuidado, control extremo con plagicidas e insecticidas,
ademas de ser resistente a las distintas condiciones climaticas del Ecuador
El camote morado es idoneo para la obtención de bebidas alcoholicas (etanol) debido a que
en su composicion posee almidon que hidrolizado es facilmente fermentable para
posteriormente ser destilado.
2
1.2. Formulación del problema
Según el (INIAP, 2008) en el Ecuador existe una produccion de camote reportada en 2014
que ha sido llevada a cabo en la Estacion Experimental de Portoviejo que desde hace 5
años esta impulsando el cultivo, el mismo que reportó una produccion de 9,7 toneladas y
de 1030 hectareas cultivadas, la provincia de Manabí es la mayor productora de camote
con 399 hectáreas y va en aumento.
Las variedades introducidas en nuestros medios son los camotes de color anaranjado que
tienen altos contenidos de vitamina E que ayudan a tener una mejor visión, asi como los
camotes de color morado que tienen antioxidantes que ayudan a prevenir el cáncer.
Se han realizado investigaciones de obtencion de alcohol a partir de tuberculos como la
papa realizado por la Ingeniera (Tirira Chulde, 2005), asi como de la yuca realizado por
Hader Castaño Peláez 2010, es por ello que este tuberculo que se esta iniciando su
produccion y que no cuenta con tecnologias que permitan la transformacion en
subproductos es una buena alternativa para la produccion de una bebida alcoholica, por sus
alto contenido de carbohidratos 20,1%, almidones 12,7 asi como azucares fermentables
propios del comote morado, lo que permitiria aumentar el desarrollo socio-economico, ya
que actualmente los impuestos de importaciones han elevado el costo de bebidas entre
otros esta investigacion ayudara a fomentar la produccion de alcohol en el pais, con la cual
tendriamos una bebida de calidad y a un precio razonable para los consumidores.
Roberto Moncayo, presidente de la empresa Prodalec esta haciendo alianzas con los
pequeños productores de camote para su compra y procesamiento en su planta con el fin de
elaborar chifles y harina para introducirla al mercado nacional y con mira hacia el mercado
internacional conjuntamente con el INIAP para seguir incursionando en la produccion de
camote y sus derivados
3
1.3. Justificación
El desarrollo de este tema servira como fuente de informacion y difusion acerca del uso
que se le puede dar al camote morado. Actualmente se elaboran bebidas alcoholicas
utilizando como materia prima productos ricos en almidon como por ejemplo el arroz,
papa, maiz y otros cereales. Por tal razon consideramos al camote como una excelente
alternativa para la produccion de una bebida alcoholica de calidad pues dentro de su
composicion nutricional figuran macromoleculas como carbohidratos 20.1 %, almidon
12.7 %, azúcares 4.2 %, grasas 0.1 %, proteinas 1.6 %.
(Esqué, 2008) indicó que este tipo de investigacion es necesaria, debido a que la sociedad a
catalogado que las bebidas alcoholicas son perjudiciales para el organismo, esto ocurre
siempre y cuando exista un exceso de beber dichos liquidos pero si se lo hace con
moderacion las bebidas alcoholicas benefician al organismo como por ejemplo en la
aceleracion metabolica, sus ingredientes aportan minerales y nutrientes y es un relajante
natural.
Ademas de esto los empresarios, por la aplicación de aranceles a los productos importados
desde 2012, han optado por adquirir extractos de whisky y ron de otros países para
procesar bebidas alcohólicas en Ecuador.
Datos del Servicio Nacional de Aduana del Ecuador (Senae) señalan que entre enero y
septiembre de este año la importación de los extractos, de ron y whisky, aumentaron con
relación a 2012. En los primeros nueve meses de 2012, el total de la importación de
extracto de ron fue de $ 260.870,99, mientras que en el mismo período de este año la cifra
se incrementó a $ 818.313,79. En tanto, las importaciones del extracto de whisky entre
enero y septiembre de 2012 fueron de $ 670.713,57 y en los primeros nueve meses de este
año llegaron a $ 2’181.962,16.
El incremento de impuestos a estos productos ha causado que muchas personas dejen de
consumir licores de alto costo, es por ello que al aplicar una tecnología que nos permita
4
obtener alcohol de calidad y con alto rendimiento los consumidores de bebidas alcohólicas
tendrían la opción de consumir un producto de calidad a menor costo hecho en Ecuador
1.4. Alcance
La presente investigacion tiene como finalidad, obtener una bebida alcoholica a partir de
camote morado (Ipomoea batata) aplicando un proceso tecnologico, en donde se
establecera mejor tiempo de fermentacion, utilizando dos variedades de levaduras
(saccharomyces cerevisiae y saccharomyces ellipsoideus, asi como cuantificar la
eficiencia en la produccion de alcohol, ademas de determinar el tipo de bebida alcoholica
obtenida comparando las caracteristicas fisico quimicas finales de la bebida con las
registradas en la Norma INEN para bebidas alcoholicas.
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo general
Obtener una bebida alcoholica a partir de camote morado (Ipomoea batata) utilizando dos
variedades de levaduras (saccharomyces cerevisiae y saccharomyces ellipsoideus).
1.5.2. Objetivos específicos
Determinar el rendimiento de alcohol generado en cada especie de levadura.
Analizar las caracteristicas fisico quimicas de la bebida alcohilica obtenida (pH, grados
alcoholicos, metanol, brix, fenoles) de las muestras de mejor rendimiento, de las dos
especies de levaduras.
Establecer el tipo de de bebida alcoholica obtenida según las norma INEN para bebibas
alcoholicas.
Realizar el diseño del destilador de la bebidas alcoholicas.
5
1.6. Hipótesis
Ha: Se obtendra una bebida alcoholica a partir del camote morado (Ipomoea batata)
utilizando dos especies de levaduras
Ho: No se obtendra una bebida alcoholica a partir del camote morado (Ipomoea batata)
utilizando dos especies de levaduras
6
CAPÍTULO II
REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Antecedentes
En la investigacion (FAO, 2004), el camote es uno de los cultivos alimenticios más
importantes, versátiles y sub explotado en el mundo, con una producción anual de 127
millones de toneladas métricas; se ubica en el cuarto lugar, después del arroz, el trigo y el
maíz. Su mayor diversidad genética está dada en el norte de Perú, Colombia y Ecuador,
reconocidos como centros primarios. Dada la tendencia de una mejor alimentación, el
consumo de camote tiende a incrementarse en Ecuador, especialmente en los estratos bajos
y medianos de la población.
El camote es un tuberculo muy versatil, sus derivados son considerados potencialmente
competitivos en el mercado: galletas, licor, frituras y para el mercado agroindustrial:
alimento para ganado porcino, elaboracion de plastico biodegradable o bioplasticos.
Algunos datos numericos nos reflejan que el camote puede competir con la caña de azucar
como fuente de alcohol.
Según datos (MAGAP, SIGAGRO , 2010), durante el año 2010 en Manabí se sembraron
aproximadamente 397 hectáreas, con una producción de 3.773 toneladas métricas y un
rendimiento promedio de 9,8 toneladas por hectárea, otra relacion que podemos hacer nos
indica que una hectarea de camote puede producir hasta 5000 litros de etanol/ha. Por otro
lado la caña de azucar en Brasil llega en promedio a 7000 litros/ha, pero el camote lo hace
en la mitad del tiempo.
Otros procesos tecnologicos a los que a sido sometido el camote es la deshidratacion, para
la obtencion de harina de camote, esta puede reemplazar en un 25-30% a la harina de trigo
en galleta: en pan solo el 8% lo que traeria un ahorro de unos 15 millones de dolares/año,
al menos en menores importaciones trigueras
7
Otro fin que se le a dado al camote Kiwa en Ecuador, empresa ubicada en Manta, dedicada
a la elaboracion y exportacion de snacks elaboradoras a base de papas nativas, zanahoria
blanca, yuca, remolacha y ultimamente se incluyo el camote morado.
En la investigacion de (Jadan, 2011) nos dice que la producción de alcohol ha sido
tradicionalmente de fuentes derivadas de cereales, considerando la creciente demanda de
este tipo de productos para la producción de combustibles y sumado al hecho de
condiciones desfavorables en el cultivo, se observa en los últimos años el encarecimiento
del precio de los mismos. Es por lo tanto de gran interés hallar nuevas fuentes no
convencionales, como los tubérculos para la elaboración de etanol. Los tubérculos juegan
un papel significativo en el sistema global de alimentación..
Una de las fermentaciones industriales de mayor importancia y la mejor conocida es la que
da lugar al alcohol etílico, al actuar levaduras sobre soluciones azucaradas.
Se puede derivar el alcohol etílico de cuatro clases de materias primas:
1).- Sustancias sacarinas. melazas, sorgo dulce etc.
2).- Sustancias feculentas. Almidones tales como el camote, maíz, papa.
3).- Sustancias Celulósicas, como la madera, residuos agrícolas,
4).-Hidrocarburos gaseosos
2.2. Fundamentos Teoricos
2.2.1. Camote
(Achata, 2009) Nos dice que el camote es una hortaliza de Tierra de tipo raíz como la
betarraga, zanahoria, rabanito, nabo, arracacha, yuca, yacón entre otros. No es un tubérculo
como la papa y es conocido en otros lugares como batata, papa dulce o boniato.
8
La palabra camote proviene de la palabra náhuatl camotli, que significa raíz blanda, y la
planta tiene este nombre por tener, como parte principal, la raíz. Esta horatliza es sembrada
en lugares que no necesitan mucha humedad debido a que son sembrados hasta en lugares
totalmente secos, y se desarrollan muy bien.
Figura 1. Camote
Fuente: Lima, (Achata Adolfo, 1990).
2.2.2. Origen
El camote es originario de America del Sur, el lugar mas antiguo donde se hallaron restos
de esta hortaliza fueron en las costas de Perú, mediante la técnica del C-14, se remonta a
unos 8.000 ó 10.000 años.
Lugar donde se encontraron representaciones en la cerámica precolombina y raíces
tuberosas en tumbas.
Según (Montaldo, 1999) se conoce además que a la llegada de los españoles, el cultivo
estaba extendido en toda Sudamérica y Centroamérica. Los españoles lo introdujeron a
Europa y lo dispersaron hacia China, Japón, Malasia y las islas Molucas. Por otro lado, los
portugueses lo llevaron a la India, Indonesia y África.
9
Reino Plantae
Subreino: Tracheobionta
Division: Magnoliophyta.
Clase: Magnoliopsida.
Subclase: Asteridae
Orden: Solanales.
Familia: Convolvulaceae
Tribu: Ipomoeae
Genero: Ipomoea
Especie: I. batatas
Figura 2. Taxonomía del Camote
Fuente: Costa Rica – San Jose, (Ipomoea), 1999
Según (Quinatoa, 2009). El camote presenta una extensa gama de variedades debido a las
mutaciones de la yema o los cruces intervarietales, estas nuevas variedades han ido
mejorando en cuanto a su valor nutricional, calidad de la pulpa y sobre todo por su
resistencia a plagas y enfermedades.
De estas variedades de camote, especialmente los dulces, son introducidos a los mercados
de la población, pues el camote blanco tiene menor aceptación que el morado.
A continuación se describe las características de cada una de las
variedades:
La variedad Peseta de dulce presenta una piel de color morado, redondeado y su pulpa
blanca con vetas de color morado.
La variedad Baños de sal presenta una piel de color morado, de forma alargada y su
pulpa de color blanco.
La variedad Cargamento de dulce presenta una piel de color tomate, redondeado y su
pulpa de color amarillo.
La variedad Urpe de sal presenta una piel de color tomate, de forma alargada y su
pulpa de color crema.
10
Tabla 1. Producción nacional de camote, en promedio anual del periodo 2000 – 2009
Año
Superficie Cosechada ha Producción
Ton
Rendimiento
Kg/ha 2.000 2.689 3.666 1.363
2.001 2.880 3.802 1.320
2.002 2.908 3.786 1.302
2.003 864 2.009 2.325
2.004 2.908 3.786 1.302
2.005 952 2.443 2.566
2.006 1.071 4.167 3.891
2.007 1.286 5.196 4.040
2.008 1.246 3.824 3.069
2.009 1.147 3.442 3.001
Fuente: (Ruiz L. , 2010) “Obtención de harina de camote para su
aplicación como base en la elaboración de productos tipo galletas.”
En la tabla uno se puede observar un paulatino decremento de la superficie cultivada a
través del tiempo, pues en 2002 y 2004, alcanzó la mayor superficie cosechada luego se
observa un descenso sistemático hasta que en 2003 y 2005 apenas se cultivaron 864
y 952 hectáreas respectivamente. Sin embargo, es importante destacar que a pesar de la
disminución de la superficie cosechada, los rendimientos se han incrementado
significativamente. De los últimos años no se tiene información, se presume disminuyó
influenciado posiblemente por la falta de mercado o de industrias dedicadas a procesar
este producto. Se hace necesario al igual que lo que se hizo con la yuca encontrar
alternativas de pre y post cosecha para incentivar su producción, procesamiento y
comercialización.
11
Tabla 2. Estimación de la producción de camote en el Ecuador en el año 2009
Región Superficie Producción
Provincia Ha Ton
Sierra
505
1.519
Azuay 27 91
Bolívar 19 68
Cañar 50 206
Carchi 8 18
Chimborazo 29 98
Cotopaxi 28 99
Imbabura 80 182
Loja 52 105
Pichincha 210 645
Tungurahua 2 7
Costa
501
1.689
El Oro - -
Esmeraldas - -
Guayas 100 405
Los Ríos - -
Manabí 396 1.266
Sta. Elena 5 18
Amazonía
141
405
Morona Santiago 55 171
Napo 8 22
Pastaza 78 212
Zamora Chinchipe - -
Sucumbíos - -
Orellana - -
Total Nacional 1.147 3.613 Fuente: MAGAP 2014
De la tabla 2 se desprende que:
La costa es el mayor productor de camote a nivel nacional: pues la provincia
que más produce es Manabí seguida de Guayas.
La superficie cosechada tiene el siguiente orden porcentual por regiones: Costa
45,03%; Sierra 3 2 . 7 4 %; y, Amazonía 12,29%.
12
La distribución de la producción a nivel nacional es: la Sierra 42,04%; la Costa
46,75%; y, la Amazonía 11,21%
Las provincias con mayores niveles de producción son Manabí, Pichincha,
Pastaza y Guayas. Resultados que demuestran que el camote es un tubérculo que puede
ser cosechado sin ningún problema en cualquier región del país.
2.2.3. Levaduras
Las levaduras (Mueller, 2011) son hongos que forman sobre los medios de cultivo colonias
pastosas, constituídas en su mayor parte por células aisladas que suelen ser esféricas,
ovoideas, elipsoideas o alargadas. Unas pocas presentan hifas. Las dimensiones pueden
oscilar de 1 a 9 µm de ancho y 2 a más de 20 µm de longitud según la especie, nutrición,
edad y otros factores. Estas levaduras se encuentran en la naturaleza en las plantas, se las
puede ver en los frutos, hojas.
2.2.4. Saccharomyces
La investigación de (Garcia G. , 2004) nos dice que Saccharomyces spp, es usualmente
considerado como no patógeno y microbiota transitoria de mucosas, sin embargo ha sido
implicado en infecciones en pacientes inmunosuprimidos por cáncer hematológico,
trasplantados y VIH-SIDA. La entrada se da vía catéter, diálisis peritoneal o post-cirugía,
produciendo fungemias, endocarditis y diarrea. La taxonomía de esta levadura se basa en
Figura 3. Levadura Saccharomyces spp
Fuente: México, 2004, Biotecnología Alimentaria.
13
características morfológicas, fisiológicas como: son forma de células, apariencia en
cultivos en medios sólidos y líquidos. Por este motivo existen tantos nombres de levaduras
que están relacionadas con la fermentación alcohólica.
2.2.5. Saccharomyces Cerevisiae
Figura 4. Levadura Saccharomyces Cerevisiae
Fuente: (Dickinson, 1999)
Dentro del género Saccharomyces, la especie cerevisiae constituye la levadura y el
microorganismo eucariote más estudiado. Este organismo se conoce también como la
levadura de panadería, ya que es necesario agregarla a la masa que se utiliza para preparar
el pan.
Saccharomyces cerevisiae sus celulas son de forma esferica, elipsoidal, cilindrica o
sumamente alargada. El color de sus colonias son de color crema o café. Estas levaduras
fermentan y asimilan la glucosa pero no la lactosa
14
2.2.6. Saccharomyces Ellipsoideus
Figura 5. Levadura Saccharomyces Ellipsoideus
Fuente: (Ingraham, 1998)
“Es una levadura elíptica, con forma alargada, causante de la fermentación de la mayor
parte del mosto en caso de elaboracion de vinos, pueden llegar a producir hasta 17º GL y
es bastante resistente a la acción del gas sulfuroso”. (Garcia, 2008, p. 265)
2.2.7. Enzimas
(Peña A. , 2004) Todos los nombres de las enzimas terminan en “asa” llevando como
primer parte del nombre el sustrato al que ellos actuan, y en otros casos dependen el
nombre al tipo de reccion que catalizan, estas enzimas son moléculas de proteínas que
tienen la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en
los tejidos vivos.
15
Figura 6. Energia de activacion reaccion con enzima y sin enzima
Fuente: Mexio – 2004; Bioquimica.
Según (Peña A. , 2004) Las enzimas no alteran el equilibrio químico de la reacción. en
presencia de una enzima, la reacción avanza en la misma dirección en la que lo haría en
ausencia de enzima, sólo que más rápido. Si el equilibrio se ve muy desplazado en un
sentido de la reacción, es decir, se convierte en una reacción muy exergónica, la reacción
se hace efectivamente irreversible. Bajo estas condiciones, la enzima únicamente
catalizará la reacción en la dirección permitida desde un punto de vista
termodinámico.
2.2.8. Hidrólisis
La investigacion (Villaseñor, 2001) nos dice que la hidrolisis es la descomposicion de una
gran molecula en estructuras mas simples mediante el uso del agua, es decir una molecula
organica y el agua reaccionan rompiendo un enlace covalente para formar dos moleculas
organicas con grupos funcionales que incluyen los atomos de la molecula de agua. En
general se requiere añadir acidos o bases fuertes para catalizar la hidrólisis.
La hidrolisis enzimática es el proceso que tiene por objeto la transformación del almidón
de las materias primas amiláceas en azúcares. Dicha transformación es catalizada por
enzimas, cuya función es romper las moléculas de almidón.
16
Con enzimas termoestables se lleva a cabo el método convencional realizando primero la
licuefacción de almidón, luego la conversión del almidón en glucosa o sacarificación.
Mediante la licuefacción, se liberan los gránulos de almidón, pues a consecuencia del
calor, éste absorbe agua y se hincha, ocasionando la ruptura de la pared celular, y el
almidón se gelatiniza. Al final de este proceso, que tiene una duración de 30 minutos, la
masa se licua por la acción conjunta del calor y del fraccionamiento de la alfa amilasa
adicionada. En el proceso de sacarificación, mediante la acción de la enzima
Glucoamilasa, se da el fraccionamiento de las cadenas de azúcares largos (dextrinas,
triosas y maltosa) hasta obtener glucosa. ( Revista digital NOVOZYMES).
Las condiciones de operación de las dos enzimas (alfa-amilasa y Glucoamilasa) utilizadas,
se presentan en el siguiente cuadro:
Tabla 3. Condiciones de operación en las etapas de licuefacción y sacarificación
.
Fuente: NOVOZYMES. (2014)
2.2.9.Alfa Amilasa.
En los datos obtenidos por (Universidad de Chile, 2012) asegura que la enzima alfa-
amilasa se encuentra en poca cantidad en el trigo y abunda más en aquel que ha sido
parcialmente germinado. La beta-amilasa, por el contrario, se encuentra en gran cantidad
en este cereal.
Condición
Hidrólisis
Licuefacción Sacarificación
T, °C 85-95 55
pH 6,0 -6,5 5,5
17
La enzima alfa-amilasa se encuentra en poca cantidad en el trigo y abunda más en aquel
que ha sido parcialmente germinado. La beta-amilasa, por el contrario, se encuentra en
gran cantidad en este cereal.
2.2.10.Fermentacion Alcoholica
La fermentación alcohólica (Vicent, 2010) es una de las etapas principales que transforman
el mosto o zumo azucarado, en un líquido con un determinado contenido de alcohol etílico.
La reacción fundamental es:
Figura 7. Reacción de Fermentación Alcohólica
Fuente: Valencia – 2006, Vincent Maria.
Las encargadas de activar esta reacción son las enzimas que contiene la levadura
Saccharomyces cerevisae.
En la fermentación alcohólica (Vicent, 2010) se libera energía, moléculas de ATP, este es
un proceso anaeróbico, y un proceso exotérmico. Además, el valor de la entalpía libre
(o energía libre de Gibbs), en este tipo de fermentación, tiene un valor de ∆G = -234.6 Kj.
Mol-1, este valor negativo indica que desde un punto de vista termodinámico la
fermentación etílica es un proceso químico de tipo espontáneo.
La energía generada en esta fermentación (57 kcal) no es liberada toda en forma de
calor; parte de ella se conserva en forma de enlaces fosfato ricos en energía en el ATP,
con una producción neta de dos enlaces.
18
2.2.11. Factores que influyen en el proceso Fermentativo.
Tabla 4. Factores que influyen en el proceso de fermentación
Factores Característica Observaciones
Levadura
Saccharomyces
cerevisiae
Si es seca debe activarse en agua a
20°C.
Grado brix
16-20
Si el brix es muy bajo el grado alcohólico obtenido
será pobre, por lo contrario si el brix es muy alto la
fermentación no se efectúa, pues la presión osmótica
que se ejerce sobre las levaduras es grande y no
permite que actúen sobre los azúcares.
pH
4 - 4,5
La levadura trabaja mejor en medio relativamente
ácido; por lo que deberá ajustarse el mosto a este
requerimiento.
Temperatura
28-35
La descomposición de los azúcares produce una
reacción exotérmica es decir con desprendimiento de
calor. Si la temperatura es muy baja la fermentación
es lenta, si la temperatura excede de los 35°C
disminuye la acción de las levaduras y si esta
aumenta por encima de los 40 esta se puede detener.
Nutrientes
Nitrógeno y fósforo (urea y
fosfato de amonio)
La levadura necesita la presencia de nutrientes
para que la fermentación sea correcta, pues como ser
vivo necesita alimentarse para poder trabajar.
Fuente: Ecuador – 2000, Manuel Coronel, Los Vinos de frutas
2.2.12.Destilacion Alcoholica
(Vidal, 2007) nos dice que la destilacion, es un proceso que consiste en calentar un liquido
hasta que sus componentes mas volatiles pasan a la fase de vapor y, a continuacion, enfriar
el vapor para recuperar dichos componentes en forma liquida por medio de la
condensacion.
19
La figura 8 muestra el esquema simplificado de una columna de destilación binaria
con los equipos más importantes que rodean a la misma. La parte inferior de la
columna se denomina zona stripper o de agotamiento y la parte superior zona de
rectificación o enriquecimiento.
La destilación se realiza por el contacto en contracorriente del vapor que asciende como
consecuencia del calentamiento efectuado en el reboiler, y del líquido que desciende
como consecuencia del enfriamiento producido en el condensador de cabeza.
De esta manera, los componentes más volátiles se acumulan en el vapor y los
componentes mas pesados en el líquido.
Figura 8. Columna de Destilación
Fuente: Madrid – 2006, Sanchez Acedo.
Una de las destilaciones más comunes con un Azeótropo es la de la mezcla etanol-agua.
(Sanchez, 2006) La cual forma una concentración del 95% en peso de alcohol, que hierve a
una temperatura de 78,2 ºC a una presión de 101Kpa, permaneciendo el líquido con la
misma composición inicial, al igual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por
destilación simple.
Una vez que se encuentra en una concentración de 95/5% etanol/agua, los
coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentración del
20
vapor de la mezcla también es de 95/5% etanol/agua, por lo tanto las destilaciones
posteriores son inefectivas.
2.2.13. Rectificación
El objetivo de la destilación fraccionada (Sanchez, 2006) es conseguir la separación de
dos líquidos de puntos de ebullición próximos, mediante una sola destilación. Para
ello se utilizarán las columnas de rectificación o columnas de fraccionamiento. El
vapor que abandona la cabeza de la columna, se condensa, y una fracción del líquido
condensado se vuelve a la columna, lo que constituye el reflujo; el resto se retira como
producto destilado. La condensación se suele hacer con un serpentín de agua fría o
con otras corrientes de proceso más frias (Figura 9.)
Figura 9. Columna de Rectificación
Fuente: Madrid – 2006, Sanchez Acedo.
En el interior de la columna se ponen en contacto el vapor ascendente con el líquido
descendente.
En un nivel dado de la columna, estas dos corrientes no estan en equilibrio entre sí, por
lo que hay una transferencia de materia; pasan los componentes mas volátiles del liquido
al vapor, y los componentes menos volátiles del vapor al liquido, con lo que el vapor se
enriquece en componentes volátiles a medida que asciende por la columna.
21
2.2.14. Alcohol Etílico
Conocido como etanol, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro e
inflamable con un punto de ebullición de 78°C, al mezclarse con agua en cualquier
proporción, da una mezcla azeotrópica.
Su formula química es CH - CH OH, es el componente activo esencial de las
bebidas alcohólicas.
Figura 10. Estructura molecular del Etanol
Fuente: Mexico – 1999, Hill – Kolb.
Puede obtenerse a través de dos procesos de elaboración: la fermentación o
descomposición de los azúcares contenidos en distintas frutas, y la destilación, consistente
en la depuración de las bebidas fermentadas.
2.2.15. Industrialización de productos y subproductos
2.2.15.1. Alcohol Etílico.- EL etanol es la materia prima de numerosos productos,
como acetaldehído, éter etílico y cloroetano. Se utiliza como anticongelante, aditivo
alimentario y medio de crecimiento de levaduras, en la fabricación de revestimientos de
superficie y en la preparación de mezclas de gasolina y alcohol etílico. La producción de
butadieno a partir de alcohol etílico ha tenido una gran importancia en las industrias de los
plásticos y el caucho sintético. El alcohol etílico puede disolver muchas sustancias y, por
este motivo, se utiliza como disolvente en la fabricación de fármacos, plásticos, lacas,
barnices, plastificantes, perfumes, cosméticos, aceleradores del caucho, etc.
2.2.15.2. Residuos del Proceso.
22
CO2. Los gases resultantes del proceso de fermentación se venden a
empresas, para la extracción de dióxido de carbono.
Vinaza. (Ruiz F. , 2000) La vinaza es un subproducto obtenido en la etapa de la
destilación, posee minerales como potasio, fósforo, aluminio, magnesio, boro entre
otros, que son importantes para la agricultura pero sino se maneja en forma correcta,
puede ser un contaminante de los suelos y el agua. Para evitar esto, la vinaza es
aprovechada y de ella se extraen sus mejores componentes para hacer fertilizantes.
Esta vinaza puede ser utilizada en fertilización líquida o en compostaje. Además del
procesamiento de las vinazas para generar gas metano, el cual puede ser quemado las
calderas para generación de vapor y que se utiliza para la producción de energía
eléctrica. Todo este proceso de reutilización o reciclaje de los productos,
disminuye la importación de insumos agrícolas como cloruro de potasio y úrea entre
otros, además de reducir el impacto generado por una posible contaminación, si las
vinazas no se transformaran en fertilizantes.
2.2.16. Bebida Alcoholica
Se obtiene mezclando o destilando alcohol etílico rectificado, extraneutro o aguardiente de
caña rectificado, con aditivos alimentarios de uso permitido, producidos por destilación,
infusión, percolación o maceración, pudiendo edulcorarse con azúcares o miel, coloreados
con sustancias de uso permitido (NORMA INEN 338 1991-07. BebidasAlcoholicas)
2.2.17. Etanol
Es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante, este se obtiene a
partir de la fermentación, por medio de levaduras a partir de frutas, caña de azúcar, maiz,
cebada, sorgo, papas y arroz entre otros, generando las diversas bebidas alcohólicas que
existen en el mundo. Después de la fermentación puede llevarse a cabo una destilación
para obtener un producto con una mayor cantidad de alcohol. El etanol se utiliza
23
industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre, butadieno, cloruro de etilo y
nitrocelulosa, entre otros.(UNAM. Mexico, Hoja de Seguridad XII, 2012)
2.2.18. Metanol
El metanol es un derivado natural e inocuo del metabolismo de muchos alimentos
consumidos normalmente. El metanol producido por el metabolismo del aspartame es
idéntico al metanol producido en cantidades muchos mayores en las frutas, los vegetales y
en sus jugos; además el metanol es parte de la dieta normal. Como hecho cierto, una copa
de jugo de tomate suministra cerca de seis veces más metanol que una copa de refresco
suave que contenga aspartame.
2.2.19. Aldehidos y Esteres en el acohol
Los aldehídos (Medina, 2011) son el resultado de la oxidación intermedia de los alcoholes
y los esteres. de la combinación de los ácidos libres con los diferentes alcoholes; son
reacciones muy lentas que suelen producirse con el tiempo y que siempre se encuentran en
pequeñas cantidades en el vino, el orden de 0.0005% los aldehídos y 0.15% los esteres.
Ambos son productos volátiles y aromáticos que influyen mucho en la calidad del vino..
2.2.20. Alcoholes Superiores
Recuperado de la Mansion del cervecero, 2012. El etanol es el alcohol que se encuentra
presente en las bebidas alcoholicas. Lamentablemente, si las condiciones de fermentación
no son óptimas: altas temperaturas, mostos pobres en nutrientes, las levaduras pueden
generar otro tipo de alcoholes, los llamados superiores como el propanol y el butanol.
Estos alcoholes son los responsables de generarnos aunque sea pequeñas cantidades, de
aromas a solventes como por ejemplo: acetona.
Los alcoholes superiores tienen el umbral de percepción entre los 50 y 100 miligramos por
litro en producto de fermentación primaria, estos alcoholes si son ingeridos por el hombre
24
puede causar daños irreparables al organismo como por ejemplo: cegera, daños cerebrales
e incluso la muerte.
2.2.21. Acidez Total
La valoración de toda la acidez del vino o una bebida alcoholica, se conoce como acidez
total, (Blasco, 2001) se suele englobar a la hora de expresarla en forma de contenido del
ácido más importante: la acidez total se mide en gramos por litro de . En el vino va a estar
situada "generalmente" entre los 4,5 y los 7,0 gr/L, lo cual equivale aproximadamente a un
rango de pH entre 3,2 y 3,7. Recordemos brevemente que la escala de pH oscila entre 0 y
14, siendo 7 la neutralidad y 0 la acidez más absoluta. Por tanto, mayor acidez total
equivale a un menor pH.
2.2.22. Grado Alcoholico
Cuando se habla de grados (graduación) de una determinada bebida alcohólica, se hace
referencia al volumen de alcohol puro que contiene dicha bebida, expresado en porcentaje.
El grado de alcohol es, pues, el porcentaje de alcohol puro que hay en 100 ml de la bebida.
Normalmente se indica con el símbolo º. Así, por ejemplo, un vino de 12 grados contiene
12 ml de alcohol puro por cada 100 ml de vino: 12º (Junta de Andalucia. Drogas Legales e
ilegales, 2010)
2.2.23. El Alcohol y su influencia
El alcohol es una de las sustancias con mayor demanda o consumo en la actualidad, no
existe evento social o sitio publico que se encuentre libre de el. Muchos consideran que el
alcohol solo trae consecuencias negativas, pero muy por el contrario de lo que toda la vida
se ha pensado, esta puede traer multiples beneficios siempre y cuando sea consumido con
moderacion.
A continuacion se enumeraran las ventajas y desventajas que puede traer el consumo de
alcohol.
25
2.2.24. Aspectos Negativos del alcohol en la sociedad
El consumo nocivo de alcohol conlleva una pesada carga social y económica para las
sociedades. El alcohol afecta a las personas y las sociedades de diferentes maneras, y
sus efectos están determinados por el volumen de alcohol consumido, los hábitos de
consumo y, en raras ocasiones, la calidad del alcohol. Trae además varios prejuicios
para la salud, enfermedades, como adicción, cirrosis.
2.2.25. Aspectos Positivos del Alcohol en la salud
(Manuel P. P., 2004) Los aspectos positivos del alcohol, si este se consume de manera
idónea, en especial bebidas alcohólicas con grado primario de fermentación (vino,
cerveza, sidra) son los siguientes: es un relajante natural y somnífero consumir
pequeñas cantidades aporta al cuidado de la salud, estas bebidas son diuréticas,
conservan en muchas ocasiones vitaminas, minerales y macromoléculas que aportan de
manera positiva a la nutrición de los seres humanos.
26
CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Sitio del estudio
La presente investigacion sera realizada en el Taller Agroindustrial de la Universidad
Tecnológica Equinoccial UTE Campus Santo Domingo.
3.1.1. Ubicación en el tiempo
La investigacion sera realizado en el año 2014 – 2015
3.2. Equipos
Equipo de filtración al vacío.
Equipo de fermentación (bioreactor)
Refractómetro
Cocina
Termómetro
Licuadora
Equipo de destilación
3.2.1. Materiales
Ollas
Vasos de vidrio
Bandejas
Cucharas
Cuchillo
27
Envases de vidrio
Gotero
Lienzo
Manguera Plastica
Rallador de hojalata
3.2.2. Materia Prima
Camote
3.2.3. Aditivos
Levaduras (Sacharomyces ellipsoideus, S. cerevisiae)
Azucar.
Enzima alfa amilasa
Enzima glucoamilasa
3.3. Diseño experimental
3.3.1. Unidad experimental
Litro de bebida alcoholica de camote
3.3.2. Tratamientos
Variables independientes
Dos especies de levadura
Porcentaje de azucar (° Brix)
Tiempo de Fermentación
28
Variables dependientes
Grado de alcohol de calidad obtenido.
Identificacion del tipo de alcohol obtenido.
3.3.3. Factor de estudio
Tabla 5. Factores y niveles en estudio tomados en cuenta para la fase experimental de la
obtención de una bebida utilizando camote morado
FACTORES NIVELES
Tipo de levadura A1= Sacharomyces ellipsoideus
A2: Sacharomyces cerevisiae
Tiempo de Fermentación B1= 10 dias
B2= 15 días
B3= 20 días
ºBrix del Mosto C1= 30
C2= 40
C3= 50
29
3.3.4. Programa y modelo estadístico
Tabla 6. Modelo estadístico
Aleatorizado Tratamientos T. de Fermentacion Dias ºBrix Levaduras
5 1 15,0 40,0 B
3 2 20,0 50,0 B
1 3 10,0 40,0 A
13 4 10,0 40,0 B
4 5 10,0 50,0 B
17 6 10,0 50,0 A
8 7 15,0 30,0 A
2 8 20,0 30,0 B
6 9 20,0 50,0 A
9 10 10,0 30,0 B
7 11 10,0 50,0 A
15 12 20,0 30,0 B
12 13 20,0 30,0 A
10 14 17,5 40,0 A
11 15 10,0 30,0 A
14 16 20,0 50,0 B
16 17 20,0 50,0 A
a = Saccharomyces ellipsoideus
b= Saccharomyces cerviceae
3.3.5. Metodo Estadistico
Se usara el programa Design-Expert version 6.0.1 para el Diseño D-optimo
30
3.4. Medicion de Variables de respuesta
Tabla 7. Medición de Variables
OBJETIVOS
ESPECIFICOS
VARIABLE
DEPENDIENTE
UNIDAD DE
MEDIDA
INST. DE
MEDIDA
TIEMPO
DE
MEDICIO
N
Evaluar la accion
fermentativa de
dos especies de
levadura sobre los
azucares del
camote morado
Grado de alcohol
obtenido de la
destilacion
% v/v Alcoholimetro Final de la
investigacio
n
Evaluar las
caracteristicas
fisico quimicas
(acidez total,
esperes,
aldehidos,
alcoholes
superiores,
metanol) del
producto final
Numero de
destilaciones
Caracteristicas
de calidd en el
producto final
comparandolos
con la norma
NTE INEN
1991-07
Analisis en el
laboratorio
Final de la
investigacio
n
3.5. Manejo del experimento
3.5.1. Elaboracion del producto
El tuberculo camote sera conseguido en el Canton Santo Domingo, en el Mercado
Municipal debido a que este tuberculo exite en una mayor cantidad en el lugar y sobre todo
queda cerca del sitio de estudio.
31
Las enzimas alfa amilasa y glucoamilasa seran obtenidas por la empresa GRANOTEC
ubicada en la Ciudad de Guayaquil, no tendran ningun costo ya que son donadas por dicha
empresa con fines investigativos. El azucar sera obtenida de la bodega de la empresa
GRUPO CASTRO ubicada en la Cuidad de Santo Domingo, debido a que nos facilitaran al
costo ya que apoyan al desarrollo cientifico, ademas de estar cerca del sitio de estudio.
32
3.6. Diagrama de flujo cualitativo para la elaboración de una bebida alcohólica a
partir de camote (Ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras
(saccharomyces ellipsoideus y cerevisiae) a nivel de laboratorio.
1
33
Figura 11: Diagrama de flujo cualitativo de la elaboración de una bebida alcohólica de
camote
1
34
3.7. Diagrama de flujo cuantitativo para la elaboración de una bebida alcohólica a
partir de camote (Ipomoea batata) utilizando dos especies de levaduras
(saccharomyces ellipsoideus y cerevisiae) a nivel piloto.
1
35
1
2
36
2
3
37
10.77% dato exp.
CC = 43.4117 Kg
CC1 = 27.17% H20
CC2 = 72.83% C02
GG = 45.6156 Kg
GG1 = 38%AGUA
GG2 = 0% Proteina
GG3 = 0%Grasa
GG4 = 0%Ceniza
GG5 = 0%Fibra
GG6 = 0%E.L.N.N
GG7 = 62% Etanol
FERMENTACION
AA = 0.3946 Kg
AA1 = 8%H2O
AA2= 40%Proteina
AA3=8%Grasa
AA4=6%Ceniza
AA5=18%Fibra
AA6= 20%E.L.N
DESTILACION
BB = 395.065 Kg
BB1 = 77.38 % Agua
BB2=0.35%Proteina
BB3=0.06%Grasa
BB4=0.24%Ceniza
BB5=0.24%Fibra
BB6= 21.73% E.L.N.N
DD = 351.6479 Kg
DATOS EXP:
DD1 = 77.75% Agua
DD2=0.35% Proteina
DD3=0.06% Grasa
DD4=0.27% Ceniza
DD5=0.31% Fibra
DD6= 13.63% E.L.N.N.
DD7 = 8.1% ETANOL
ENVASADO
FF = 45.6156 KgFF1 = 38%AGUA
FF2 = 0% Proteina
FF3 = 0%Grasa
FF4 = 0%Ceniza
FF5 = 0%Fibra
FF6 = 0%E.L.N.N
FF7 = 62% Etanol
EE = 306.0323EE1 = 83.24% Agua
EE2 = 0.35% Proteina
EE3 = 0.07% Grasa
EE4 = 0.27% Ceniza
EE5 = 0.31% Fibra
EE6 = 15.66% E.L.N.N
EE7 = 0.06% Etanol
INOCULACION
Figura 12. Diagrama de flujo cuantitativo de la elaboración de una bebida alcohólica
a nivel piloto.
3
38
3.8. Descripción del proceso industrial
Preparación de la materia prima.- los tuberculos de batata seran lavados, escurridos y
seleccionados aquellos que no presenten daños mecanicos ni alteraciones microbiologicas,
luego se despoja las cascaras de forma manual, para posteriormente reducir el tamaño con
un cuchillo de acero.
Coccion.- una vez reducido el tamaño se procedera a cocinar el camote en relacion 3:1
(p/v) 3 agua y 1 de camote morado durante 90 minutos hasta sobrepasar la temperatura de
gelificacion de almidones (62°C). Obteniendo un gel de camote para proceder a
hidrolizarlo.
Hidrólisis.- obtenida la muestra homogenea se procede a estabilizar la temperatura
requerida según la ficha tecnica para la hidrolisis de la alfa-amilasa y luego de la gluco-
amilasa por el tiempo de 40 min con cada enzima en una cantidad de 1000 ppm luego
seran enfriados y determinados las concentraciones de azucares para luego ser regulados a
(30 ,40 y 50) °Brix.
Tabla 8. Ficha técnica de las Enzimas ah utilizar.
ENZIMA ESTADO pH
TEMPERATURA
(°C)
TIEMPO
DE
REACCION
ACTIVIDAD
ENZIMATICA
Alfa-
amilasa
Solido 6.5 –
9.5
85 – 95 7 – 20
minutos
5000SKB/g
Gluco-
amilasa
Liquida 3.0 –
6.0
40 – 65 12 horas 400GAU/g
Fuente:(Granotec, 2015)
39
Fermentacion.- La fermentacion del mosto se llevo a cabo en un bioreactor en un rango de
26-28ºC, la anaerobiosis sera conseguida mediante la instalacion de una manguera desde la
tapa del biorreactor a un recipiente con agua, en dicha etapa seran agregadas al mosto
previamente hidrolizado las levaduras (2% referida a la cantidad de azucares solubles), son
activadas con agua a una temperatura de 30°C en una vaso de precipitacion por un tiempo
de 30 minutos con presencia de oxígeno, es muy importante tomar las precauciones
pertinentes en el momento de la activacion de las levaduras y manipulacion del mosto
hidrolizado pues cualquier error podria suponer la contaminacion del mosto el tiempo de
fermentacion para nuestra investigacion seran de 10, 15 y 20 dias de fermentacion
respectivamente.
Destilacion.- Los liquidos alcoholicos se decantaran y se filtraran con el fin de separar las
particulas en suspension para posteriormente ser destiladas en el equipo de destilacion,el
tiempo del destilado fue de 1.2 horas usando el 100% de su capacidad, con un voltaje de
220V.
Del alcohol obtenido se tomaron muestras de 500cc para analisis fisico quimicos
correspondientes.
3.9. Balance de energia del destilador a nivel de laboratorio
Tabla 9. Balance de energía a nivel de laboratorio
DETALLE UNIDAD
Flujo masico de alimentacion 8.4583 Kg/1.33 h (8.1° alcohol)
Prodcuto final 1.116 Kg/1.33h (62° alcohol)
Potencia electrica del equipo 1387.55
Calor teorico del producto 1140.4571 W
Potencia Termica Experimental 273.5391 W
Coeficiente global de transferencia de
calor
40 W/m2°C
40
En la tabla 9 se observa los datos obtenidos en el balance de energía a nivel de laboratorio,
para determinar la cantidad total a destilar de la bebida alcoholica que fue de 8.4583 Kg,
obteniendo un Cp. de 3.4987 KJ/Kg°C. Así calcularemos el calor latente y el calor sensible
para luego determinar el coeficiente de transferencia de calor necesario para esa cantidad
de mosto fue de 40 W/m2°C. Determinando asi que la eficiencia del equipo fue de 76.01%.
3.10. Balance de energia del destilador a nivel piloto
Tabla 10. Dimensiones del equipo de destilación
DETALLE UNIDAD
Flujo masico entrada 100 Kg
Flujo masico de destilado 13.19 Kg
Masa que sobra del destilado (vinaza) 86.81 Kg
Calor total 10.04484 Kw
Area de transferencia de calor 4.05 m2
Longitud total de la tuberia 30.58 m
Volumen del cilindro 0.10185 m3
Diametro del cilindro 40.17 cm
Altura del cilindro 0.8037 cm
Longitud total de la espiral 1.260 m
Altura del serpentin 121.92 cm
Altura del calentador 146.30 cm
Altura equipo de calentamiento 68.28 cm
En la tabla 10 se puede observar los resultados para el dimensionamiento del equipo
principal, en este caso el destilador para una capacidad de 100 Kg, cuyas dimensiones
fueron: 0.8037 cm de altura del cilindro, 1.21.92 cm de altura del serpentin 146.30 cm de
41
altura del calentador y 68.28 cm de altura del equipo de calentamiento (olla) con una
lomgitud total de tuberia de 30.58 metros.
3.11. Costo de produccion a nivel de laboratorio
Tabla 11: Cuadro de costo de un litro de vodka de camote
42
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Rendimiento de alcohol en cada especie de levadura.
Tabla 12: Análisis químico del alcohol obtenido & variedad de levaduras y brix
Parametro
s Unidad
Variedades de Levaduras
14°BRIX
SACCHAROMY
CES
ELLIPSOIDEUS
SIN HIDRÓLISIS
ENZIMATICA
14°BRIX
SACCHAROMYC
ES CEREVISEAE
SIN HIDRÓLISIS
ENZIMATICA
30°BRIX INICIAL
SACCHAROMYC
ES
ELLIPSOIDEUS
CON
HIDRÓLISIS
ENZIMATICA
30°BRIX
SACCHAROMYC
ES CEREVISEAE
CON
HIDRÓLISIS
ENZIMATICA
Grado
alcohólico ° GL 42 39 64 59
Rendimie
nto
Acidez
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 17,14 24,62 33,75 61,02
Esteres
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 0,041 0,048 0,55 0,92
Aldehídos
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 0,02 0,03 0,03 0,15
Furfural
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 0,05 0,06 0,06 0,3
Alcoholes
superiores
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 1,3 5,84 1,37 2,49
Extracto
seco
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 0,04 0,08 0,05 0,06
Metanol
mg/100
ml de
alcohol
anhidro 0,03 0,22 < 0,01 < 0,01
Congéner
es
CALCUL
O 70 70 70 70
43
Figura 13: Alcohol obtenido & variedades de levaduras y brix
Se observa en la grafica No 13, el % rendimiento en función de la capacidad fermentativa
que tienen las levaduras valorada en °GL Alcohol, valores que estan influenciados por la
concentracion de azúcares y la especie de levadura. La levadura Saccharomyces
ellipsoideus goza de un elevado poder fermentativa independientemente de la
concentracion de azúcares, esto se debe a que tiene una mayor resistencia a las altas
concentraciones de sacarosa. (Peña C. , 2008)
El resultado de este proceso glucolitico determina el rendimiento hasta un 64%, esta
variedad de levadura es usada en la mayoria de industrias productoras de alcoholes
especialmente en las de bebidas fuertes y en la facbricacion de vinos, debido a su
capacidad de resistir altas concentraciones de etanol y a su poder de fermentacion de la
glucosa, sacarosa y maltosa . (Paez, 2010)
Según (Blasco,2001) De cada 100 g de almidón hidrolizado se pueden obtener
teóricamente 111g de glucosa, lo que implica una relación estequiométrica de 9:10,
siempre y cuando. se de las condiciones necesarias para este proceso, Se regulo el pH del
almidón con acido acético, factor que tuvo influencia en la acidez del Vodka, los niveles
42
14 Brix S.E
30
14 Brix S.C
64
30 Brix S.E
59
30 Brix S.C
13 12
24 26
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
1 2 3 4
o G
L A
lco
ho
l -
% R
en
dim
ien
to
oBrix - Levaduras
Grado alcóholico
Rendimiento
44
que mayor rendimiento de alcohol se obtuvo mayor acidez. El producto de esta etapa es
una solución de almidón que contiene dextrinas (oligosacáridos compuestos por varias
unidades de glucosa) y pequeñas cantidades de glucosa.
45
Figura 14. Efecto de las enzimas alfa - amilasa y glucoamilasa en el rendimiento de azucares fermentables
En la investigación de (Hernandez, 2008) el uso la alfa amilasa y la aglucoamilasa, para la
hidrólisis de los dos polisacáridos más abundantes en el camote, amilosa y la amilopectina,
su contenido es de 25,53 g agua.g–1, con un contenido de amilosa de 19,6%, el tamaño
pequeño del gánulo del almidon del camote tiene efecto significativo en la hidrólisis, el
almidon de camote, el rendimiento es mayor en comparación con otros tuberculos como la
yuca y la papa, que tiene un tamaño mayor al del camote, el tamaño conlleva a tomar
resistencia a la hidrolisi, el almidón de camote esta más expuesto y las enzimas pueden
degradarlo rápidamente, como lo muestra la figura 10. El almidon sometido a cocción y sin
hidrolizar alcanza SST de 5.7 a 6 a diferencia del almidon hidrolizado alcanza un valor de
14 SST (Brix), esto tienen un efecto significativo al momento de la eficiencia
fermembtativa de las levaduras.
ALMIDÓN (IPOMOEA
BATATA) SIN HIDRÓLISIS ENZIMAS
6
ALMIDÓN (IPOMOEA
BATATA) CON HIDRÓLISIS
ENZIMATICA 14
5,7
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2
Bri
x. In
icia
l - F
inal
Enzimas
46
Figura 15. Comparación del volumen de alcohol obtenido con los días de fermentación a diferentes concentraciones de
°Brix con la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Como se observa en la figura 15, la levadura Saccharomyces cereviseae con 32 °Brix en el
mosto con 20 dias de fermentacion da como resultado etanol, dioxido de carbono y ácido
acetico, produciendo una cantidad de alcohol de 50 v/v.
Las muestras blanco alcanzó los 14°brix fermentado con Saccharomyces ellipsoideus y
Saccharomyces cereviseae sin hidrólisis enzimatica alcanzo una acidez de 17.14,
24. 62 respectivamente a diferencia de las muestras tratamiento a 30°brix fermentados
con microorganismos iniciadores como los saccharomyces ellipsoideus y saccharomyces
cereviseae con hidrólisis enzimatica alcanzaron una acidez de 33.75 y 61.02
respectivamnete. Se observa claramente que las levaduras Saccharomyces ellipsoideus
realizan un proceso de glucolisis más eficiente que las Saccharomyces cereviseae, en este
proceso de glucolisis se obtiene acido piruvico, mientras mas eficaz sea su proceso
fermentativo mayor cantidad de alcohol obteniendo, dando como efecto menor acidez ya
que el acido piruvico es transformado en alcohol.
El punto más alto dentro de la fermentación que demuestra la grafica, se nota que a 14°
Brix con 20 dias de fermentacion existe una produccion de alcohol de 38.7 v/v, y con 50°
Brix que es el máximo dentro de esta investigacion con 20 dias de fermentacion alcanzo un
valor de 40 v/v.
47
Las levaduras cultivadas por períodos prolongados en condiciones anaeróbicas disminuyen
su capacidad de producir alcohol. Adicionalmente, a tasas de dilución altas que garantizan
productividades elevadas, el sustrato no alcanza a ser consumido completamente, por lo
que los rendimientos disminuyen.
Otro factor que influyo es la capacidad de tolerar concentraciones altas de azúcares, como
lo asegura (Peña, 2008) los Saccharomyces cerevisiae, cepa CBS8066 que resiste sustratos
concentrados hasta el 35% de sacarosa. Generalmente en la industrias licoreras, aunque la
productividad es significativa, es más relevante la conversión del sustrato a alcohol
considerando que la mayor parte de los costos de producción corresponden a la materia
prima.
Si se extiende los dias de fermentacion la curva iria aumentando en cuanto a produccion de
alcohol pero con una cantidad de 30° Brix, debido a que este fue el mas idoneo para una
producir etanol.
Este microorganismo es el más utilizado para la obtención de Etanol, la levadura
Saccharomyces cerevisiae, que convierte las hexosas en Etanol en condiciones
anaeróbicas, generando 2 moles del compuesto portador de energía en los seres vivos, el
adenosín trifosfato (ATP), por cada mol de hexosa consumida (Claassen et al., 1999),
además de 2 moles de etanol. Esta levadura tienen la ventaja adicional de tolerar
concentraciones relativamente altas de Etanol hasta 150g·L-1.
48
Figura 16. Comparación del volumen del etanol en distintos días de fermentación de la levadura
Saccharomyces ellipsoideus
En la figura 16 se puede observar que a 14° Brix con 10 dias de fermentacion la
produccion de alcohol fue de 22 v/v , a 15 dias 38 v/v; y a 20 dias el 40 v/v.
Con 50° Brix a 10 dias de fermentacion el volumen de alcohol producido fue de 20 v/v, a
15 dias de fermentacion fue de 22 v/v y a 20 dias fue de 38 v/v.
Se puede notar una curva que a los 32° Brix a 20 dias de fermentacion con una produccion
de etanol de 55.3 v/v, si se aumentaran los dias de fermentacion la produccion etanol
aumentaria. Esta levadura presenta una mayor cantidad de etanol producido en
comparacion con la levadura Saccharomyces cereviseae (50v/v), cuando hay mayor
concentración de SST hay incremento en la producción de etanol para las cepas evaluadas.
Para la S. cerevisiae estuvo cultivada en sustratos de mayor concentracion de sacarosa,
que a pesar de su produccion lenta de etanol su proceso glucolitico continua a travéz del
tiempo a mayor tiempo mayor producción de etanol hasta agotar el sustrato, esta levadura
tolera concentraciones de etanol muy altas, a diferencia de la Saccharomyces ellipsoideus
tiene una gran capacidad fermemtativa en corto tiempo, pero no tolera concentraciones
altas de azucares, motivo por lo cual el tiempo y su osmotolerancia es un factor
determinante para su proceso glucolitico. (Paez, 2010)
49
4.2 Comparación de solidos totales finales en las diferentes levaduras
Figura 17. Valor de Solidos Totales con días de fermentación de la levadura Saccharomyces Cerevisiae
Como se observa en la grafica 17, el comportamiento de los sólidos finales dependen de
los días de fermentación, con 14° Brix iniciales a 10 dias de fermentacion dio un valor de
1.5° Brix finales, a 20 dias da un valor de 2.6 °Brix. Esto indica que el proceso de
transformacion de azucares a etanol si se esta produciendo debido a que de 14° brix existe
un descenso a 2.6° brix pero en 20 dias, si se hubiera dejado por mayor tiempo la
fermentacion la produccion de etanol hubiera aumentado llegando a un tope donde la
levadura ya no realizara su metabolismo normal, y entra a una fase de declinacion.
(Ramirez, 2004)
A 50 °brix iniciales con 20 dias de fermentacion presento una disminucion a 45° brix, esto
se debe a que en el mosto existe una sobresaturacion de sacarosa lo que produce que exista
una mayor presion osmotica en las celulas lo que produce una fermentacion deficiente.
Se encontró que en cualquiera de los dos cultivos utilizados, los rendimientos de etanol
fueron superiores a 0,41g etanol/g sacarosa cuando la concentración de azúcar fue mayor,
por debajo de 0,25g/g a 170g sacarosa/L.
Asegura (Peña, 2008) que también se puede mejorar los rendimientos de la levadura
Saccharomyces cereviseae en su poder fermentativo cuando se emplea medio YPS
50
“sustrato sintético el medio de cultivo YPS modificado con: sacarosa 170 ó 250g/L,
KH2PO4 (99.3%, Sigma®, Japón) 1 g/L,MgSO4.7H2O (99%, J.T.Baker,
Deventer,Holanda) 0.5 g/L, Bacto TM peptona (Becton,Dickinson and company, Le Pont
de Claix,France) 10 g/L y extracto de levadura (Oxoid,Hampshire, England)
independientemente de la concentración inicial de sacarosa. Sin embargo, la sacharomyces
ellipsoideus presentó mayor rendimiento en el sustrato. Se encontró que una concentración
de sacarosa considerable al finalizar los 20 dias, hace mucho más eficiente la producción
de etanol a partir de la sacharomyces ellipsoideus.
51
Figura 18. Valor de SST vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces ellipsoideus
Como se observa en la figura 18, la levadura Sacharomyces ellpsoideus presento una
relacion sólidos totales iniciales versus sólidos totales finales, diferentes a la cepa
Sacharomyces cereviseae. En el brix inicial de 14° a 10 dias de fermentacion se observó
que los sólidos totales finales dismnuyen a 2.5 ° brix, este comportamiento se debe a que la
cepa no presenta una mayor resistencia a la cantidad de sacarosa en el mosto.
La reduccion evidente de los solidos totales se debe a que en el medio no esta
sobresaturado de sacarosa por lo que permite que la levadura transforme toda la scaarosa
en etanol. Pero en los solidos inicales de 50° brix a 20 dias de fermentacion los solidos han
disminuido a 36.2°, esto se debe a que el medio esta sobresaturado de sacarosa por lo que
impide que esta transforme con mayor velocidad el azucar en alcohol.
Esta levadura se caracteriza porque una de sus propiedades funcionales es que es resistente
a altas concentraciones de etanol, por esta razon se la usa en las industrias de bebidas
alcoholicas fuertes (whisky, vodka, etc). (Grau, 2008)
52
La evaluación del consumo de sustrato los resultados obtenidos mostraron diferencia
significativa en el consumo de azúcar en las dos levaduras S. cerevisiae y S Sacharomyces
ellpsoideus evaluadas. Sin embargo, cuando se comparó el consumo de SST (Brix)
sacarosa se determinó mayor consumo cuanto sea menos las consentraciones de SST.
53
4.3 Comparación de destilado en las diferentes levaduras
Figura 19. Valores del destilado vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces cerevisiae
Como se observa en la grafica 19, con 50 °brix a 10 dias de fermentacion se obtiene un
destilado de 617.9 ml, con 20 dias de fermentacion el destilado sube a 618,2 ml, esto se
debe a que la levadura no transformo toda la sacarosa en etanol debido a que se encontaba
en un medio sobresaturado, factor que esta determonado por el tiempo si prolongamos el
tiempo se continuaria produciendo alchol pero en menor proporción.
Se puede apreciar que existe una curva muy notoria en los 32°Brix a 20 dias de
fermentacion obteniendo un destilado de 999.2 ml. Es el punto idoneo en donde la levadura
transformo la mayor cantidad de sacarosa en etanol. Si se observa la grafica se pueed
determinar que la cepa Sacharomyces cereviseae con 14 y 50 ° brix presenta una minima
obtencion en el destilado ya que no existion una separacion de la biomasa y otras particulas
en suspensión. (Vian, 2006)
Adicionalmente, todos los sustratos en la producción de etanol incrementa con la crecida
en la concentración de azúcar, por ello se descarta una inhibición en la producción de
etanol, Según (Vian, 2006) las levaduras por exceso de sustrato y se sugiere, que bajo
condiciones de alta concentración de azúcar y en presencia de oxigeno (efecto Crabtree),
estas levaduras convierten su metabolismo respiratorio a metabolismo fermentativo.
54
En un estudio previo realizado por (Peña 2008) con la cepa GR203 de S. cerevisae en
medio sintético se encontró que la producción de etanol fue de 31,5g/L (a las 28,5h) y
21,25g/L (a las 25h) a 200 y 300g sacarosa/L respectivamente.
55
Figura 20. Valores del destilado vs días de fermentación de la levadura Saccharomyces ellipsoideus
Como se oberva en la grafica 20 con 50° brix a 10 dias de fermentacion presento un
destilado de 617.9 ml, con 20 dias fue de 619 ml.
En los parametros de 41 y 23 °brix empieza a formarse una curva dando como punto
idoneo el valor de 32°brix con un destilado de 999.2 ml a 20 dias de fermentacion, pero de
aquí en adelante se empieza a formar una recta dando como resultado que asi se aumente
los dias de fermentacion el volumen del destilado se mantendra sin ningun cambio notorio.
La levadura Sacharomyces ellipsoideus presenta una mayor resistencia a la produccion de
etanol, dando asi la produccion de bebidas fuertes como es el caso del aguardiente, wisky,
vodka, entre otros.
Esto muestra una disminución en la producción al incrementar la concentración de azúcar.
Las levaduras evaluadas en este trabajo mostraron un efecto contrario al reportado para
vinos, la levadura Sacharomyces cereviseae activada y cultivada en medio de cultivo YPS
con 170g/L de sacarosa, mejora considerablemente su poder fermemtativo, asegura (Peña,
56
2008) en el cual, la Sacharomyces ellipsoideus produjo una concentración de etanol de 64
g/L, la cual es mayor que la obtenida por la Levadura Sacharomyces cereviseae 59 g/L.
De igual forma a 30° brix y 20 dias de fermentación las levadura Sacharomyces
ellipsoideus produjeron 9.1 mas de etanol en concentraciones de 30 y 40° brix que la
Sacharomyces cereviseae, estas son tolerantes a altas concentraciones de sacarosa y
además, bajo condiciones similares producen mayores concentraciones de etanol.
Lo anterior demuestra una mayor producción de etanol por parte de Sacharomyces
ellipsoideus, Sacharomyces cerevisiae estan vinculadas a la capacidad fermentativa que
tienenen cada microorganismo, sin embargo, ambos microorganismos mostraron
incrementar la producción de etanol al aumentar la concentración de sacarosa.
57
Figura 21. Análisis químico del alcohol obtenido
El efecto del calentamiento oT sobre la calidad final de la bebida alcohólica destilada, se
determina por la variación de la temperatura en el caldero, la pureza y la calidad de las
bebidas alcoholicas esta determinada por el numero de veces sometidas a destilería,
durante la primera destilación existe una alta consentracion de congeneres, en los
tratamientos y control, se obtuvo un valor de 70% v/v cuando la norma INEN 369-2013
determina que 3,2 mg/1003
.
Entre los ésteres determinados en el Vodka, se encontraron el acetato de metilo y etilo.
Como lo asegura (Granadillo, 2007) estos se encuentran en bajas concentraciones (50 - 80
mg/L), aportando aroma a la bebida lo cual tiene un impacto positivo en la calidad del
producto final. Los sustratos hidrolizados tienen un valor superior que los controles. El
alcohol obtenido por actividad fermentaiva de lalevadura Sacharomycces Cereviseae le da
un aroma caracteristico a esta bebida.
El calentamiento gradual permitió disminuir el contenido de estos compuestos lo cual va a
contribuir en mejorar la calidad del Vodka.
58
En la Investigacion de (Granadillo, 2007) asegura que los compuestos químicos
mayoritarios presentes en las bebidas destiladas, que necesita ser controlado en mayor
medida es el metanol, ya que concentraciones altas mayores a 250 mg/L pueden ser
peligrosas debido a su oxidación a metanal (formaldehído) y ácido fórmico los cuales
lentamente pueden alcanzar altas concentraciones en el cuerpo humano. Como la norma
INEN 369-2013 limita a 1,5 mg/ 100 ml, en la investigacion realizada los valores
alcanzados estan dentro de los limites, como lo demuestra la Figura 21. A medida que se
incrementa el numero de destilados dismuninuyen los alcoles superiores y el metanol.
El furfural al igual que el metanol es uno de los compuestos químicos que debe ser
vigilado por su toxicidad. Dado por su alto punto de ebullición, las mayores
concentraciones de este compuesto aparecen al final de la destilación (Figura 21), por lo
que presentó un perfil de composición ascendente. El efecto en la primera destilación, la
primera fracción se inició con una concentración de 602 mg/L Asegura (Granadillo, 2008)
en la figura 21 muestra que los controles y los tratamientos osilan en un rango de 0,3 hasta
0,6 mg/100 ml estos valores estan fuera de la norma INEN 369-2013 en la que determina
un valor de 0, pero a medida que se incrementen los destilados disminuye
considerablemente estos valores. La presencia del furfural en la bebida, es producto de la
deshidratación en medio ácido de los azúcares residuales cuando son sometidas al
calentamiento, hidrólisis y al remojo en el proceso de estraccion del almidon.
Para producir Vodka de calidad, es necesario disminuir la incorporación de sustancias
indeseables procedentes de la fermentación y de la destilación, razón por la cual deben
realizarse con precisión y control de temperaturas al inicio, medio y final. En las primeras
fracciones de destilado las concentraciónes del acetaldehído, acetato de metilo y acetato de
etilo resultaran estar fuera del rango de la norma INEN 369-2013 y dado que éstos en altas
concentraciones le confieren el contenido máximo de alcoholes superiores fue de 5,84 mg/
100 mL y valores inferiores a 1,3 mg/ 100 mL de alcoholes superiores, estos producen
bebidas de calidad aceptable, ya que concentraciones superiores a estas aportan un sabor y
aroma desagradable a la bebida. la norma INEN 369-2013 limita a un valor máximo de
0,70 mg/ 100 mL.
59
4.4. Análisis de alcoholes superiores de la bebida alcoholica de camote.
Tabla 13. Análisis de alcoholes superiores al blanco de la levadura ellipsoideus
BLANCO 14°BRIX INICIAL CON ESPECIE DE LEVADURA
SACCHAROMYCES ELLIPSOIDEUS
PARAMETROS UNIDAD RESULTADO
GRADO ALCOHOLICO ° GL 42
ACIDEZ mg/100 ml de alcohol anhidro 17,14
ESTERES mg/100 ml de alcohol anhidro 0,04
ALDEHIDOS mg/100 ml de alcohol anhidro 0,02
FURFURAL mg/100 ml de alcohol anhidro 0,05
ALCOHOLES SUPERIORES mg/100 ml de alcohol anhidro 1,3
EXTRACTO SECO mg/100 ml de alcohol anhidro 0,04
METANOL mg/100 ml de alcohol anhidro 0,03
CONGENERES CALCULO 70
Fuente: LABORATORIO DE ANALISIS Y ASEGURAMIENTO DE CALIDAD MULTIANALITICA
En la tabla numero 13 se puede observar que los valores obtenidos de los analisis
realizados a la muestra blanco con un °Brix inicial de 14 propio del tuberculo (camote),
utilizando la levadura Saccharomyces Ellipsoideus presento un grado alcoholico de 42 con
0.03 mg/100 ml de alcohol anhidrido (metanol). Este valor se encuntra dentro de la nomra
INEN 369:2013, lo que nos indica que la bebida es apta para el consumo humano.
En la norma INEN 1837:2013 nos indica que el valor minimo de alcoholes superiores en
una bebida alcoholica es de 150 mg/100 cm3, la muestra blanco presento un valor de 1.3
mg/100 cm3 lo cual indica que esta muy por debajo de la norma lo que nos conviene que es
optima para el consumo.
60
Tabla 14. Análisis de alcoholes superiores al blanco de la levadura cerevisiae
BLANCO 14°BRIX INICIAL CON ESPECIE DE LEVADURA
SACCHAROMYCES CEREVISEAE
PARAMETROS UNIDAD RESULTADO
GRADO ALCOHOLICO ° GL 39
ACIDEZ mg/100 ml de alcohol anhidro 24,62
ESTERES mg/100 ml de alcohol anhidro 0,48
ALDEHIDOS mg/100 ml de alcohol anhidro 0,03
FURFURAL mg/100 ml de alcohol anhidro 0,06
ALCOHOLES SUPERIORES mg/100 ml de alcohol anhidro 5,84
EXTRACTO SECO mg/100 ml de alcohol anhidro 0,08
METANOL mg/100 ml de alcohol anhidro 0,22
CONGENERES CALCULO 70
Fuente: LABORATORIO DE ANALISIS Y ASEGURAMIENTO DE CALIDAD MULTIANALITICA
En la tabla numero 14 se puede visualizar que el tratamiento blanco utilizando la levadura
Saccharomyces Cereviseae prsento un valor de 39°GL, lo que indica que esta dentro de la
norma INEN 1837:2013 (min 15 – max 50 °GL). Es considerada como una bebida
alcoholica. Los valores de metanol y alcoholes superiores estan muy por debajo de lo
permitido por la norma, lo que nos indica que si es una bebida que se puede consumir sin
ningun riesgo a sufrir ningun tipo de intoxicacion.
(Rodriguez, 1999) nos indica que el metanol es un subproducto de la fermentacion en
pequeñas cantidades no presenta ningun inconveniente para la salud, este se encuentra en
grandes cantidades en bebidas destiladas debido a que es un producto muy volatil y si no se
presenta una destilaicon fraccionada correctamente este puede alcanzar niveles superiores
y causar ceguera y hasta la muerte en personas que lo consuman.
61
Tabla 15. Análisis de alcoholes superiores de 30°Brix de la levadura ellipsoideus
30°BRIX INICIAL CON ESPECIE DE LEVADURA SACCHAROMYCES
ELLIPSOIDEUS
PARAMETROS UNIDAD RESULTADO
GRADO ALCOHOLICO ° GL 64
ACIDEZ mg/100 ml de alcohol anhidro 33,75
ESTERES mg/100 ml de alcohol anhidro 0,55
ALDEHIDOS mg/100 ml de alcohol anhidro 0,03
FURFURAL mg/100 ml de alcohol anhidro 0,06
ALCOHOLES SUPERIORES mg/100 ml de alcohol anhidro 1,37
EXTRACTO SECO mg/100 ml de alcohol anhidro 0,05
METANOL mg/100 ml de alcohol anhidro < 0,01
CONGENERES CALCULO 70
Fuente: LABORATORIO DE ANALISIS Y ASEGURAMIENTO DE CALIDAD MULTIANALITICA
En la tabla numero 15 se puede observar que el tratamiento adicionando 30°Brix con la
levadura de Saccharomyces Ellipsoideus presenta un grado alcoholico de 64°, 1.37
mg/100 cm3 de alcoholes superiores y <0.01 mg/100 cm
3 de metanol. Estos valores se
encuentran dentro de la norma INEN 1837:2013 de bebidas aloholicas.
Dichos valores dan la seguridad de que este tratamiento con esta levadura produce una
mayor cantidad de alcohol que otros tipos de levaduras, debido a que estas poseen una
mayor capacidad de actividad proteasica que consiste en hidrolizar las proteinas del mosto
en aminoacidos correspondientes. (Hidalgo, 2010)
62
4.5. Análisis sensoriales de la bebida alcóholica del camote
Figura 22. Comparación del aroma de los diferentes tratamientos.
Como se observa en la figura 22, existe una diferencia entre cada uno de los tratamientos,
el tratamiento PMP presento un valor de 4 al igual que el JPC, el tratamiento RMS y LDC
presento un valor de 5. Lo que indica que las muestras no presentaron una gran variacion,
por lo que el panel semi-entrenado ah aceptado dichos tratamientos como idoneos dentro
de las cataciones realizadas.
En la norma INEN 0369:2013 se puede citar que el vodka debe ser una bebida libre de
color, olor, sabor distintivo de la materia prima de que se origine, por lo antes citado la
bebida alchoholica de camote esta dentro de esta norma debido a que no presenta ninguna
caracteristica distintiva de la materia prima a usarse.
0
1
2
3
4
5
6
7
pmp rms jpc ldc
PO
ND
ERA
CIÓ
ON
TRATAMIENTO
AROMA
63
Figura 23. Comparación del sabor de los cuatro tratamientos.
En la figura 23 se puede observar que el tratamiento JPC presenta un valor de 7, y los
tratamientos PMP Y RMS un valor de 5 y por ultimo el tratamiento LDC un valor de 3, lo
que nos indica que el tratamiento JPC es el mas aceptado por el panel semi – entrenado,
debido a que su sabor es mas parecido al del vodka de papa que ya existe en el mercado. El
tratamiento LDC tuvo una puntuacion baja en comparcion con los otros tratamientos
debido a que su sabor fue demasiado fuerte como bebida alcoholica que no es aceptado por
los panelistas.
Según la norma INEN 0369:2013 el vodka es una bebida neutral sin ninguna caracteristica
que lo identifique con la metria prima que se utilizo, por tal motivo la bebida alcoholica a
partir de camote entra en esta norma ya que no presenta ninguna caracteristica propia de la
materia prima que se uso.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
pmp rms jpc ldc
sabor
64
Figura 24. Comparación de la textura entre los diferentes tratamientos.
En la figura 24 se observo que el tratamiento PMP presenta un valor de 6, los tratamientos
RMS Y JPC un valor de 5 y por ultimo el tratamiento LDC un valor de 4, no existe una
gran variacion entre los diferetes tratamientos debido a que su textura fueron liquidas y de
color transparente como lo establece la norma INEN 0369:2013.
0
1
2
3
4
5
6
7
pmp rms jpc ldc
Textura
65
Figura 25. Comparación del color entre los diferentes tratamientos.
En la figura 25 se observo que el tratamiento JPC presenta un valor de 8 y los tratamientos
PMP,RMS, y LDC presentan un valor de 7, no existe una gran variacion entre los
tratamientos debido a que estos presentaron todos un color transparente original de los
vodka.
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
pmp rms jpc ldc
Color
66
4.6. Eleccion del mejor tratamiento
Figura 26. Comparación entre los diferentes tratamientos
En los analisis de alcoholes superiores todos obtuvieron un valor permitido por la norma
INEN 369:2013, por lo tanto no se baso en dichos analisis para esojer un mejor
tratamiento.
La eleccion del mejor tratamiento se realizo mediante un panel semi-entrenado al cual se le
entrego una hoja de cata con los respectivos tratamientos para que procedan a realizar las
cataciones de dichos tratamientos dando como resultado que el mejor tratameinto es el JPC
(tratamiento numero 3) (ver figura 26).
El cual presento un mayor nivel de puntaje dentro de los parametros de color, olor, sabor,
textura, dicho tratamiento esta dentro de la norma INEN 369:2013.
Por otra parte en los valores de los analisis a las muestras se puede elegir como mejor
tratamiento al de la levadura Saccharomyces Ellipsoidues debido a que esta presenta una
mayor cantidad de grados alcoholicos gracias a su actividad proteica.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
pmp rms jpc ldc
aroma sabor textura color aspecto
67
4.7. Tipo de bebida alcoholica según norma INEN
Figura 27: Requisitos del Vodka
Fuente: Norma INEN 369:2013
Como se obersva en la figura 27 (tabla de requisitos vodka) según la norma INEN
369:2013, los valores obtenidos por nuestro producto estan dentro del rango establecido
por dicha norma como es en el caso de: grado alcoholico se obtuvo 64°GL el rango
permitido es de minimo 37,5 % v/v sin un maximo establecido.
Otro punto a tomar en cuenta es el metanol que dio un valor de <0.01 el cual se encuentra
dentro de la norma (maximo 1,5mg/100 cm3). El resto de parametros estan dentro de lo
establecido.
La acidez dio un valor de 33,75 mg/100 cm3 el valor en la norma es de 1,0 mg/100 cm
3
como maximo, la razon por la cual se obtuvo una acidez tan alta es por los dias de
fermentacion que estuvo el mosto. Se pudo formar una fermentacion acetica durante el
proceso.
68
4.8. Rendimiento del producto
Rendimiento del producto =
Rendimiento del producto =
Rendimiento del producto = 47,54% de vodka destilado con 62 °Gl
Como se observó el rendimiento del proceso es del 47.54%, en el sistema ingresa 2.1125
Kg de camote como materia prima, en todo el proceso se pierde un 13% debido a que
tenemos una etapa de pelado y se la procede a cocinar a temperaturas de ebullicion a
coccion abierta en la cual se pierde 11.73% de agua, la misma que es regenerada al proceso
con el fin de mantener la base de calculo luego se fermenta y al pasar al proceso de
destilado existe una gran perdida de mosto que queda en el destilador, el mismo que puede
servir para futuras investigaciones con el objeto de darle un fin en el se logre mejorar el
equilibrio con el medio ambiente.
Al final del proceso se obtiene un 1.1160 Kg de producto terminado.
Obteniendo asi un rendimiento del 47,54% en base al camote pelado que ingresa al proceso
y a la cantidad de vodka obtenido del mismo con 62 °Gl.
69
4.9. Balance de materia
Tabla 16: Balance de masa para la elaboración de una bebida alcohólica de camote
Entradas Salidas Diferencia Humedad Sólidos totales
Pasos Kg
Recepción 2.25 2.25 0 59.56 40.44
Seleccion 2.25
Tuber. mal estado 0,10 2.15 59,56 40.44
Lavado 2.15
Impurezas 0.045 2.105 59.56 40.44
Pesado 1 2.105 2.105 59.56 40.44
Pelado 2.105
Cascara
0.445
59.56 40.44
Pesado 2 1.66
59.56 40.44
Troceado 1.66 1.66
59.56 40.44
Mezclado 1.66
Agua 4.00 5.66 100 0.00
Coccion 5.66
88.13 11.86
Agua evaporada 1.3 4.36 100 0.00
Licuado 4.36 4.36 0 84.60 15.39
Enfriado 4.36 0 4.36 84.60 15.39
Mezcla 5.01 5.01 0 86.60 13.39
Hidrolisis enzimatica 1 0.005 5.015 100 0
Reposos 1 5.015 5.015 0 85.27 13..34
Hidrolisis enzimatica 2 0.005
5.02 10.00 90.00
Estandarizacion 5.02 85.26 13.43
Acido citrico 0.002 5.022 9.00 91.00
Azucar 0.93 5.952 12.00 88.00
Fermentacion 5.95 5.95 0 85.03 14.96
Levadura 0.0025 0.06 99.94
Dioxido de carbono 0.541 5.4115 100 0
Destilacion 8.45 83.51 16.49
Mosto 7.334 1.16 21.45 78.54
Etanol 1.1160 100 0
Embasado 1.1160 1.1160 100 0
Sellado 1.1160 1.1160 100 0
Distribucion 1.1160 1.1160 100 0
70
Como se observa en la tabla 16 al inicio del proceso se empezo con una materia prima de
2.25 Kg (camote), despues de cada operación se fue perdiendo materia como es en el caso
del lavado que salen impurezas, en el pelado que sale la cascara, pero en el momento del
troceado aumento el peso debido a que se adiciono 4 Kg de agua para obtener asi la unidad
de estudio de 8.45 Kg.
Se observa que como producto final se obtuvieron 1.1160 Kg, esto es debido a que en el
proceso de destilado se pierde la mayor cantidad de producto y queda el residuo (mosto),
que ya no tiene ningun interes dentro de esta investigacion y se obtiene el etanol puro que
es el resultado de nuestra investigacion.
71
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
Se determino que en la levadura Sacharomyces cereciseae tuvo un rendimiento de
alcohol del 47% v/v con 58 °Gl iniciando con 32° brix a 20 dias de fermentacion. Por
otro lado la levadura Sacharomyces ellipsoideus obtuvo un rendimiento de alcohol de
55.3% v/v con 62 °Gl iniciando con 32 °brix a 20 dias de fermentacion.
Se concluye que las enzimas alfa-amilasa mantienen su actividad a pH 4 y 40 °C y la
gluco-amilasa se activa a pH 3,5 a la misma temperatura, demostrando asi que a estas
condiciones se da el proceso de sacarificación.
Las caracteristicas fisico – quimicas de la bebida alcoholica de mejor rendimiento fue
de: 62°GL; 0,03 mg/100 cm3 de aldehidos; 0.06 mg/100 cm
3 de furfural y < 0.01 de
metanol, valores que estan dentro de la norma INEN 369:2013. Y es apto para el
consumo humano.
Los valores obtenidos se compararon con la norma INEN de bebidas alcoholicas dando
como resultado que nuestro producto final es un vodka. (norma INEN 369:2013)
El equipo utilizado fue un destilador simple con superficie de relleno el cual en gran
parte esta hecha de acero inoxidable según la norma ISO 84422:1997, con una
capacidad de 10 litros y una resistencia de cafetera que eleva o disminuye el calor
dentro del mosto deacuerdo a nuestros requerimientos mediante el setiado, dandonos un
rendimiento del 99% en relacion a la concentracion de alcohol con el que ingresa el
mosto y el volumen de vodka obtenido.
72
La destilacion se la realizo una sola vez a temperatura de ebullicion (92 °C) ya que el
mosto a destilar esta con una alta concentracion de agua, dandonos como resultado un
vodka de calidad que cumple con los requerimientos de la Norma INEN 369:2013 que
lo hace apto para el consumo humano, a pesar de que el equipo es de destilacion simple
y no cuenta con columnas de rectificación lo que nos ayudaria a obtener un vodka de
mayor pureza.
Al realizar el balance de masa se obtuvo un rendimiento del 23% con un costo del
vodka de camote de 14,70 dolares americanos por litro de vodka, el cual puede competir
en el mercado nacional.
El análisis de estadistico realizado mostró que todos los factores evaluados y sus
respectivas interacciones tienen efecto estadísticamente significativo sobre la
producción de etanol.
73
5.2. Recomendaciones
Usar tuberculos que se encuentran en plena produccion dentro del mercado, para evitar
gastos exagerados al momento de la fabricacion de la bebida.
Usar levaduras idoneas para obtener una bebida destilada con alto grado alcoholico.
Cocinar la materia prima (camote) a altas temperaturas de ebullicion hasta lograr una
colada luego adicionar las enzimas correspondientes.
La destilacion se la debe realizar a una temperatura de 80 – 95°C, si se sobrepasa la
temperatura podrian destilarse compuestos indeseables (alcoholes superiores).
Se recomienda realizar investigaciones en la vinaza, para determinar que caracteristicas
fisico – quimicas tienen presentes.
Las temperaturas de arranque en el destilado se debe tener mayor control con el fin de
garantizar la calidad de la bebida alcóholica.
74
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76
ANEXOS
77
ANEXO 01
CUADRO DE COSTO (UN LITRO) DE BEBIDA ALCOHOLICA DE CAMOTE.
78
ANEXO 02
BALANCE DE MASA DE LA ELABORACION DE UNA BEBIDA ALCOHOLICA A
PARTIR DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA) UTILIZANDO DOS VARIEDADES DE
LEVADURAS (SACCHAROMYCES CEREVISIAE Y SACCHAROMYCES
ELLIPSOIDEUS) A NIVEL PILOTO.
RECEPCION:
BALANCE TOTAL
A = B
100 Kg = B
BALANCE PARCIAL DE AGUA
A (A1) = B(B1)
100(0.6677) = 100(B1)
B1 = 0.6677* 100%
B1 = 66.77% H2O
A1= 66.77% H2O
A2= 1.5% Proteína
A3= 0.35% Grasa
A4= 1.21% Ceniza
A5= 1.34% Fibra
A6= 28.84% E.L.N.N.
RECEPCION A = 100 Kg
B = 100 Kg
B1= 66.77% H2O
B2= 1.5% Proteína
B3= 0.35% Grasa
B4= 1.21% Ceniza
B5= 1.34% Fibra
B6= 28.84% E.L.N.N.
79
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
A(A2)= B(B2)
100(0.015) = 100 (B2)
B2 = 0.015* 100%
B2 = 1.5% Proteína
BALANCE PARCIAL DE GRASA
A(A3)= B(B3)
100 (0.0035) = 100 (B3)
B3 = 0.0035* 100%
B3 = 0.35% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
A(A4)= B(B4)
100 (0.0121) = 100 (B4)
B4 = 0.0121* 100%
B4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
A (A5)= B(B5)
100 (0.0134) = 100 (B5)
B5 = 0.0134* 100%
B5 = 1.34% Fibra
80
C = 4.4443 Kg
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
A(A6)= B(B6)
100 (0.2884) = 100 (B6)
B6 = 0.2884* 100%
B6 = 28.84% E.L.N.N
SELECCION:
BALANCE TOTAL
B = C + D
100 Kg = 4.4443 Kg + D
D = 100 – 4.4443 Kg
D = 95.5557 Kg.
SELECCION
D = 95.5557 Kg
B = 100 Kg
C1= 66.77% H2O
C2= 1.5% Proteína
C3= 0.35% Grasa
C4= 1.21% Ceniza
C5= 1.34% Fibra
C6= 28.84% E.L.N.N.
B1= 66.77% H2O
B2= 1.5% Proteína
B3= 0.35% Grasa
B4= 1.21% Ceniza
B5= 1.34% Fibra
B6= 28.84% E.L.N.N.
D1= 66.77% H2O
D2= 1.5% Proteína
D3= 0.35% Grasa
D4= 1.21% Ceniza
D5= 1.34% Fibra
D6= 28.84% E.L.N.N.
81
BALANCE PARCIAL DE AGUA
B(B1) = C(C1) + D(D1)
100(0.6677) = 4.4443(0.6677) + 95.5557(A1)
66.09 = 2.9674 + 95.5557(A1)
A1 = 0.6677 X 100 = 66.77%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
B(B2)= C(C2) + D(D2)
100(0.015) = 4.4443(0.015) + 95.5557(D2)
D2 = 0.015* 100%
D2 = 1.5% Proteína
BALANCE PARCIAL DE GRASA
B(B3)= C(C3) + D(D3)
100(0.0035) = 4.4443(0.0035) + 95.5557 (D3)
D3 = 0.0035* 100%
D3 = 0.35% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
B(B4)= C(C4) + D(D4)
100(0.0121) = 4.4443(0.0121) + 95.5557(D4)
D4 = 0.0121* 100%
D4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
B(B5)= C(C5) + D(D5)
100(0.0134) = 4.4443(0.0134) + 95.5557 (D5)
D5 = 1.34% Fibra
82
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
B(B6)= C(C6) + D(D6)
100(0.2884) = 4.4443(0.2884) + 95.5557(D6)
D6 = 0.2884* 100%
D6 = 2884% E.L.N.N
LAVADO:
BALANCE TOTAL
D + E = F + G
95.5557 Kg + 95.5557 = 95.5557 Kg + G
G = 95.5557 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
D(D1) + E(E1) = F(F1) + G(G1)
95.5557(0.6677) + 95.5557(1) = 95.5557(1) + 95.5557(G1)
63.8025 + 95.5557 = 95.5557 + 95.5557(G1)
G1 = 0.6677 X 100 = 66.77%
LAVADO
D = 95.5557 Kg
D1= 66.77% H2O
D2= 1.5% Proteína
D3= 0.35% Grasa
D4= 1.21% Ceniza
D5= 1.34% Fibra
D6= 28.84% E.L.N.N.
G = 95.5557 Kg
G1=66.77%H2O
G2=1.5%Proteína
G3=0.35%Grasa
G4=1.21%Ceniza
G5=1.34%Fibra
G6=28.84%E.L.N
F = 95.5557 Kg
F1 = 100% H2O
F2=0% Proteina
F3=0% Grasa
F4=0% Ceniza
F5=0% Fibra
F6= 0% E.L.N.N
E= 95.5557
E1= 100% H2O
E2= 0% Proteína
E3= 0% Grasa
E4= 0% Ceniza
E5= 0% Fibra
E6= 0% E.L.N.N.
83
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
D(D2) + E(E2) = F(F2) + G(G2)
95.5557(0.015) 95.5557(0)= 95.5557(0) + 95.5557(G2)
G2 = 0.015* 100%
G2 = 1.5% Proteína
BALANCE PARCIAL DE GRASA
D(D3) + E(E3) = F(F3) + G (G3)
95.5557(0.0035) = 95.5557(0) + 95.5557(G3)
G3 = 0.0035* 100%
G3 = 0.35% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
D(D4) + E(E4) = F(F4) + G(G4)
95.5557(0.0121) ) + 95.5557(0) = 95.5557(0) + 95.5557(G4)
G4 = 0.0121* 100%
G4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
D(D5) + E(E5) = F(F5) + G(G5)
95.5557(0.0134) + 95.5557(0) = 95.5557(0) + 95.5557 (G5)
G5 = 0.0134* 100%
G5 = 1.34% Fibra
84
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
D(D6) + E(E6) = F(F6) + G(G6)
95.5557(0.2884) + 95.5557(0) = 95.5557(0) + 95.5557(G6)
G6 = 0.2884 * 100%
G6 = 28.84% E.L.N.N
PELADO:
BALANCE TOTAL
G = H + I
95.5557 Kg = 12.3935 Kg + I
I = 83.1621 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
G(G1) = H(H1) + I(I1)
95.5557(0.6677) = 12.3935(0.6285) + 83.1621(I1)
63.8025 = 7.7893 + 83.1621(I1)
I1 = 0.6735 X 100 = 67.35%
PELADO
I = 83.1621Kg
G = 95.5557Kg
G1=66.77%H2O
G2=1.5%Proteína
G3=0.35%Grasa
G4=1.21%Ceniza
G5=1.34%Fibra
G6=28.84%E.L.N
I1=67.35%H2O
I2=1.58%Proteína
I3=0.37%Grasa
I4=1.21%Ceniza
I5=1.35%Fibra
I6=28.12%E.L.N
Datos experimet
12.97%
H = 12.3935 Kg
H1=62.85%H2O
H2=0.92%Proteina
H3=0.18%Grasa
H4=1.2%Ceniza
H5=1.22%Fibra
H6=33.61E.L.N.N
85
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
G(G2) = H(H2) + I(I2)
95.5557(0.015) = 12.3935(0.0092) + 83.1621(I2)
1.4333 = 0.1140 + 83.1621(I2)
I2 = 0.0158* 100%
I2 = 1.58% Proteína
BALANCE PARCIAL DE GRASA
G(G3)= H(H3) + I(I3)
95.5557(0.0035) = 12.3935(0.0018) + 83.1621(I3)
I3 = 0.0037* 100%
I3 = 0.37% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
G(G4) = H(H4) + I(I4)
95.5557(0.0121) = 12.3935(0.012) + 83.1621(I4)
I4 = 0.0121* 100%
I4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
G(G5)= H(H5) + I(I5)
95.5557(0.0134) = 12.3935(0.0122) + 83.1621(I5)
I5 = 0.0135* 100%
I5 = 1.35% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
G(G6)= H(H6) + I(I6)
95.5557(0.2884) =12.3935(0.3361) + 83.1621(I6)
I6 = 0.2812* 100%
I6 = 28.12% E.L.N.N
86
PESADO:
BALANCE TOTAL
I = J
83.1621 = J
J = 83.1621 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
I(I1) = J(J1)
83.1621(0.6735) = 83.1621(J1)
56.0096 = 83.1621(J1)
J1 = 0.6735 X 100 = 67.35%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
I(I2) = J(J2)
83.1621 (0.0158) = 83.1621(J2)
J2 = 0.0158* 100%
J2 = 1.58% Proteína
PESADO
J = 83.1621 Kg
I = 83.1621 Kg
I1=67.35%H2O
I2=1.58%Proteína
I3=0.37%Grasa
I4=1.21%Ceniza
I5=1.35%Fibra
I6=28.12%E.L.N
J1=67.35%H2O
J2=1.58%Proteína
J3=0.37%Grasa
J4=1.21%Ceniza
J5=1.35%Fibra
J6=28.12%E.L.N
87
BALANCE PARCIAL DE GRASA
I(I3)= J(J3)
83.1621(0.0037) = 83.1621(J3)
J3 = 0.0037* 100%
J3 = 0.37% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
I(I4)= J(J4)
83.1621(0.0121) = 83.1621(J4)
J4 = 0.0121* 100%
J4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
I(I5)= J(J5)
83.1621(0.0135) = 83.1621(J5)
J5 = 0.0135* 100%
J5 = 1.35% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
I(I6)= J(J6)
83.1621(0.2812) = 83.1621(J6)
J6 = 0.2812* 100%
J6 = 28.12% E.L.N.N
88
TROCEADO:
BALANCE TOTAL
J = K
83.1621 Kg = K
K = 83.1621 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
J(J1) = K(K1)
83.1621(0.6735) = 83.1621(K1)
56.0096 = 83.1621(K1)
K1 = 0.6735 X 100 = 67.35%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
J(J2) = K(K2)
83.1621(0.0158) = 83.1621(K2)
K2 = 0.0158 * 100%
K2 = 1.58% Proteína
TROCEADO
K = 83.1621Kg
J =83.1621 Kg
J1=67.35%H2O
J2=1.58%Proteína
J3=0.37%Grasa
J4=1.21%Ceniza
J5=1.35%Fibra
J6=28.12%E.L.N
K1=67.35%H2O
K2=1.58%Proteína
K3=0.37%Grasa
K4=1.21%Ceniza
K5=1.35%Fibra
K6=28.12%E.L.N
89
BALANCE PARCIAL DE GRASA
J(J3)= K(K3)
83.1621(0.0037) = 83.1621K3)
K3 = 0.0037* 100%
K3 = 0.37% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
J(J4)= K(K4)
83.1621(0.0121) = 83.1621(K4)
K4 = 0.0121* 100%
K4 = 1.21% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
J(J5) = K(K5)
83.1621(0.0135) = 83.1621(K5)
K5 = 0.0135* 100%
K5 = 1.35% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
J(J6)= K(K6)
83.1621(0.2812) = 83.1621(K6)
K6 = 0.2812* 100%
K6 = 28.12% E.L.N.N
90
MEZCLADO:
BALANCE TOTAL
K + L = M
83.1621 + 249.4863 Kg = M
M = 332.6484 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
K(K1) + L(L1) = M(M1)
83.1621(0.6735) + 249.4863(1) = 332.6484(M1)
56.0096 + 249.4863 = 332.6484(M1)
M1 = 0.9183 X 100 = 91.83%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
K(K2) + L(L2) = M(M2)
83.1621(0.0158) + 249.4863(0) = 332.6484(M2)
M2 = 0.00395* 100%
M2 = 0.39% Proteína
MEZCLADO
M = 332.6484 Kg
K = 83.1621Kg
K1=67.35%H2O
K2=1.58%Proteína
K3=0.37%Grasa
K4=1.21%Ceniza
K5=1.35%Fibra
K6=28.12%E.L.N
M1=91.83%H2O
M2=0.39%Proteína
M3=0.09%Grasa
M4=0.30%Ceniza
M5=0.33%Fibra
M6= 7.03 %E.L.N
L = 249.4863 Kg
L1 = 100%H2O
L2=0%Proteina
L3=0%Grasa
L4=0%Ceniza
L5=0%Fibra
L6 = 0%E.L.N.
91
BALANCE PARCIAL DE GRASA
K(K3) + L(L3) = M(M3)
83.1621(0.0037) + 249.4863(0) = 332.6484(M3)
M3 = 0.00092* 100%
M3 = 0.092% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
K(K4) + L(L4) = M(M4)
83.1621(0.0121) + 249.4863(0) = 332.6484(M4)
M4 = 0.0030* 100%
M4 = 0.30% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
K(K5) + L(L5) = M(M5)
83.1621(0.0135) + 249.4863(0) = 332.6484(M5)
M5 = 0.0033* 100%
M5 = 0.33% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
K(K6) + L(L6) = M(M6)
83.2116(0.2812) + 249.4863(0) = 332.6484(M6)
M6 = 0.070* 100%
M6 = 7.03% E.L.N.N
92
COCCION:
BALANCE TOTAL
M = N + O
332.6484 = 39.0196 + O
O = 293.6288 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
M(M1) = N(N1) + O(O1)
332.6484(0.9183) = 39.0196(1) + 293.6288(O1)
266.4514 = 293.6288(O1)
O1 = 0.9074 X 100 = 90.74%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
M(M2) = N(N2) + O(O2)
332.6484(0.0039) = 39.0196(0) + 293.6288(O2)
O2 = 0.0044* 100%
O2 = 0.44% Proteína
COCCION
O = 293.6288 Kg
M = 332.6484 Kg
M1=91.83%H2O
M2=0.39%Proteína
M3=0.09%Grasa
M4=0.30%Ceniza
M5=0.33%Fibra
M6= 7.03 %E.L.N
O1= 90.74%H2O
O2=0.44 %Proteína
O3=1.01%Grasa
O4=0.33%Ceniza
O5=0.37%Fibra
O6= 7.96%E.L.N
11.73% DATO EXP.
N =39.0196 Kg
N1= 100%H2O
N2=0%Proteina
N3=0%Grasa
N4=0%Ceniza
N5=0%Fibra
93
BALANCE PARCIAL DE GRASA
M(M3) = N(N3) + O(O3)
332.6484(0.009) = 39.0196(0) + 293.6288(O3)
O3 = 0.010* 100%
M3 = 1.01% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
M(M4) = N(N4) + O(O4)
332.6484(0.0030) = 39.0196(0) + 293.6288(O4)
O4 = 0.0033* 100%
O4 = 0.33% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
M(M5) = N(N5) + O(O5)
332.6484(0.0033) = 39.0196(0) + 293.6288(O5)
O5 = 0.0037* 100%
O5 = 0.37% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
M(M6) = N(N6) + O(O6)
332.6484(0.0703) = 39.0196(0) + 293.6288(O6)
O6 = 0.079* 100%
O6 = 7.96% E.L.N.N
94
LICUADO:
BALANCE TOTAL
O + P = Q
293.6388 + 39.0196 = Q
Q = 332.6484 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
O(O1) + P(P1) = Q(Q1)
293.6288(0.9074) + 39.0196(1) = 332.6484(Q1)
305.4583 = 332.6484(Q1)
Q1 = 0.9183 X 100 = 91.83%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
O(O2) + P(P2)= Q(Q2)
293.6288(0.0044) + 39.0196(0) = 332.6484(Q2)
Q2 = 0.0039* 100%
Q2 = 0.39% Proteína
LICUADO
Q = 332.6484 Kg
O = 293.6288 Kg
O1= 90.74%H2O
O2=0.44 %Proteína
O3=1.01%Grasa
O4=0.33%Ceniza
O5=0.37%Fibra
O6= 7.96%E.L.N
Q1=91.83%H2O
Q2=0.39%Proteína
Q3=0.09%Grasa
Q4=0.30%Ceniza
Q5=0.33%Fibra
Q6= 7.03 %E.L.N
11.73% dato exp.
P = 39.0196 Kg
P1= 100%H2O
P2=0%Proteina
P3=0%Grasa
P4=0%Ceniza
P5=0%Fibra
P6=0%E.L.N.N
95
BALANCE PARCIAL DE GRASA
O(O3) + P(P3) = Q(Q3)
293.6288(0.0010) + 39.0196(0) = 332.6484(Q3)
Q3 = 0.0009* 100%
Q3 = 0.09% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
O(O4) + P(P4)= Q(Q4)
293.6288(0.0033) + 39.0196(0) = 332.6484(Q4)
Q4 = 0.0030* 100%
Q4 = 0.30% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
O(O5) + P(P5) = Q(Q5)
293.6288(0.0037) + 39.0196(0) = 332.6484(Q5)
Q5 = 0.0033* 100%
Q5 = 0.33% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
O(O6) + P(P6)= Q(Q6)
293.6288(0.0796) + 39.0196(0) = 332.6484(Q6)
Q6 = 0.00703* 100%
Q6 = 7.03% E.L.N.N
96
ENFRIADO:
BALANCE TOTAL
Q = R
332.6484 = R
R = 332.6484 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
Q(Q1) = R(R1)
332.6484(0.9183) = 332.6484(R1)
305.4710 = 332.6484(R1)
R1 = 0.9183 X 100 = 91.83%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
Q(Q2) = R(R2)
332.6484(0.0039) = 332.6484(R2)
R2 = 0.0039* 100%
R2 = 0.39% Proteína
ENFRIADO
R = 332.6484 Kg
Q = 332.6484 Kg
Q1=91.83%H2O
Q2=0.39%Proteína
Q3=0.09%Grasa
Q4=0.30%Ceniza
Q5=0.33%Fibra
Q6= 7.03 %E.L.N
R1=91.83%H2O
R2=0.39%Proteína
R3=0.09%Grasa
R4=0.30%Ceniza
R5=0.33%Fibra
R6= 7.03 %E.L.N
97
BALANCE PARCIAL DE GRASA
Q(Q3) = R(R3)
332.6484(0.0009) = 332.6484(R3)
R3 = 0.0009* 100%
R3 = 0.09% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
Q(Q4) = R(R4)
332.6484(0.0030) = 332.6484(R4)
R4 = 0.0030* 100%
R4 = 0.30% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
Q(Q5) = R(R5)
332.6484(0.0033) = 332.6484(R5)
R5 = 0.0033* 100%
R5 = 0.33% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
Q(Q6) = R(R6)
332.6484(0.0703) = 332.6484(R6)
R6 = 0.0703* 100%
R6 = 7.03% E.L.N.N
98
HIDROLISIS 1:
BALANCE TOTAL
R + S = T
332.6484 + 0.0004 = T
T = 332.6488 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
R(R1) + S(S1) = T(T1)
332.6484(0.9183) + 0.0004(0) = 332.6488(T1)
305.4710 = 332.6488(T1)
T1 = 0.9182 X 100 = 91.82%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
R(R2) + S(S2) = T(T2)
332.6484(0.0039) + 0.0004(1)= 332.6488(T2)
T2 = 0.0038 * 100%
T2 = 0.39% Proteína
HIDROLISIS 1
T = 332.6488 Kg
R = 332.6484 Kg
R1=91.83%H2O
R2=0.39%Proteína
R3=0.09%Grasa
R4=0.30%Ceniza
R5=0.33%Fibra
R6= 7.03 %E.L.N
T1= 91.82.%H2O
T2=0.39%Proteína
T3=0.08%Grasa
T4=0.29%Ceniza
T5=0.32%Fibra
T6= 7.02 %E.L.N
S = 0.0004 Kg
S1 = 0% H2O
S2= 100%Proteina
S3=0%Grasa.
S4= 0%Ceniza
S5= 0% Fibra
S6= 0%E.L.N
99
BALANCE PARCIAL DE GRASA
R(R3) + S(S3) = T(T3)
332.6484(0.0009) + 0.0004(0) = 332.6488(T3)
T3 = 0.00089 * 100%
T3 = 0.08% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
R(R4) + S(S4) = T(T4)
332.6484(0.0030) + 0.0004(0) = 332.6488(T4)
T4 = 0.0029* 100%
T4 = 0.29% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
R(R5) + S(S5) = T(T5)
332.6484(0.0033) + 0.0004(0) = 332.6488(T5)
T5 = 0.0032* 100%
T5 = 0.32% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
R(R6) + S(S6) = T(T6)
332.6484(0.0703) + 0.0004(0) = 332.6488(T6)
T6 = 0.070* 100%
T6 = 7.02% E.L.N.N
100
REPOSO:
BALANCE TOTAL
T = U
332.6488 = U
U = 332.6488 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
T(T1) = U(U1)
332.6488(0.9182) = 332.6488(U1)
305.4381 = 332.6488 (U1)
U1 = 0.9182 X 100 = 91.82%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
T(T2) = U(U2)
332.6488(0.0039) = 332.6488(U2)
U2 = 0.0039* 100%
U2 = 0.39% Proteína
REPOSO
U = 332.6488 Kg
T = 332.6488 Kg
T1= 91.82.%H2O
T2=0.39%Proteína
T3=0.08%Grasa
T4=0.29%Ceniza
T5=0.32%Fibra
T6= 7.02 %E.L.N
U1= 91.82.%H2O
U2=0.39%Proteína
U3=0.08%Grasa
U4=0.29%Ceniza
U5=0.32%Fibra
U6= 7.02 %E.L.N
101
BALANCE PARCIAL DE GRASA
T(T3) = U(U3)
332.6488(0.0008) = 332.6488(U3)
U3 = 0.0008* 100%
U3 = 0.08% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
T(T4) = U(U4)
332.6488(0.0029) = 332.6488(U4)
U4 = 0.0029* 100%
U4 = 0.29% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
T(T5) = U(U5)
332.6488(0.0032) = 332.6488(U5)
U5 = 0.0032* 100%
U5 = 0.32% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
T(T6) = U(U6)
332.6488(0.0702) = 332.6488(U6)
U6 = 0.0702* 100%
U6 = 7.02% E.L.N.N
102
HIDROLISIS 2:
BALANCE TOTAL
U + V = W
332.6488 + 0.0004 = W
W = 332.6492 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
U(U1) + V(V1) = W(W1)
332.6488(0.9182) + 0.0004(0) = 332.6492(W1)
305.4381 = 332.6492(W1)
W1 = 0.9181 X 100 = 91.81%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
U(U2) + V(V2) = W(W2)
332.6488(0.0039) + 0.0004(1) = 332.6492(W2)
W2 = 0.0039* 100%
W2 = 0.39% Proteína
HIDROLISIS 2
W = 332.6492 Kg
U = 332.6488 Kg
U1= 91.82.%H2O
U2=0.39%Proteína
U3=0.08%Grasa
U4=0.29%Ceniza
U5=0.32%Fibra
U6= 7.02 %E.L.N
W = 332.6492 Kg
W1= 91.81 %H2O
W2=0.39%Proteína
W3=0.08%Grasa
W4=0.29%Ceniza
W5=0.32%Fibra
W6= 7.02%E.L.N
V = 0.0004 Kg
V1 = 0% H2O
V2 = 100%Proteina
V3=0%Grasa.
V4=0%Ceniza
V5=0%Fibra
V6=0%E.L.N.N
103
BALANCE PARCIAL DE GRASA
U(U3) + V(V3) = W(W3)
332.6488(0.0008) + 0.0004(0) = 332.6492(W3)
W3 = 0.0008* 100%
W3 = 0.08% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
U(U4) + V(V4) = W(W4)
332.6488(0.0029) + 0.0004(0) = 332.6492(W4)
W4 = 0.0029* 100%
W4 = 0.29% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
U(U5) + V(V5) = W(W5)
332.6488(0.0032) + 0.0004(0) = 332.6492(W5)
W5 = 0.0032* 100%
W5 = 0.32% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
U(U6) + V(V6) = W(W6)
332.6488(0.0702) + 0.0004(0) = 332.6492(W6)
W6 = 0.0702* 100%
W6 = 7.02% E.L.N.N
104
ESTANDARIZACION:
BALANCE TOTAL
W + X + Y = Z
332.6492 + 0.1330 + 61.8882 = Z
Z = 394.6704 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
W(W1) + X(X1) + Y(Y1) = Z(Z1)
332.6492(0.9181) + 0.1330(0) + 61.882(0) = 394.6704(Z1)
305.4052 = 394.6704(Z1)
Z1 = 0.7738 X 100 = 77.38%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
W(W2) + X(X2) + Y(Y2) = Z(Z2)
332.6492(0.0039) + 0.1330(0) + 61.8882(0) = 394.6704(Z2)
Z2 = 0.0032* 100%
Z2 = 0.32% Proteína
Z = 394.6704 Kg
ESTANDARIZACION
W = 332.6492 Kg
Z1= 77.38 %H2O
Z2=0.32%Proteína
Z3=0.06%Grasa
Z4=0.24%Ceniza
Z5=0.26%Fibra
Z6= 21.74%E.L.N
X = 0.1330 Kg
X1= 0% H2O
X2=0%Proteina
X2=0%Grasa
X4=0%Ceniza
X5=0%Fibra
X6 =100%E.L.N
W1= 91.81 %H2O
W2=0.39%Proteína
W3=0.08%Grasa
W4=0.29%Ceniza
W5=0.32%Fibra
W6= 7.02%E.L.N
Y = 61.8882 Kg
Y1 = 0% H2O
Y2 = 0%Proteina
Y3=0%Grasa
Y4=0%Ceniza
Y5=0%Fibra
Y6= 100%E.L.N
105
BALANCE PARCIAL DE GRASA
W(W3) + X(X3) + Y(Y3) = Z(Z3)
332.6492(0.0008) + 0.1330(0) + 61.882(0) = 394.6704(Z3)
Z3 = 0.00067* 100%
Z3 = 0.06% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
W(W4) + X(X4) + Y(Y4) = Z(Z4)
332.6492(0.0029) + 0.1330(0) + 61.8882(0) = 394.6704(Z4)
Z4 = 0.0024* 100%
Z4 = 0.24% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
W(W5) + X(X5) + Y(Y5) = Z(Z5)
332.6492(0.0032) + 0.1330(0) + 61.8882(0) = 394.6704(Z5)
Z5 = 0.0026* 100%
Z5 = 0.26% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
W(W6) + X(X6) + Y(Y6) = Z(Z6)
332.6492(0.00702) +0.1330(1) + 61.8882(1) = 394.6704(Z6)
Z6 = 0.2174 * 100%
Z6 = 21.74% E.L.N.N
106
BB = 395.065 Kg
INOCULACION:
BALANCE TOTAL
Z + AA = BB
394.6704 + 0.3946 = BB
BB = 395.065 Kg
BALANCE PARCIAL DE AGUA
Z(Z1) + AA(AA1) = BB(BB1)
394.6704(0.7783) + 0.3946(0.08) = 395.065(BB1)
307.1719 = 395.065(BB1)
BB1 = 0.7738 X 100 = 77.38%
BALANCE PARCIAL DE PROTEÍNA
Z(Z2) + AA(AA2) = BB(BB2)
394.6704(0.0032) + 0.3946(0.40) = 395.065(BB2)
BB2 = 0.0035* 100%
BB2 = 0.35% Proteína
INOCULACION
AA = 0.3946 Kg
AA1 = 8%H2O
AA2= 40%Proteina
AA3=8%Grasa
AA4=6%Ceniza
AA5=18%Fibra
AA6= 20%E.L.N
Z = 394.6704 Kg
Z1= 77.38 %H2O
Z2=0.32%Proteína
Z3=0.06%Grasa
Z4=0.24%Ceniza
Z5=0.26%Fibra
Z6= 21.74%E.L.N
BB1 = 77.38 % Agua
BB2=0.35%Proteina
BB3=0.06%Grasa
BB4=0.24%Ceniza
BB5=0.24%Fibra
BB6= 21.73% E.L.N.N.
107
BALANCE PARCIAL DE GRASA
Z(Z3) + AA(AA3) = BB(BB3)
394.6704(0.0006) + 0.3946(0.08) = 395.065(BB3)
BB3 = 0.00067* 100%
BB3 = 0.06% Grasa
BALANCE PARCIAL DE CENIZA
Z(Z4) + AA(AA4) = BB(BB4)
394.6704(0.0024) + 0.3946(0.06) = 35.065(BB4)
BB4 = 0.027* 100%
BB4 = 0.24% Ceniza
BALANCE PARCIAL DE FIBRA
Z(Z5) + AA(AA5) = BB(BB5)
394.6704(0.0024) + 0.3946(0.06) = 395.065(BB5)
BB5 = 0.0024* 100%
BB5 = 0.24% Fibra
BALANCE PARCIAL DE E.L.N.N
Z(Z6) + CC(CC6) = BB(BB6)
394.6704(0.2174) + 0.3946(0.20) = 395.065(BB6)
BB6 = 0.2173 * 100%
BB6 = 21.73% E.L.N.N
108
FERMENTACION:
BALANCE TOTAL
BB = CC + DD
395.065 = 43.4171 + DD
DD = 351.6479 Kg
REACCION FUNDAMENTAL DE LA REACCION ALCOHOLICA
De donde:
395.065 Kg * (0.2173) = 85.8476 Kg de E.L.N.N. (glucosa)
FERMENTACION 10.77% dato exp.
CC = 43.4117 Kg
CC1 = 27.17% H20
CC2 = 72.83% C02
BB = 395.065 Kg
BB1 = 77.38 % Agua
BB2=0.35%Proteina
BB3=0.06%Grasa
BB4=0.24%Ceniza
BB5=0.24%Fibra
BB6= 21.73% E.L.N.N.
DD = 351.6479 Kg
DATOS EXPERIMENTALES:
DD1 = 77.75% Agua
DD2=0.35% Proteina
DD3=0.06% Grasa
DD4=0.27% Ceniza
DD5=0.31% Fibra
DD6= 13.63% E.L.N.N.
DD7 = 8.1% ETANOL
109
Peso molecular:
= 174 Kg mol.
= 46 Kg mol.
CO2 = 44 Kg mol.
EFICIENCIA DE LA LEVADURA SOBRE LAS AZUCARES
352.5165 Kg jugo ferm. * 8.1% alcohol ingesa dest. = 28.5538 Kg alcohol
Según la reaccion ingresan = 45.3906 Kg alcohol
110
DESTILACIÓN:
BALANCE TOTAL
DD = EE + FF
351.6479 = 306.0323 + FF
FF = 45.6156 Kg
DESTILACIÓN EE = 306.0323
EE1 = 83.24% Agua
EE2 = 0.35% Proteina
EE3 = 0.07% Grasa
EE4 = 0.27% Ceniza
EE5 = 0.31% Fibra
EE6 = 15.66% E.L.N.N
EE7 = 0.06% Etanol FF = 45.6156 Kg FF1 = 38%AGUA
FF2 = 0% Proteina
FF3 = 0%Grasa
FF4 = 0%Ceniza
FF5 = 0%Fibra
FF6 = 0%E.L.N.N
FF7 = 62% Etanol
DD = 351.6479 Kg
DD1 = 77.75 % Agua
DD2=0.35% Proteina
DD3=0.06% Grasa
DD4=0.27% Ceniza
DD5=0.31% Fibra
DD6= 13.63% E.L.N.N.
DD7 = 8.1% ETANOL
111
BALANCE PARCIAL TEORICO DE AGUA
DD(DD1) = EE(EE1) + FF(FF1)
351.6479(0.7775) = 306.0323(EE1) + 45.6156(0.38)
273.4062 = 17.3339 +306.0323(EE1)
256.0723 = 306.0323(EE1)
EE1 = 0.8324 X 100 = 83.24%
BALANCE PARCIAL TEORICO DE PROTEINA
DD(DD2) = EE(EE2) + FF(FF2)
351.6479(0.0035) = 306.0323(EE2) + 45.6156(0)
1.2307 = 306.0323(EE2)
EE2 = 0.004 X 100 = 0.40%
BALANCE PARCIAL TEORICO DE GRASA
DD(DD3) = EE(EE3) + FF(FF3)
351.6479(0.0006) = 306.0323(EE3) + 45.6156(0)
0.2109 = 306.0323(EE3)
EE3 = 0.0007 X 100 = 0.007%
BALANCE PARCIAL TEORICO DE CENIZA
DD(DD4) = EE(EE4) + FF(FF4)
351.6479(0.0027) = 306.0323(EE4) + 45.6156(0)
0.9494 = 306.0323(EE4)
EE4 = 0.031 X 100 = 0.31%
BALANCE PARCIAL TEORICO DE FIBRA
DD(DD5) = EE(EE5) + FF(FF5)
351.6479(0.0031) = 306.0323(EE5) + 45.6156(0)
1.0901 = 306.0323(EE5)
EE5 = 0.0035 X 100 = 0.35%
112
BALANCE PARCIAL TEORICO DE E.L.N.N
DD(DD6) = EE(EE6) + FF(FF6)
351.6479(0.1363) = 306.0323(EE7) + 45.6156(0)
47.9296 = 306.0323(EE7)
EE7 = 0.1566 X 100 = 15.66%
BALANCE PARCIAL TEORICO DE ALCOHOL
DD(DD7) = EE(EE7) + FF(FF7)
351.6479(0.081) = 306.0323(EE7) + 45.6156(0.62)
28.4834 = 28.2816 + 306.0323(EE7)
0.2018 = 306.0323(EE7)
EE7 = 0.0065 X 100 = 0.06%
ENVASADO:
BALANCE TOTAL
FF = GG
45.6156 Kg = GG
GG = 45.6156 Kg.
FF = 45.6156 Kg
GG = 45.6156 Kg
GG1 = 38%AGUA
GG2 = 0% Proteina
GG3 = 0%Grasa
GG4 = 0%Ceniza
GG5 = 0%Fibra
GG6 = 0%E.L.N.N
GG7 = 62% Etanol
ENVASADO
FF1 = 38%AGUA
FF2 = 0% Proteina
FF3 = 0%Grasa
FF4 = 0%Ceniza
FF5 = 0%Fibra
FF6 = 0%E.L.N.N
FF7 = 62% Etanol
113
BALANCE PARCIAL DE ETANOL
FF(FF7) = GG(GG7)
45.6156(0.62) = 45.6156(GG7)
28.2816 = 45.6156(GG7)
GG7 = 0.62 X 100 = 62%
BALANCE PARCIAL DE AGUA
FF(FF1) = GG(GG1)
45.6156(0.38) = 45.6256(GG1)
15.0176 = 45.6256(GG1)
GG1 = 0.38 X 100 = 38%
114
ANEXO 03
BALANCE DE ENERGIA DEL PROCESO PARA LA ELABORACION DE UNA
BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA)
UTILIZANDO DOS ESPECIES DE LEVADURAS (SACCHAROMYCES
ELLIPSOIDEUS Y CEREVISIAE) A NIVEL DE LABORATORIO.
DATOS:
Tiempo: 1 hora 20 minutos
Alimentacion inicial: 8.4583Kg/1.33 h (8.1° alcohol)
Producto final: 1.116 Kg/1.33 h (62° alcohol)
Calor Teorico:
M = 1.116 Kg/1.33 h
Cp alcohol = 3.13 KJ/Kg°C
Qsensible = M*Cp*ΔT
Qsensible = 1.116Kg/1.33 h * 3.13KJ/Kg°C * (92 – 24)°C
Qsensible = 178.5935 KJ/h
Qsensible = 49.6093 W
Calor Latente del producto terminado:
Qlatente = Mevap * Hfg(92°C)
Qlatente = 1.116Kg/1.33 h * 2495.64 KJ/Kg
Qlatente = 2094.0858 KJ/h
Qlatente = 581.6905 W.
115
Calor sensible de fondos:
Qsen = M * Cp * ΔT
Qsen = 7.3423 Kg/h * 3.4987 KJ/Kg°C * (92 – 24)°C
Qsen = 1746.8183 KJ/h
Qsen = 485.2273 W.
Calor perdido hacia la atmosfera por paredes del equipo:
Los datos del diametro y longitud fueron tomados de la tesis del Ingeniero Chavez.
AREA DE EQUIPO
AREA DE EQUIPO CALENTADOR
( ) * (
) (
)+
116
AREA DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
(
)
AREA TOTAL
DATOS EXPERIMENTALES
CALCULO DE GRASOFFT
( )
( )( )( )
(
)
117
CALCULO DE NUSSELT
( )
( )
CALOR A PRESION ATMOSFERICA
( )
118
CALOR TOTAL
POTENCIA TERMICA EXPERIMENTAL
Potencia electrica = fuerza electromotriz * Intensidad * Coseno fit.
Potencia elctrica = 196.85 voltios * 8.8 * 0.9
Potencia electrica = 1559.052 W * 1.33 horas
Potencia electrica = 273.5391 W.
ERROR
( )
(
)
EFICIENCIA DEL EQUIPO
119
CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE TRASNFERENCIA DE CALOR
EXPERIMENTAL
( )
U = 40 W/m2°C
120
ANEXO 04
BALANCE DE ENERGIA DEL PROCESO PARA LA ELABORACION DE UNA
BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA)
UTILIZANDO DOS ESPECIES DE LEVADURAS (SACCHAROMYCES
ELLIPSOIDEUS Y CEREVISIAE) A NIVEL PILOTO.
M1 (Flujo masico que ingresa al sistema) = 100 kg
M2 (flujo masico que sale del destialdor) = 13.19 kg.
M3 (masa que sobra del destilado (vinaza) ) = 86.81 kg.
T = 100 min 1.4 Horas
T1 = 25 ºC
T2 = 92 ºC
Nomenclatura
T = Tiempo de proceso minutos
T1 = Temperatura ambiente ºC.
T2 =Temperatura de extracción ºC.
U = Coeficiente de transferencia de calor
El calor 1 o (Q1): Calor sensible del producto watt.
El calor 2 o (Q2): Calor latente del producto watt.
El calor 3 o (Q3): Calor sensible o de fondo del agua no evaporada watt
Cpm. de la mezcla
121
Cálculo de los calores en el proceso de calentamiento.
Cálculo del calor 3 o de los fondos.
Datos:
M3 (Masa de agua que sobra del proceso de destilación) = 86.81 kg.
T = 100 minutos tiempo de extracción
Cpm de agua a 92 ºC =
Δ T = (92 – 25) = 67 0C
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 95
( ) ( )
( )
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 201 - 202
122
Cálculo del calor 2 del producto que se evaporara.
Datos:
M2 (flujo masico después de destilar) = 13.19 kg.
Hfg 92C = 2278
T = 100 min
Cálculo de la cantidad de vapor que se requiere para el proceso de destilación.
Datos
Hfg 92C = 2278
Q = 9.128 Kwatt + (10%)
Q Total = 10.0408 KW
123
Cantidad de vapor para 6000 segundos de proceso 100 minutos.
Datos:
T = 100 minutos 6000 segundos
Cálculo del área de transferencia de calor
Datos:
Δ T = (95 – 25) = 67 0C
124
Área de transferencia de calor del proceso de destilacion de alcohol etílico.
( )
Cálculo de la longitud de un serpentín considerando 2 pulgadas de diámetro.
Longitud de la tubería
Cálculo para el dimensionamiento del calentador.
Masa total = M (extracto de camote)
Masa total = 100 kg.
125
Fórmula usada para el dimensionamiento interno del calentador.
Dónde:
Π “Pi” constante numérica.
Cálculo para del diámetro del equipo de calentamiento.
126
√
3 = √
3
Ø = 0.4017 mts. 40.17 centímetros.
Cálculo para la altura del equipo de calentamiento.
Figura 28. Dimensiones del Calentador
127
Cálculo para el número de espirales.
Datos
Diámetro del calentador = 0.4017 metros.
Perímetro del espiral = π * Ø
Perímetro del espiral = π * 0.4017 metros.
Perímetro del espiral = 1.2620 metros.
Longitud total de la tubería = 23.10 metros.
Longitud total de la espiral = 1.2620 metros.
Medidas modificadas el calentador, adjunto en el interior un serpentín.
128
Figura 29. Dimensiones del calentador y el serpentín
Cálculo para el volumen a destilar en un minuto de proceso a nivel de laboratorio
Datos:
M2 (flujo masico que sale del destialdor) = 1.1160 kg.
Tiempo = 1.4 horas 100 minutos
129
Cálculo para el volumen a destilar en un minuto de proceso a nivel piloto
Datos:
M2 (flujo masico que sale del destialdor) = 13.19 kg.
Tiempo = 1.4 horas 100 minutos
Nota: según los datos experimentales se requiere 250 litros de agua de enfriamiento para
obtener 1.12 kg de bebida alcohólica.
130
Cálculo del volumen de agua que se requiere en un minuto de proceso.
Dimensionamiento del cuerpo del intercambiador
Datos:
Volumen de agua piloto 36929.33 cm3
Volumen piloto de alcohol 216.14 cm3
Cálculo para del diámetro del cuerpo del intercambiador.
131
√
3 = √
3
Ø = 0.2870 mts. 28.70 centímetros.
Cálculo para la altura del equipo de calentamiento.
Figura 30. Dimensiones del cuerpo del Intercambiador
132
Cálculo de los calores del proceso de destilación.
Cálculo del calor 1 del producto terminado.
Datos:
M2 (Extracto después de destilar) = 13.19 kg.
T = 100 minutos tiempo de extracción
Cpm del producto =
Δ T = (29 – 25) = 25 0C
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 95
( ) ( )
( )
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 201 - 202
Cálculo del calor que absorbe el agua.
Datos:
M2 (agua a utilizar) = 29.54 kg.
T = 100 minutos tiempo de extracción
Cpm del producto =
Δ T = (29 – 25) = 4 0C
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 95
( ) ( )
( )
133
Tomado de: fundamentos de la ingeniería. Clair Batty Pág. 201 - 202
Cálculo del área de transferencia de calor
Datos:
Δ T = (29 – 25) = 4 0C
Área de transferencia de calor del proceso de extracción de aceite esencial.
( )
Cálculo de la longitud de un serpentín considerando 2 pulgadas de diámetro.
Longitud de la tubería
134
Cálculo para el número de espirales.
Datos
Diámetro del intercambiador = 0.2870 metros.
Perímetro del espiral = π * Ø
Perímetro del espiral = π * 0.2870 metros.
Perímetro del espiral = 0.9016 metros.
Longitud total de la tubería = 19.00 metros.
Longitud total de la espiral = 0.9016 metros.
Medidas modificadas el calentador, adjunto en el interior un serpentín.
135
Figura 31. Dimensiones del cuerpo del Intercambiador
Cálculo para el dimensionamiento de la torre de enfriamiento
Datos:
M2 (flujo masico que sale del destialdor) = 13.19 kg.
Tiempo = 1.4 horas 100 minutos
136
Nota: los líquidos al momento de pasar a la gase gaseosa se expanden 1000 veces su
volumen original.
Nota: la torre de enfriamiendo se dividira en tres pisos con diferentes medias y diamtros,
ya que el primer piso enfriara el 50% del volumen modificado, el segundo piso el 30% y el
tercer piso enfriara el 20%.
Cálculo para del diámetro del cuerpo de la torre para el primer piso
137
√
3 = √
3
Ø = 35.80 centímetros 0.3508 metros
Cálculo para la altura del equipo de calentamiento.
Cálculo para del diámetro del cuerpo de la torre para el segundo piso
138
√
3 = √
3
Ø = 30.19 centímetros 0.3019 metros
Cálculo para la altura del equipo de calentamiento.
Cálculo para del diámetro del cuerpo de la torre para el tercer piso
139
√
3 = √
3
Ø = 26.37 centímetros 0.2637 metros
Cálculo para la altura del equipo de calentamiento.
140
Figura 31. Dimensiones de los diferentes pisos de la torre de enfriamiento
Nota: en cada piso de la torre de enfriamiento se usan esperas de vidrio para atrapar el
calor y por ende ir disminuyendo la temperatura del vapor “Alcohol” así mismo servirán
para atrapar gotas que se condense de humedad. Se usaran esferas de 3cm de diámetro por
ende el plato de soporte deberá tener agujeros de 1 cm diámetro.
141
Cálculo para el diseño de los soportes del plato ubicado entre el primer y segundo
piso de la torre.
Datos
Material: Acero inoxidables grado alimenticio
Diámetro: 30.19 centímetros.
Espesor de la plancha: 3 mm
Diámetro de los agujeros: 1 centímetro.
Cálculo para el área del plato.
( )
Cálculo para el área de loa agujeros.
( )
Cálculo para el número de agujeros.
142
Cálculo para el número de esferas.
Nota: las esferas ocuparán el 40% del volumen del segundo piso de la torre.
Datos.
Diámetro: 30.19 centímetros
Altura: 90.57 centímetros.
( ) ( )
Cálculo de volumen de las esferas.
( )
Cálculo para el número de esferas.
143
ANEXO 05.-
ENCUESTA REALIZADA A LOS ESTUDIANTES DE LA UNIVERSIDAD
TECNOLOGICA EQUINOCCIAL.
144
145
ANEXO 06:
ANALISIS DE ALCOHOLES SUPERIORES DE LA BEBIDA ALCOHÓLICA A
PARTIR DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA) UTILIZANDO DOS ESPECIES DE
LEVADURAS (SACCHAROMYCES ELLIPSOIDEUS Y CEREVISIAE).
146
147
148
149
ANEXO 07:
FOTOGRAFIAS DE LA ELABORACION DE UNA BEBIDA ALCOHÓLICA A
PARTIR DE CAMOTE (IPOMOEA BATATA) UTILIZANDO DOS ESPECIES DE
LEVADURAS (SACCHAROMYCES ELLIPSOIDEUS Y CEREVISIAE).
150
151
152
ANEXO 08:
ETIQUETA
153
ANEXO 09:
PLANOS DEL DESTILADOR
Nº Leyenda
1 Entra y salidas de vapor
2 Calentador de vinasa
3 Primer piso del torre de enfriamiento
4 Segundo piso del torre de enfriamiento
5 Tercer piso del torre de enfriamiento
6 Inicio del serpentín
7 Entradas y salidas de agua
8 Intercambiador de calor
9 Soportes del destilador
154
