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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

DETERMINACION DEL GRADO DE CONVERSION GLOBAL DEL JUGO DEPIA EN ETANOL POR MEDIO DE LA FERMENTACION ALCOHLICA

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO(PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO QUMICO)

Realizado por:

Br. Fernndez A. Briceida C. C.I: 19.256.994Br. Gmez S. Maite V. C.I: 20.084.637

Tutor Acadmico:Ing. Jos R. Ferrer

Tutor Industrial:Ing. Marisela Rincn

Maracaibo, 2011

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DETERMINACION DEL GRADO DE CONVERSION GLOBAL DEL JUGO DEPIA EN ETANOL POR MEDIO DE LA FERMENTACION ALCOHLICA

____________________

Fernndez A. Briceida C.C.I: V-19.256.994

HeyBri_89@hotmail.com

____________________Tutor Acadmico

Ing. Jos R. Ferrer

____________________

Gmez S. Maite V.C.I: V-20.084.637

etiam_1989@hotmail.com

____________________Tutor Industrial

Ing. Marisela Rincn

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VEREDICTO

Nosotros Profesores: _______________________________,

_______________________________, y _______________________________,

designados como Jurado Examinador del Trabajo Especial de Grado,

DETERMINACION DEL GRADO DE CONVERSION GLOBAL DEL JUGO DE

PIA EN ETANOL POR MEDIO DE LA FERMENTACION ALCOHOLICA .

Presentado por las Bachilleres: Fernndez A., Briceida C., C.I: 19.256.994 y

Gmez S., Maite V., C.I: 20.084.637, nos hemos reunido para revisar dicho

trabajo y despus del interrogatorio correspondiente, lo hemos aprobado con

_________________________ de acuerdo con las normas vigentes aprobadas

por el Consejo Acadmico de la Universidad Rafael Urdaneta, para la Evaluacin

de los Trabajos Especiales de Grado para optar al Ttulo de Ingeniero Qumico.

En fe de lo cual firmamos, en Maracaibo, a los ___ das del mes de Abril de 2011.

____________________Ing. Jos R. Ferrer

C.I.: 3.924.460Tutor Acadmico

____________________

Prof.:C.I.:Jurado Evaluador

____________________Ing. Marisela Rincn

C.I.: 5.108.422Tutor Industrial

____________________

Prof.:C.I.:Jurado Evaluador

____________________

Ing. Nelson MoleroC.I.: 3.648.161

Director de la Escuela de IngenieraQumica

____________________Ing. Oscar Urdaneta

C.I.: 4.520.200Decano de la Facultad de Ingeniera

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DEDICATORIA

A mis padres, por todo su apoyo y amor incondicional, por alentarme a seguir

adelante en los momentos de duda y por estar en todo momento.

A mis abuelos, Carmen y Csar, que, a pesar de los problemas y las

diferencias, siempre se han mostrado amorosos y dispuestos a ofrecer todo por su

familia.

A mis hermanos, Anny y Csar D., los cuales siempre estn dispuestos a pelearpor cualquier cosa pero de igual modo para apoyarme y alentarme aun sin decir

palabra alguna.

A mis primos, Carlos, Csar J. y Carmen, los cuales he visto crecer, crecer y

seguir creciendo. Gracias por su cario y todos los buenos momentos. Por sus

palabras de aliento y afecto en los momentos en que pude necesitarlas.

A mi ta, Soraya, la cual es una persona que las palabras no bastaran para

describirla. Con sus bromas, sus ganas de salir adelante cada da y su espritu

siempre nos alienta a llegar ms lejos. Gracias por ese amor y esa confianza.

A mi amigo, Josu R., por estar tanto para los buenos momentos como para los

malos; por su amistad incondicional; por saber decir lo que necesito or y callar

cuando he estado cansada de las palabras de otros. Porque su apoyo, amistad y

compaa durante tantos aos son algunas de las cosas ms valiosas que me ha

ofrecido.

A mis amigas Sandra y Gaby, porque son nicas. Me han demostrado que aun

en los momentos mas difciles se puede salir adelante. Son dos de las mujeres

mas fuertes y admirables que conozco y siempre tienen una sonrisa para

ofrecerme.

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A mis amigos Jos, Manuel y Luis Montoya por su ayuda a lo largo de la carrera(especialmente en Operaciones Unitarias 2). Por estar presentes en muchos

pequeos logros. Por los regaos, las peleas, las risas y todas esas pequeas

cosas que suelen marcar diferencias.

Y gracias a todas esas personas que, aunque no nombre, han estado en

buenos y malos momentos, en los tristes y los felices. Gracias por todo lo que me

han ofrecido pues de no ser as quizs no seria la persona que soy hoy.

Briceida C. Fernndez A.

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DEDICATORIA

Dedico primeramente este trabajo al nico digno de recibir toda la gloria y la

honra, a ti mi seor Jess. Gracias por ese amor inmerecido, porque a pesar de

mis fallas t siempre has estado junto a m y me has sostenido. Gracias seor

porque en los momentos que sent que mis fuerzas se agotaban tu las renovaste y

no me permitiste caer, porque cuando vi cerrar una puerta t te encargaste de

abrir mil frente a m, pero por sobre todo gracias porque me sacaste en victoria de

cada una de las pruebas y momentos difciles que hasta ahora he vivido. A ti tededico este logro.

A mis padres por su amor, comprensin y apoyo; por ser mi ejemplo a seguir,

siempre estar agradecida con Dios por darme la dicha y el orgullo de tener unos

padres como ustedes. A ti mami, por ser esa mujer maravillosa que ha sido capaz

de dejar tantas cosas por dedicarse a que seamos felices, por tu amor, dulzura,

responsabilidad y por sobre todo porque por una decisin que hace muchos aos

tomaste la promesa de Dios me alcanzo. Te AMO.

A ti papi, que aunque me abandonaste hace tres aos en mi corazn y en mi

da a da siempre estars presente. Gracias papi por ese amor, esa entrega y esas

ganas de luchar que siempre ante cualquier situacin tuviste, te amo con todo mi

corazn al igual que a mami. Y estar siempre agradecida con Dios por brindarme

no unos padres, sino unos ngeles.

A mis hermanas, Marlin y Mara por ser un ejemplo a seguir, por ser hermanas,

amigas y por sobre todo otras madres. Las amo y definitivamente ustedes tuvieron

mucho que ver para que hoy vea alcanzada esta meta. A Jatniel por ser tan buen

cuado y a ti Luis mil gracias por todo tu cario y apoyo, por ser mi hermanito

mayor. Te quiero un mundo.

A ti Jav por tu amor, compaa, amistad y apoyo, por ser siempre esa persona

que aunque lejos fsicamente siempre sent junto a m, por tus palabras de nimo

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en todo momento y tus regaos de vez en cuando, gracias porque absolutamentetodos los momentos vividos junto a ti siempre los llevare en mi corazn. Te amo.

A Marquito, Tita y Mirla por su apoyo y amor sin esperar nada a cambio. A mis

abuelos por que todos los momentos que viv junto a ustedes llenaron mi corazn

de felicidad. Siempre los voy a recordar y estar orgullosa de poder llevar sus

apellidos.

A toda mi extensa familia de una u otra forma tienen que ver en quien soy hoy

en da, muy especialmente a una personita que llego para llenarnos de felicidad y

orgullo a todos, Luis Ale, te amo.

A mis compaeros y amigos de residencia que se convirtieron en mi familia

sustituta, que me apoyaron y fueron mi compaa en momentos buenos y malos, a

ti Eury, Emily, Yisselle, Aldn ngel, Emanuel, Rebe, Yose, Robert, Kleismar,

Enelio, Rodolfo y a todos aquellos que no pude nombrar pero estn en mi corazn.

A mis amigos especiales Jos, Andrea, Luis, Briceida, Mariana y Gaby, por serms que amigos, por ser mis hermanos. Hey los amo a todos y a ti Manuel en

especial gracias por ser esa persona que me sostuvo y que me acepto siempre tal

cual era, con mis manas y locuras muy especialmente para ti va dedicado este

triunfo.

Es difcil poder nombrar a tantas personas, pero los que faltaron saben quines

son y que de una u otra forma han sido una pieza fundamental de este

rompecabezas. A Deivi, Arraiol, Giannina, Jony, Manuel R, Mafer ,Elaida A todosmil gracias.

Maite V. Gmez S.

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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad del Zulia, especficamente al Laboratorio de

Tecnologa de Alimentos y Fermentacin de la Facultad de Ingeniera por

permitirnos utilizar sus instalaciones y equipos adems de su ayuda para la

realizacin de la fase principal de los experimentos de este trabajo de grado.

Al Ing. Jos R. Ferrer, nuestro tutor acadmico, por su apoyo incondicional

durante este trabajo, ya que sin ello no hubiera sido posible su realizacin.

A la Ing. Marisela Rincn, nuestra tutora industrial, no solo por su asesora

y ayuda al momento de realizar los experimentos sino tambin por su paciencia.

En usted pudimos ver una verdadera profesional, de esas que ya poco se

consiguen, que logro mezclar todos sus conocimientos con simpata, amabilidad y

sonrisas. De corazn infinitas Gracias

Al Ing. Albert Zavala por asesorarnos y ser una pieza fundamental en larealizacin de esta investigacin.

Y finalmente pero sin restarle importancia a un grupo de profesores de la

Universidad Rafael Urdaneta quienes da a da se encargaron de transmitirnos sus

conocimientos de una forma nica. En ustedes pudimos ver reflejadas las

caractersticas ms importantes en un ser humano, humildad, comprensin,

apoyo, dedicacin, constancia, amabilidad y sobre todo esas ganas de hacer de

nosotros una mejor persona cada da. Siempre sentiremos el orgullo de, en unfuturo, decir que fuimos sus alumnas. Un milln de gracias profesores: Sara

Maggiolo, Jos R. Ferrer, Humberto Martnez,Villalobos. Y muy especialmente

Oscar Urdaneta.

.

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RESUMEN

Fernndez A., Briceida C.; Gmez S., Maite V. Determinacin del grado deconversin global del jugo de pia en etanol por medio de la fermentacinalcohlica.Trabajo Especial de Grado para optar al ttulo de Ingeniero Qumico.Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniera. Escuela de IngenieraQumica. Maracaibo, Venezuela, 2011.

El presente estudio tuvo como propsito la determinacin del grado de

conversin global del jugo de pia en etanol por medio de la fermentacinalcohlica, el cual se llevo a cabo a travs de una investigacin de tipo descriptiva-experimental. En la caracterizacin fsico qumica realizada al jugo de pia seestudio el pH, utilizando un pH-metro; contenido de azucares totales por el mtodode Dubois; azucares reductores utilizando el mtodo DNS y Brix por medio de lautilizacin de un refractmetro. Previo a la fermentacin se realizo el contaje declulas usando la cmara de Neubauer. Por su parte, la fermentacin alcohlicase llevo a cabo utilizando la levadura Saccharomyces Cerevisiae del gneroempleado para la produccin de pan. Este proceso se realiz por triplicado enenvases plsticos de 20 litros cada uno, con un volumen de trabajo de 6 litros auna temperatura de 29C, para un crecimiento ptimo de esta levadura. Luego de

culminada la fermentacin, se realiz la caracterizacin fsico qumica de lamezcla utilizando un Cromatografo de gases para posteriormente ser separadapor medio de destilacin simple en un rota- vapor Buchi. Los resultados obtenidospara los experimentos fueron: pH promedio de 4,03; Brix promedio de 11,6; unvalor de 46,75% p/p para el contenido de azucares totales y de 28,52% p/p paralos azucares reductores y 1,81x108UFCl/mL para el contaje de clulas. Luego deculminada la fermentacin se obtuvo una concentracin de etanol de 43.724,20mg/L y un promedio de etanol obtenido por destilacin simple de 28,67 ml porcada 500 ml de mezcla, lo que nos indica que el etanol obtenido fue mayor alesperado por la cromatografa. Finalmente se obtiene una conversin promedio5,73%

Palabras clave: fermentacin alcohlica, etanol, pia, conversin, levaduras, rotavapor.

heybri_89@hotmail.com; etiam_1989@hotmail.com

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ABSTRACT

Fernndez A., Briceida C., Gmez S., Maite V. Determination of theconversion degree of pineapple juice trough alcoholic fermentation.Bachelor Thesis for the Degree of Chemical Engineer. Rafael Urdaneta University.Engineering Faculty. School of Chemical Engineering. Maracaibo, Venezuela,2011.

The purpose of this study is determining the conversion degree of pineapple juiceinto ethanol through alcoholic fermentation, which was carried out through adescriptive-experimental research. In the physic chemical characterization made tothe pineapple juice was study pH, using a pH-meter; total sugar content by theDubois method; reducing sugar using DNS method and Brix through the use of arefract meter. Previous to the fermentation was made cell counting usingNeuberger chamber. For its part, the alcoholic fermentation was conducted usingyeast Saccharomyces cerevisiae genus used for production of bread. This process

was carried out in triplicate on 20 liters plastic packaging each one, with 6 liters ofwork volume at 29C of temperature, for an optimum growth of this yeast. Afterculminated fermentation, was made the mixture physic chemical characterizationusing a gas chromatograph to later be separated by simple distillation in a Buchirota-vapor. The results gotten to the experiments were: average pH 4,03; averageBrix 11,6; a value of 46,74% w/w to the total sugar content and 28,52% w/w toreducing sugar and 1,81x108UFC/mL to cell counting. Once finished fermentationwas obteined an ethanol concentration of 43.724,20 mg/L and an average ofethanol obteined by simple distillation of 28,67 ml per each 500 mL of mixture,which indicates ethanol obteined was more than expected by chromatography.Finally was got an average conversion of 5.73% .

Key words: alcoholic fermentation, ethanol, pineapple, conversion, yeast, rota-vapor.

heybri_89@hotmail.com; etiam_1989@hotmail.com

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INTRODUCCION

Con el paso de los aos se ha observado un crecimiento bastante acelerado

de la poblacin a nivel mundial, lo que trajo consigo, un aumento en las exigencias

de la misma en cuanto a tecnologa se refiere.

Este aumento de la poblacin en los ltimos aos y la incesante bsqueda por

parte del ser humano de un estilo de vida, lleno de tecnologa y comodidades ha

conllevado a la explotacin indiscriminada de los recursos naturales no renovables

como lo es el petrleo.

Es por ello que a nivel mundial surge la idea de trabajar en fuentes de energa

alternas, las cuales permitan no solo satisfacer las necesidades del ser humano

complementando los recursos ya existentes, sino que tambin permitan tener una

garanta por si llegara a agotarse el petrleo.

Por este motivo el etanol ha adquirido un gran valor a nivel mundial, debido a

su uso como combustible, bien sea solo o mezclado con la gasolina, adems el

etanol representa un combustible de mejor calidad y mucho ms limpio.

Por otro lado, el etanol es una fuente de energa renovable ya que se puedeobtener no solo por hidratacin del etileno sino tambin a partir de frutas o

productos que contengan un alto contenido de azucares.

Las tcnicas actuales de produccin de etanol a partir de cereales y caa de

azcar presentan el problema de la seguridad alimentaria. De igual forma, la

produccin de etanol carburante por medio de estas materias primas no ha llenado

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las expectativas con respecto a la disminucin de gases invernaderos y deaumento en la produccin de energa con respecto a la gastada. Es por ello que

se est trabajando a nivel mundial en la bsqueda de nuevas frutas o productos

que permitan obtener dicho combustible sin la necesidad de representar una

amenaza para la alimentacin del ser humano

Venezuela se ha interesado bastante en este tema y en los ltimos aos ha

empezado una bsqueda de nuevas alternativas en la produccin de etanol, para

liberar de algn modo los otros rubros que ya estn siendo explotados.

La pia podra ser uno de estas alternativas puesto a que es una fruta que

aunque es consumida por muchos, debido al agradable sabor y vitaminas que

posee, es de menos importancia en la alimentacin del ser humano como lo es el

maz. Es por ello que surge la necesidad de realizar esta investigacin, con la

finalidad de determinar que conversin se obtiene de jugo de pia en etanol

utilizando la fermentacin alcohlica como proceso de produccin.

Para la realizacin de este experimento resulta necesario la realizacin de una

serie de anlisis o caracterizaciones previas al proceso de fermentacin como lo

son Brix, pH y contenido de azucares totales y reductores, los cuales nos

indicaran si la fruta cuenta con los requerimientos mnimos necesarios para la

obtencin del biocombustible.

Luego de conocer si la fruta cuenta con los niveles de azucares necesarios se

procede a realizar el proceso de fermentacin alcohlica, el cual una vez finalizado

y realizando una serie de experimentos que ms adelante se describirn en detalle

nos permitir determinar que tan eficiente resulta la produccin de etanol

utilizando la pia como materia prima.

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INDICE GENERAL

Captulo I. El problema. 19

1.1 Planteamiento del Problema. 21

1.2 Formulacin del Problema. 21

1.3 Objetivos 21

1.3.1 Objetivo general. 21

1.3.2 Objetivos especficos. 211.4 Justificacin de la investigacin. 21

1.5 Delimitacin de la investigacin. 23

1.5.1- Espacial. 23

1.5.2 Temporal. 23

Captulo II. Marco terico. 24

2.1 Antecedentes. 24

2.2 Bases tericas. 25

2.2.1 Eletanol. 25

2.2.2 La pia. 26

2.2.2.1 Composicin de la pia. 27

2.2.2.2 Tipos de pia. 28

2.2.2.3 Importancia de la pia. 29

2.2.2.4 Aplicaciones de la pia. 30

2.2.3 Fermentacin. 31

2.2.3.1 Materias primas. 322.2.3.2 Variables de la fermentacin y sus efectos sobre el proceso 32

2.2.3.3 Tipos de fermentacin. 34

2.2.3.4 Efectos inhibidores del etanol. 37

2.2.4 Carbohidratos. 37

2.2.4.1 Metabolismo de los carbohidratos. 38

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2.2.5 Levaduras. 382.2.6 Contaje de clulas. 41

2.2.7 Enzimas. 43

2.2.7.1 Aplicaciones de las enzimas. 44

2.2.7.2 Inhibicin y activacin. 44

2.2.8 pH. 45

2.2.9 Grados Brix. 46

2.2.9.1 Uso. 47

2.2.10 Filtracin. 48

2.2.10.1 Mtodos de Filtracin. 48

2.2.10.2 Filtracin centrifuga. 49

2.2.11 Cromatografa. 50

2.2.12 Destilacin. 52

2.2.12.1 Tipos de destilacin. 52

2.3. Definicin de trminos bsicos 56

Capitu lo III. Marco terico. 623.1 Tipo de investigacin. 62

3.2 Diseo de la Investigacin. 63

3.3 Tcnicas de recoleccin de Informacin. 64

3.3.1 Observacin directa. 64

3.3.2 Observacin documental. 64

3.4 Instrumentos de recoleccin de informacin. 65

3.5 Fases de la investigacin. 68

Capitulo IV. Anlisis y discus in de resultados. 75

4.1 Caracterizacin fsico-qumica del jugo de pia 75

4.2 Realizacin de la fermentacin alcohlica del jugo de pia. 77

4.3 Caracterizacin fsico-qumica de la mezcla obtenida. 78

4.4 Separacin del etanol presente en la mezcla por destilacin. 79

4.5 Determinacin de la conversin global de jugo de pia a etanol. 80

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Conclusiones. 81Recomendaciones. 82

Bibliografa. 83

Referencias de Internet 85

Anexos. 87

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INDICE DE FIGURASFigura.

1 Levadura Saccharomyces Cerevisiae en su forma comercial,

vista desde microscopio

41

2 Regractmetro 47

3 Centrfuga. 50

4 Preparacin del mosto. 88

5 Envase donde se realizo la fermentacin alcohlica. 88

6 Muestras para medir azucares totales. 89

7 Equipo para el contaje de clulas 89

8 Espectrofotmetro 90

9 Cromatgrafo Agilent Technologies 6890N de gases 90

10 Rota Vapor Buchi 91

11 Destilacin en el rota-vapor Buchi 91

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INDICE DE GRAFICAS.

Grafica.

1 Comportamiento de Brix durante el proceso de fermentacin. 78

2 Curva de Calibracin de Azucares Totales 92

3 Curva de Calibracin de Azucares Reductores 92

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INDICE DE TABLAS.

Tabla.

1 Composicin general de la pia fresca madura. De la Cruz y

Garca.

28

2 Principales pases productores de pia. De la Cruz y Garca. 30

3 Caracterizacin fisicoqumica del jugo de pia. 75

4 Azucares Totales. 765 Azucares Reductores. 76

6 Contaje de Clulas. 77

7 Comportamiento de Brix durante el proceso de fermentacin. 77

8 Cantidad de Etanol en la muestra por Cromatografa. 78

9 Etanol obtenido con rota-vapor 79

10 Conversin de jugo de pia a etanol 80

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CAPITULO I

EL PROBLEMA

1.1.- Planteamiento del Problema.

Hoy en da, se usan muchas fuentes de energa renovables, por ejemplo

energa solar, elica e hidrulica. Sin embargo, utilizamos como mayores recursos

energticos aquellos provenientes de fuentes de energa no renovable, o

combustibles fsiles. La explotacin de recursos naturales en los ltimos tiempos

se ha elevado en una forma indiscriminada debido al crecimiento acelerado de la

poblacin. Sin embargo, en la actualidad esta clase de combustibles son

causantes fundamentalmente dos problemas: por un lado son recursos finitos, y se

prev el agotamiento de las reservas (especialmente de petrleo) en plazos ms o

menos cercanos. Por otra parte, libera a la atmsfera grandes cantidades de CO2,

que es la causa principal del calentamiento global.

Debido a esta serie de problemas, hoy en da se realizan innumerables

estudios para obtener fuentes de energas alternas, las cuales adems de ser

fuentes renovables, brindan ventajas ambientales ya que su combustin es ms

limpia. Es por ello que se presenta la oportunidad de obtener etanol a partir deproductos con altos contenidos de azcar, el cual es un compuesto qumico que

puede utilizarse como combustible, bien solo, o bien mezclado en cantidades

variadas con gasolina. El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina

se conoce como gasohol o alconafta.

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Actualmente Brasil se destaca como principal productor de bioetanol, 45% de la

produccin mundial, Estados Unidos representa el 44%, China el 6%, la UninEuropea el 3%, India el 1% y otros pases el restante 1%. Estos pases lo obtienen

a partir de caa de azcar, maz y remolacha. Anzil, (2007).

Por su parte, Venezuela buscando no depender de otros pases para comprar

el etanol trabaja para en un futuro no muy lejano producirlo a partir de caa de

azcar y yuca amarga, se quiere obtener una produccin anual de etanol estimada

en 1,16 mil millones de litros, la cual se destinar a la sustitucin del MTBE y de

esta forma ya no depender de Brasil. Carrizales (2007).

Sin embargo, esta forma de obtencin de biocombustibles a generado gran

nmero de polmicas a nivel mundial, debido al desabastecimiento de alimentos

que podra generar, es por ello que se estudia en muchos pases incluyendo

Venezuela realizar esta produccin de forma controlada y extraer el etanol a partir

de frutas y plantas de bajo consumo o por lo menos de diferentes frutas para as

evitar el desabastecimiento. Entre estas frutas se encuentra la pia la cual, gracias

a su buen contenido de glucosa, as como tambin su consumo moderado en

comparacin con otras frutas representa una opcin importante para la obtencin

de etanol.

Por este motivo, se considera obtener etanol por medio de la fermentacin

alcohlica del jugo de la pia contribuyendo as, con las investigaciones que se

realizan actualmente para la obtencin de biocombustibles tanto a nivel mundialcomo venezolano y tratando de causar el menor impacto posible en la

alimentacin de la sociedad.

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1.2.- Formulacin del Problema.

A partir del planteamiento anterior, surge la siguiente interrogante como una gua

para desarrollar la presente investigacin:

Cul es el grado de conversin global del jugo de pia en etanol por medio de

la fermentacin alcohlica?

1.3.- Objetivos.

1.3.1.- Objetivo General.

Determinar el grado de conversin global del jugo de pia en etanol por

medio de la fermentacin alcohlica.

1.3.2.- Objetivos Especficos

Caracterizar fsico-qumicamente el jugo de pia.

Realizar el proceso de fermentacin alcohlica del jugo de pia.

Caracterizar fsico-qumicamente la mezcla obtenida.

Separar el etanol de la mezcla por destilacin.

Determinar la conversin global del jugo de pia en etanol.

1.4.- Justi ficacin de la Investigacin.

El etanol es un compuesto qumico de gran importancia a nivel mundial que

adems de usarse como bebida alcohlica se utiliza ampliamente en sectores

industriales y en el sector farmacutico, como principio activo de algunos

medicamentos y cosmticos La industria qumica lo utiliza como compuesto de

partida en la sntesis de diversos productos, como el acetato de etilo y el ter

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dietlico. Tambin se aprovechan sus propiedades desinfectantes y es excelente

disolvente. Sin embargo el uso ms comn del etanol en los ltimos aos ha sidocomo combustible.

Este compuesto se puede sintetizar mediante la modificacin qumica

del etileno, por hidratacin, sin embargo La mayor parte de la produccin mundial

se obtiene del procesamiento de materia biolgica, en particular ciertas plantas

con azcares. Segn algunas fuentes, este proceso es ms barato que la

fermentacin tradicional, pero en la actualidad representa slo un 5% de la

capacidad mundial de produccin de etanol.

Es en este punto donde se puede apreciar la importancia de esta investigacin,

ya que adems de servir como base a futuras investigaciones representa una

nueva posibilidad para que la industria de las nuevas fuentes de energas

continen en ascenso.

La obtencin de etanol por medio de la fermentacin alcohlica del jugo de la

pia proporciona una alternativa energtica rpida y limpia ya que la utilizacin del

etanol como combustible ayuda a disminuir la contaminacin ambiental que

actualmente est causando tan serios problemas a nivel mundial, adems permite

aprovechar un alimento que no es tan consumido por la sociedad en comparacin

con el maz, el cual representa una de las principales fuentes para la obtencin de

etanol a nivel mundial y por lo cual ha sido causa para que esta nueva fuente de

energa sea fuertemente criticada en muchos pases.

El estudiar sobre la pia como una nueva fuente para la obtencin de

biocombustible podra representar el punto de partida para muchas

investigaciones en el futuro, adems con esta nueva tecnologa que esta naciendo

se tiene la oportunidad de aprender de los errores cometidos y no permitir que el

afn por hacer ms fcil la vida del ser humano tarde o temprano nos lleve a la

destruccin.

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1.5.- Delimitacin de la investigacin.

1.5.1.-Espacial

El trabajo de investigacin se realizar en Venezuela, estado Zulia, en la

ciudad de Maracaibo, en las instalaciones del laboratorio de Tecnologa de

Alimentos y Fermentacin Industriales de la Facultad de Ingeniera de la

Universidad del Zulia, el cual cuenta con la infraestructura, materiales, equipos y

suministros necesarios para llevar a cabo la investigacin.

1.5.2.- Temporal.

Este trabajo de investigacin se realizar en un lapso comprendido entre los

meses de septiembre de 2010 y abril de 2011.

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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1.- Antecedentes.

Sansen, Luis y Vargas, Marlon (2009). Obtencin de etanol por medio de la

fermentacin alcohlica del jugo de mango. Universidad Rafael Urdaneta,

Facultad de Ingeniera.

Su objetivo fue llevar a cabo la fermentacin alcohlica del jugo del mango.

Para la elaboracin del jugo fueron usados mangos maduros, los cuales fueron

obtenidos en el mercado mayorista MERCAMARA. Previo a la fermentacin

realizaron la caracterizacin fsico-qumica del jugo en la cual obtuvieron valores

de: pH 3,86; Brix 9,5; Azucares Reductores 2,03 mg/mL y Azucares Reductores

70 mg/L. Basandose en esto llevaron a cabo la fermentacin, durante la cual

evaluaron el comportamiento del jugo mediante pH y Brix. Al finalizar esta fase

efectuaron la caracterizacin de la mezcla obtenida para la cual el valor fue 25.000

mg/L etanol y un valor de conversin de 5,33%

Esta investigacin brinda un aporte en cuanto a los mtodos empleados para lacaracterizacin fsico-quimica de la materia prima, es decir, de la pia; adems de

contribuir con las pautas a seguir antes, durante y despus del proceso de

fermentacin y los factores a considerar para la determinacin de la conversin del

jugo de pia en etanol.

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2.2.- Bases Tericas.

2.2.1.- El Etanol .

Los alcoholes son compuestos de formula general ROH, donde R es cualquier

grupo alquilo, incluso sustituido. El grupo puede ser primario, secundario o

terciario; puede ser de cadena abierta o cclica; puede contener un doble enlace,

un tomo de halgeno, un anillo aromtico o grupos hidroxilos adicionales.

El etanol, o alcohol etlico es un liquido incoloro, inflamable, voltil y soluble en

agua, cuyas molculas se componen de carbono, hidrogeno e hidroxilos (CH3-

CH2-OH) y su punto de ebullicin es 78C. Es el componente principal de las

bebidas alcohlicas.

Su obtencin puede darse de dos maneras fundamentalmente: por hidratacin

del etileno o bien, por fermentacin de melazas (o, a veces de almidn); por tanto,

sus fuentes primarias son el petrleo, la caa de azcar y varios granos.

Cualquiera que sea su mtodo de preparacin, primero se obtiene alcohol etlico

mezclado con agua, y luego se concentra esta mezcla por destilacin. Cadena

Agroindustrial (2004)

El alcohol etlico no solo es el producto qumico orgnico sinttico ms antiguo

empleado por el hombre, sino tambin uno de los ms importantes. Sus usos ms

comunes son industriales, domsticos y medicinales. La industria lo emplea muy

frecuentementemente como disolvente para lacas, barnices, perfumes ycondimentos; como medio para reacciones qumicas y para recristalizaciones.

Adems, el alcohol etlico es el alcohol de las bebidas alcohlicas, para este

propsito se prepara por fermentacin de azcar, contenida en una variedad

sorprendente por vegetales, La bebida especifica depende de que se fermente

(centeno o maz, uvas o sauco), como se fermente (dejando escapar el dixido de

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carbono, o embotellndolo por ejemplo) y de lo que se haga despus de la

fermentacin (se destile, o no). Cadena Agroindustrial (2004).

Tambin cabe destacar que este compuesto en los ltimos aos se ha

convertido en el aditivo de la gasolina ms importante a nivel mundial, adems de

que ya existen pases que lo utilizan sin mezclar con la gasolina. El

bioetanol mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder

energtico con caractersticas muy similares a la gasolina pero con una importante

reduccin de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de

combustin, de esta forma se hace posible disminuir las emisiones de gases de

efecto invernadero. El etanol se usa en mezclas con la gasolina en

concentraciones del 5 o el 10%, E5 y E10 respectivamente, que no requieren

modificaciones en los motores actuales.

2.2.2.- La Pia.

La pia es el fruto de la pia una planta de la familia de las Bromeliceas que

contiene alrededor de 1400 especies en todo el mundo. Muchos de los miembros

de esta familia son epifiticos, es decir viven encima de otras plantas en zonas de

clima tropical. La pia a diferencia de ellas nace sobre tierra firme. La planta de la

pia (anans comosus) es una planta perenne con una roseta de hojas

puntiagudas de hasta 90 cm de longitud. Del centro de la rosete surge un vstago

en cuyo extremo se producen las flores que darn lugar a la infraestructura

conocida como pia, que es en realidad una fruta mltiple. Cada pia suele pesar4 kg.

El ananas es un cultivo claramente tropical. Acepta cualquier tipo de suelo,

siempre que cuente con buen drenaje. No tolera las heladas ni las inundaciones, y

requiere de altas temperaturas para fructificar, alrededor de los 24; los excesos

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de calor, superando los 30, perjudican la calidad del fruto al exacerbar el ciclo

metablico; el rgimen de lluvias debe estar entre los 1.000 y 1.500 mm anuales.

La pia es originaria de Amrica Tropical, especialmente de Brasil y Paraguay.

Fue encontrada por Colon en (1943) en la Isla de Guadalupe, ya domesticada y

ampliamente cultivada por los aborgenes. Los exploradores la llamaron pia por

su parecido con la fruta del pino, sin embargo su verdadero nombre de origen

guaran es Anan de donde proviene su nombre cientfico. Montilla, Fernndez,

Alcal y Gallardo (1997).

Los Indios Caribes la cultivaban en la costa de Venezuela. En 1565 se encontr

abundancia de pia en el Valle del Rio Orinoco, donde todava existen algunas

pias silvestres. La mayora de las variedades que se cultivan incluyendo la

Cayena Lisa se originaron en las cuencas del Amazonas y del Orinoco.

2.2.2.1.- Composicin de la pia.

La composicin de la pia ha sido investigada en su porcin comestible. Los

rangos de composicin que se reportan son debidos al grado de variacin

encontrado por las operaciones agrcolas y comerciales, factores ambientales y

grado de madurez de la fruta. La pia tiene un contenido de humedad de 81.2 a

86.2%, de 13-19% de slidos totales, de los cuales, la sacarosa, glucosa y la

fructuosa son los principales componentes. Los carbohidratos representan hasta el

85% de los slidos totales y la fibra del 2-3%. De los cidos orgnicos, el cidoctrico es el ms abundante. La pulpa se caracteriza por la presencia de bajas

cantidades de cenizas, compuestos nitrogenados y grasa en 0.1%. Del 25-30% de

los compuestos nitrogenados corresponden a la protena. De esta proporcin casi

el 80% tiene actividad enzimtica proteoltica conocida como Bromelina. La pia

fresca es rica en minerales, tales como calcio, cloro, potasio, fsforo y sodio. De

La Cruz y Garca.

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Tabla 1. Composicin general de la pia fresca madura. De La Cruz y Garca.ANALISIS BASE HUMEDA

Brix 10.8-17.5

Acidez titulable (Acido

Ctrico)

0.6-1.62

Cenizas 0.3-0.42

Humedad 81.2-86.2

Fibra 0.3-0.61

Extracto Etreo 0.2

Esteres (ppm) 1-250

Pigmentos (ppm de

caroteno)

0.2-2.5

Nitrgeno total 0.045-0.115

Protena 0.181

Nitrgeno soluble 0.079

Amoniaco 0.010

Aminocidos totales 0.331

2.2.1.2.- Tipos de Pia.

Cayena Lisa: Domina la produccin mundial debido a su alto potencial

productivo y a la excelente calidad como fruta fresca y para la industria.

Singapore Spanish: Es la segunda en importancia para la industria. Se

cultiva principalmente en Malasia.

Queen: E s cultivada extensamente en Sudfrica y Australia para

consumo fresco. Es importante en Asia y cultivada ampliamente en

frica y Australia para mercado como fruta fresca.

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La Espaola Roja: Es de importancia a nivel regional, se cultiva en el

rea del Caribe, de donde es originaria. Perola: Es el principal cultivar de Brasil, tambin llamada Pernambuco.

Perolera: Es cultivada localmente en Venezuela y Colombia, adaptada a

altitudes altas. Tambin llamada Capachera o Tachirense.

En Venezuela, la produccin de pia se fundamenta en el cultivar Espaola

Roja, muy rustica y tolerante a la sequia, se destina al consumo fresco y a la

industria. Sin embargo en diferentes estados del pas se puede observar una

buena produccin de las variedades: Cumanesa, Valera amarilla y rojo,

Capachera o Perolera, entre otras. Montilla, Fernndez, Alcal y Gallardo (1997).

2.2.1.3.- Importancia de la Pia.

La pia domina ampliamente el comercio mundial de frutas tropicales a pesar

que recientemente ha crecido la competencia de otros frutos. Datos del ao 2000

nos indican que la comercializacin mundial de la pia fue de un 51 % de un total

de 2.1 millones de toneladas de fruta en general, siendo el mango el fruto que le

sigue con un 21.7 %. Adems, la pia es el fruto tropical mejor posicionado ya que

su comercializacin se orienta a los principales pases desarrollados tales como

Estados Unidos, Japn y la Comunidad Econmica Europea. En consecuencia, en

la ultima dcada la produccin mundial de pia ha crecido a una tasa media anual

de 1.9% pese a la ocurrencia de fenmenos econmicos y climticos adversos.

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Tabla 2. Principales pases productores de pia. De la Cruz y Garca.

Pases Produccin (tM)

Tailandia 1.700.000

Filipinas 1.650.000

Brasil 1.400.190

China 1.316.280

India 1.100.000

Nigeria 889.000Costa Rica 725.224

Mexico 720.900

Kenya 600.000

Indonesia 467.395

Venezuela 383.922

Colombia 353.000

2.2.1.4.- Apl icaciones de la Pia.

El fruto se aprecia para su consumo fresco y en conserva. En Occidente se usa

habitualmente como postre, aunque cada vez ms como ingrediente dulce en

preparaciones de comida oriental. Cuando el anan est maduro, la pulpa es firme

pero flexible, las hojas se pueden arrancar de un fuerte tirn y el aroma es ms

intenso en la parte inferior. Debido al costo del transporte del fruto fresco y la

concentracin del consumo, se producen numerosos subproductos

industrializados, en especial jugos y mermeladas. Del jugo se produce

un vinagre excelente y muy aromtico.

Entre las propiedades medicinales del mismo la ms notable es la de

la enzima proteolctica llamada bromelina, que ayuda a metabolizar los alimentos.

Es tambin diurtico, ligeramente antisptico, desintoxicante, anticido y

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vermfugo. Se ha estudiado su uso como auxiliar en el tratamiento de la artritis

reumatoide, la citica, y el control de la obesidad.

Es rico en vitamina C y en fibra. La alta concentracin de bromelina en la

cscara y otras partes ha llevado a su uso en decocto para aliviar

infecciones larngeas y farngeas, as como en uso tpico para la cistitis y otras

infecciones.

2.2.3.- Fermentacin.

La fermentacin es cualquier proceso metablico que libere energa a partir de

un azcar u otra molcula orgnica, no necesita la presencia de oxigeno ni de una

cadena transportadora de electrones y utiliza una molcula orgnica como aceptor

final de electrones. Tortora (2007).

En trminos generales se puede decir que la fermentacin no es ms que la

descomposicin de molculas, como carbohidratos de manera anaerbica.

Previa a la fermentacin existe un proceso sumamente importante denominado

glucolisis. Este proceso consiste en un conjunto de reacciones catalizadas por

enzimas que rompen una molcula de glucosa en dos molculas de acido pirvico.

Simn (1996).

Este desdoblamiento produce una pequea ganancia de energa de dos

molculas de ATP y dos molculas del transportador de electrones NADH.

El proceso de fermentacin es anaerbico ya que se produce en ausencia de

oxigeno; pero en condiciones anaerbicas de NADH no es un mtodo de captura

de energa. De hecho, es una forma de deshacerse de los iones de hidrogeno y de

los electrones producidos durante el metabolismo de la glucosa en acido piruvico.

Pero este mtodo representa un problema para la clula porque el NAD+ se utiliza

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como si aceptara electrones e iones de hidrogeno para llegar a formar NADH. Sin

una forma de regenerar NAD+

y para deshacerse de los electrones e ioneshidrogeno, la glucolisis tendra que detenerse una vez que se hubiera agotado la

concentracin de NAD+. .Simon (1996).

La fermentacin soluciona este problema al permitir que el acido pirvico acte

como el aceptor final de electrones y de iones hidrogeno a partir del NADH. As el

NAD+se regenera para su uso en la glucolisis posterior. Simn y Schuster (1996).

2.2.3.1.- Materias Primas.

Suelen utilizarse un gran nmero de materias como solucin punto de partida,

lo importante es que contengan los elementos indispensables para conservar la

vida de los microorganismos; ellos son los carbohidratos, nitrgeno, entre otras.

Celulosa: madera y sus residuos.

Cereales: maz, trigo, arroz, etc.

Materias Azucaradas: mostos y jugos de frutas.

Tubrculos: mandioca, batata, patata, etc.

Otras fuentes diversas caa de azcar, remolacha y subproductos de la

industria azucarera como melazas y mieles.

2.2.3.2.- Variables de la fermentacin alcohlica y sus efectos sobre el

proceso.

Con el fin de obtener altos rendimientos en la fermentacin alcohlica es

necesario considerar ciertos parmetros y realizar un estudio sobre los efectos

que en mayor o menor grado alteren la buena marcha del proceso. Universidad

Nacional de Colombia (2010)

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Clase de microorganismo. Los microorganismos ms apropiados para la

produccin de etanol a partir de azcares son, las levaduras del gnerosaccharomyces y kluyveromyces y las bacterias zymomonas mobilis.

Concentracin del sustrato. El carbono es suministrado por los azcares

contenidos en la materia prima, siendo la concentracin de azcar un valor que se

debe considerar ya que afecta la velocidad de la fermentacin, el comportamiento

y el desarrollo de las clulas de la levadura.

Suele ser satisfactoria una concentracin de azcar del 10 al 18%, el valor ms

corriente es del 12%. Cuando se trabaja con concentraciones de azcar muy altas,

del orden de 22%, se observa una deficiencia respiratoria en la levadura y un

descenso de la velocidad de fermentacin; por el contrario, al trabajar con

concentraciones muy bajas, el proceso resulta antieconmico ya que requiere un

mayor volumen para la fermentacin. Por esto se utiliza como sustrato la melaza,

que tiene de 10 - 15% de azcar.

Concentracin de Etanol. La levadura es afectada en alto grado por la

concentracin de alcohol, una concentracin alcohlica del 3% ya influye sobre el

crecimiento; una concentracin de un 5% influye tanto sobre el crecimiento como

en la fermentacin. Cuando la concentracin es del 10%, el crecimiento sufre la

paralizacin total.

Temperatura. La seleccin de esta variable es influenciada tanto por

factores fisiolgicos como por problemas fsicos (prdidas debidas a la

evaporacin de etanol al trabajar con temperatura elevada).Se debe tener en

cuenta que para cada levadura existe una temperatura ptima de desarrollo, en la

cual se muestra activa. Adems, se tiene una zona independiente de la

temperatura ptima en la cual la levadura an presenta actividad; a medida que se

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aleja de la temperatura ptima su actividad disminuye notablemente. Por debajo

de la temperatura sealada como mnima y por encima de la mxima, laslevaduras continan viviendo en estado latente, sin embargo, al exponer cualquier

levadura a una temperatura de 55 C por un tiempo de 5 minutos se produce su

muerte. En el caso de la saccharomyces cerevisae se tiene un desarrollo ptimo

entre 28-35 C, recomendable 30 C.

pH. Este es un factor importante en la fermentacin, debido a su

importancia en el control de la contaminacin bacterial como tambin al efecto en

el crecimiento de las levaduras, en la velocidad de fermentacin y en la formacin

de alcohol. Durante la fermentacin la levadura toma el nitrgeno de los

aminocidos orgnicos, perdiendo su carcter anftero y pasando a cidos, lo cual

origina una disminucin del pH del medio. Cuanto ms bajo el pH del medio, tanto

menor el peligro de infeccin, pero si se trabaja con pH muy bajos la fermentacin

es muy lenta, ya que la levadura no se desarrolla de la forma conveniente. Segn

estudios se hall que el pH ms favorable para el crecimiento de la

saccharomyces cerevisiae se encuentra entre 4.0 - 5.0, con un pHde 4.5 para su

crecimiento ptimo.

Concentracin de nutrientes. Como ya se dijo, la presencia de sustancias

nutritivas adecuadas es una condicin necesaria para el crecimiento y desarrollo

de la levadura, siendo su concentracin un factor primordial en la actividad vital de

la levadura. Las principales sustancias nutritivas y las ms influyentes son el

nitrgeno, fsforo, azufre, vitaminas y trazas de algunos elementos.

2.2.3.3.- Tipos de Fermentacin.

Fermentacin Actica:La formacin de cido actico resulta de la oxidacin

del alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxgeno del aire. Esta

bacteria, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requiere un

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suministro generoso de oxgeno para su crecimiento y actividad. El cambio que

ocurre es descrito generalmente por:

C2H5OH +O2+ Acetobacter aceti = CH3COOH+H20

La fermentacin actica es realizada por pequeos seres vivos, las Bacterias

Aerbicas(es decir que necesita del aire para actuar) llamada Acetobacter la

cualacta sobre el alcohol etlico convirtindola en cido actico. Torres.

Fermentacin Butrica: Esta fermentacin descubierta por Louis Pasteur

consiste en la conversin de los glcidos en cido butrico por accin de bacterias

de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxgeno. Se produce a partir

de la lactosa con formacin de cido butrico y gas. Es caracterstica de

las bacterias del gnero Clostridiumy se caracteriza por la aparicin de olores

ptridos y desagradables.

Se puede producir durante el proceso de ensilado si la cantidad de azcares en

el pasto no es lo suficientemente grande como para producir una cantidad

de cido lctico que garantice un pH inferior a 5.

Fermentacin lctica:Durante la glucolisis, que representa la primera fase

de la fermentacin del acido lctico, la oxidacin de una molcula de glucosa

produce dos molculas de acido piruvico. Esta reaccin de oxidacin genera la

energa necesaria para formar las dos molculas de ATP. Durante el pasosiguiente las dos molculas de acido piruvico son reducidas por dos molculas de

NADH para formas dos molculas de acido lctico. Dado que el acido lctico es el

producto final de la reaccin este compuesto no experimenta una oxidacin ulterior

y la mayor parte de la energa producida permanece almacenada en el acido

lctico.

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La fermentacin del acido lctico puede conducir a la descomposicin de los

alimentos, pero este proceso tambin permite producir yogur a partir de leche,chucrut a partir de repollo fresco y pepinillos en salmuera. Tortora (2007)

Fermentacin Ptrida: La fermentacin ptrida es un tipo

de fermentacin que se lleva a cabo sin gasto de sustrato oxidante. Se basa en la

degradacin de sustratos de naturaleza proteica, para obtener productos

malolientes como escatol, cadaverinas o indol. Algunas putrefacciones dan lugar a

productos poco desagradables, que, por su fuerte aroma y sabor son utilizados en

la fabricacin de vinos y quesos, como la que lleva a cabo el Penicillum rocheforti,

que es la causa de las manchas verdosas del queso Roquefort.

Tambin puede producir gases apestosos como los son el cido sulfhdrico que

tiene olor a huevo podrido.

Fermentacin Alcohlica: Tambin comienza con la glucolisis de una

molcula de glucosa para formar dos molculas de acido pirvico y dos de ATP.

Durante el paso siguiente las dos molculas de acido pirvico se convierten en

dos molculas de acetaldehdo y dos molculas de CO2. Ms tarde las dos

molculas de acetaldehdo son reducidas por dos molculas de NADH para formar

dos molculas de etanol.

La fermentacin del alcohol se observa en numerosas bacterias y levaduras. El

etanol y el dixido de carbono producidos por la levadura Saccharomyces sonproducto de desecho para las clulas de la levadura pero son tiles para el ser

humano. El etanol producido por las levaduras es el alcohol presente en las

bebidas alcohlicas y el dixido de carbono es el responsable de que la masa del

pan aumente de tamao. Tortora (2007).

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2.2.3.4.- Efectos Inhibidores del etanol.

Los efectos inhibidores ms importantes sobre la fermentacin de los azucares

por las levaduras, son debidos al propio etanol. A bajos niveles de etanol, el

trifosfato de adenosina (ATP) producido en la glucolisis, se utiliza para la

asimilacin de mas azcar por nuevas clulas, ocasionando que la velocidad de

crecimiento sea la ms alta fraccin posible de la velocidad de utilizacin de

substrato; es decir es el punto en que la transformacin de azucares fermentables

a etanol, llega a su punto mximo. A niveles mayores de etanol es decir, a medida

que procede la fermentacin, suceden dos cosas:

Primero la velocidad de utilizacin de sustrato disminuye (Consecuentemente lo

hace la del etanol), esto se debe a que el etanol refleja, la via total de toma y

catabolismo del azcar. Segundo, la extensin a la que el catabolismo del azcar

proporciona energa para el crecimiento de las levaduras tambin resulta reducida,

aparentemente debido a que se diversifica ms ATP para los procesos de

reparacin necesarios, para el mantenimiento de las funciones celulares.

Consecuentemente al elevarse los niveles de etanol, los efectos sobre el

crecimiento de la levadura son incluso ms marcados que los efectos sobre la

velocidad de produccin de etanol. Sansen y Vargas (2009).

2.2.4.- Carbohidratos.

Los carbohidratos son compuestos que tienen formula general (CH2O)n.Algunos carbohidratos biolgicamente importantes tambin contienen tomos de

nitrgeno o de azufre. El carbohidrato ms comn en las clulas es la glucosa, un

azcar de seis carbonos. La glucosa y otros azucares simples que son unidades

aisladas se denominan monosacridos. Charlotte (1991).

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La glucosa tiene la formula molecular C6H12O6. Cinco de esos seis tomos de

carbono y un tomo de oxigeno se unen en un anillo. Los dems tomos sedistribuyen hacia arriba y hacia abajo del plano del anillo. Por poseer seis tomos

de carbono, la glucosa se denomina hexosa. Otras hexosas frecuentes son la

galactosa, azcar presente en la leche (y en el yogur), y la fructosa, azcar

presente en la miel. Tanto la galactosa como la fructosa tiene la formula molecular

C6H12O6; o sea, la misma de la glucosa. Kimball (1986)

El ordenamiento real de los tomos difiere en uno y otro caso. La galactosa

difiera de la glucosa en la orientacin de un tomo de hidrogeno y un grupo

hidroxilo adherido a uno de los carbonos. En la fructosa participan solamente cinco

tomos en la formacin del anillo. Sustancias como las tres mencionadas, que

tienen formulas moleculares moleculares idnticas pero formulas estructurales

diferentes, se denominan ismeros. Kimball (1986)

2.2.4.1.- Metabolismo de los carbohidratos.

Desde el punto de vista metablico, la principal misin de los carbohidratos en

organismos vegetales y animales es el aporte energtico. A este respecto se han

analizado los mtodos segn los cuales se desarrolla la transformacin de estas

sustancias en energa y se han distinguido tres procedimientos bsicos: la

gluclisis, en la que los carbohidratos se generan a partir de la sustancia

denominada cido pirvico; la sntesis segn la va de los pentafosfatos, que es la

de menor entidad biolgica; y la glucognesis, proceso inverso al citado en primerlugar. Enciclopedia Hispnica (1996).

2.2.5.- Levadura.

Las levaduras son hogos microscpicos, con frecuencia unicelulares, del grupo

de los ascomicetes. La forma de las clulas suele ser esfrica u ovalada y estn

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aisladas del exterior por una delgada pared provista de un nico ncleo. En el

interior de las mismas, adems de los orgnulos celulares tpicos, comunes aotros organismos aparecen otros cargados de distintas sustancias de reserva,

entre ellas glucgenos (un carbohidrato complejo constituido por largas cadenas

de glucosa), grasas y compuestos ricos en fsforo. Enciclopedia Hispnica (1996)

La multiplicacin puede ser asexual, por gemacin, proceso en el que en la

clula madre se forma una pequea yema que crece hasta originar un nuevo

elemento celular que se separa de aquella; o sexual, por medio de esporas.

Entre los gneros ms abundantes se puede citar Schwanniomyces y el

Lipomyces, propios de suelos, y el Saccharomyces, de mbito arbreo y

responsable de la fermentacin del pan y de las bebidas alcohlicas, ya que

provoca desprendimiento de gas carbnico y hace aumentar el volumen de la

masa a la vez que contribuye a su esponjamiento.

La levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae) es un hongo unicelular, un

tipo de levadura utilizado industrialmente en la fabricacin de pan, cerveza y vino.

Se divide por gemacin y puede tener una reproduccin asexual cuando se

encuentra en su forma haploide, y de manera sexual cuando a partir de un cigoto

se forma un asca que contiene cuatro ascosporas haploides. Muos, Echavarria,

Ramos (2006).

Levadura es un nombre genrico que agrupa a una variedad de hongos,incluyendo tanto especies patgenas para plantas y animales, como especies no

solamente inocuas sino de gran utilidad. De hecho, las levaduras constituyen el

grupo de microorganismos mas ntimamente asociado al progreso y bienestar de

la humanidad. Algunas especies de levaduras del gnero saccharomyces son

capaces de llevar a cabo el proceso de fermentacin, propiedad que se ha

explotado desde hace muchos aos en la produccin de pan y de bebidas

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alcohlicas, y que a su vez ha inspirado un sinnmero de obras de arte que

ensalzan al Dios del vino y a aquellos que disfrutan su consumo. Desde el puntode vista cientfico, el estudio de las levaduras como modelo biolgico ha

contribuido de manera muy importante a elucidar los procesos bsicos de la

fisiologa celular.

Dentro del gnero saccharomyces la especiecerevisiaeconstituye la levadura y

el microorganismo eucariote ms estudiado. Este organismo se conoce tambin

como la levadura de panadera, ya que es necesario agregarla a la masa que se

utiliza para preparar el pan para que este esponje o levante; de hecho el trmino

levadura proviene del latn levare, que significa levantar.

Desde el punto de vista cientfico, este microorganismo se ha empleado como

modelo simple de la clula eucariota. Esto se debe a una serie de ventajas como

su facilidad de cultivo y su velocidad de divisin celular (aproximadamente dos

horas).

Las fuentes de carbono utilizadas por las levaduras varan desde los

carbohidratos hasta los aminocidos. Adems, la capacidad de utilizar ciertos tipos

de azcares ha sido tradicionalmente empleada para la caracterizacin de las

distintas razas que esta especie presenta. Entre los azcares que puede utilizar

estn monosacaridos como la glucosa, fructosa, manosa y galactosa, entre otros.

Tambin son capaces de utilizar disacridos como la maltosa y la sacarosa y

trisacridos como la rafinosa.

En condiciones en las que existen altas concentraciones de glucosa, fructosa o

maltosa, este tipo de levadura tienen la tendencia de realizar una fermentacin

alcohlica de estos, es decir, se realiza la gluclisis y posteriormente se forma

etanol. Una vez que estos azcares escasean, se produce la respiracin del

etanol, va ciclo de Krebs. Evolutivamente esto es un proceso que, a priori, no es

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ventajoso por ser energticamente desfavorable para la reproduccin del

organismo, dado que se obtiene mucha menos energa en el primer proceso queen el segundo. No obstante, la gran mayora de los organismos son muy sensibles

al etanol, por lo que se ha entendido como un proceso de competencia por

sustrato.

Figura 1. Imagen de la levadura Saccharomyces Cerevisiae en su forma

comercial, vista desde microscopio y mezclndose con el jugo.

El inters econmico de las levaduras radica en su capacidad para realizar la

fermentacin de distintos azucares, que son transformados en alcohol gracias a la

intervencin de un serie de enzimas. En la fermentacin se produce tambin

dixido de carbono, que es el que origina el esponjamiento de la masa panificable

y, despus, el pan en la elaboracin de ste. Enciclopedia Hispnica (1996)

2.2.7.- Contaje de Clulas.

En las reas de Microbiologa, Fermentacin, Biotecnologa y otrasrelacionadas se utiliza frecuentemente suspensiones celulares, a las cuales es

necesario conocer el tipo, cantidad y viabilidad de las clulas que se encuentran

en dichas suspensiones. Un mtodo ampliamente utilizado es el contaje directo

utilizando una cmara de contaje. El tipo de cmara empleada es el

hematocitmetro o hematmetro o hemocitmetro, por ser diseado originalmente

para el contaje de clulas sanguneas. Existen distintos hemocitmetros y cada

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uno tiene sus propias especificaciones. El AO-Spencer Bright line modificado por

Neubauer es uno de los ms comunes.

La suspensin se vierte con una pipeta Pasteur en la cmara, la cual consta de

dos secciones, cada una de las cuales esta reglada en 9 cuadros de 1 mm, con

un rea de 0.1 mm bajo el cubre objeto. Cuando la cmara se llena el volumen

total sobre cada cuadro es de 0.1mm3, equivalente a 1.0 x 10-4ml. Si las clulas

son contadas en cada una de las esquinas y en el cuadro central de cada lado de

la cmara, resulta un valor total de 10 x 0.1 mm3= 1.0mm3 = 1x10 -3, y la

concentracin de clulas de la muestra adicionada en cel/ml puede ser

determinada multiplicando la cantidad por 1000. Si las clulas son contadas solo

en cada una de las esquinas, entonces: 8 x 0.1mm3 = 0.8mm 3 = 8x10 -4 ml de

volumen total.

Para el contaje de los cuadros de las esquinas, se considera la posicin de las

clulas a contar con relacin a la lnea de borde de cada cuadro. Cada cuadro

posee una lnea de borde con tres lneas de subdivisin de 0,25 de separacin:

interna, media y externa. Se deben contar todas las clulas que estn en el rea

limitada por la lnea de borde con la siguiente salvedad:

Clulas que toquen las lneas de subdivisin interna o media de los

mrgenes lateral izquierdo y superior, se cuentan.

Clulas que se encuentren cerca de los mrgenes lateral derecho e inferior,

aunque toquen las lneas de subdivisin interna o media de estos mrgenes, no secuentan

Para evitar el error estadstico, en la muestra diluida deben ser contadas de 10

a 50 celulas en cada 1 mm. Esto equivale a decir, de 100 a 500 clulas en

10mm correspondiendo a 1 x 10 a 5 x 10 clulas/ml. Esto se explica porque las

clulas al seguir la distribucin de Poisson en la cmara del hemocitmetro, el

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error del recuento puede ser igual a su raz cuadrada y la exactitud puede ser

obtenida por recuento de 100 (error del 10%) a 500 (error del 5%) clulas.

Algunos colorantes utilizados en unin a la cmara de Neubauer son:

Solucin de trypan blue, donde las clulas viables no toman el colorante y

las no viables si. Se dice que si ms del 25% de las clulas no son viables, el

cultivo no ha sido mantenido apropiadamente.

Azul de metileno.

La cmara de Neubauer y la lmina cubreobjetos deben estar bien limpias y

secas antes de su uso. Se recomienda el uso secuencial de agua destilada, etanol

absoluto y acetona y secar con papel limpiador de lentes. La cmara debe estar

completamente llena pero no sobrellena.

2.2.7.- Enzimas.

Las enzimas son protenas globulares, y son conocidas como los nicos

catalizadores del mundo vivo, es decir, que modulan o influyen en la velocidad de

las reacciones sin alterar su punto de equilibrio. Charlotte (1991).

Aunque ciertos catalizadores inorgnicos pueden actuar en los seres vivos, las

enzimas son particularmente convenientes para la qumica celular, ya que poseen

propiedades catalticas y reguladoras, Las reaciiones qumicas organicas son sonnotablemente lentas en las suaves condiciones de temperatura y presin de la

clula promedio. Las enzimas no solo aceleran estas velocidades, sino que

tambin ejercen un excelente control sobre la velocidad real a la cual se produce

una reaccin. Las enzimas tambin estn sujetas a regulacin, por factores

externos y por sus propiedades particulares inherentes. Charlotte (1991).

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Existen diversos tipos de enzimas, cuya funcin es muy variada. As,

contribuyen al desdoblamiento de las molculas de los principios nutritivos(protenas, grasas y carbohidratos) en otras pequeas durante la digestin de los

alimentos en el estomago e intestino.

2.2.7.1.-Aplicaciones de las enzimas.

El estudio de la naturaleza de las enzimas y su modo de accin ha sido de gran

utilidad en medicina.

As, ciertos tratamientos teraputicos se basan en la inhibicin de las enzimas

acompaantes de las bacterias, con lo que frenan su accin infecciosa sobre el

paciente. Las sulfamidas, por ejemplo, son elementos bloqueantes de las enzimas

bacterianas.

Las industrias de fabricacin de pan, quesos, cerveza, vino, etc., en las que

tienen lugar fermentaciones de levaduras, utilizan los nuevos conocimientos sobre

enzimas para controlar y mejorar sus calidades.

La preparacin de sustancias y materiales, el curtido de cueros y la limpieza de

tejidos se cuentan entre los numerosos procesos qumicos e industriales que

emplean la accin cataltica de las enzimas como favorecedora de las reacciones

en sustancias orgnicas. Enciclopedia Hispnica (1996).

2.2.7.2.- Inhibicin y activacin.

La catlisis enzimtica (y por tanto la velocidad de reaccin) puede ser

retardada hasta casi anularse. Un tipo de inhibicin, denominada competitiva, se

obtiene cuando al medio que contiene el enzima se aade una sustancia con la

cual la molcula enzimtica se puede ligar de modo similar a como lo hace con las

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molculas del sustrato; un ejemplo de esta accin competitiva es el acido

malnico, que impide aun enzima (deshidrogenasa succnica) escindir el cidosuccnico en cido fumrico. El cido malnico tiene una estructura muy

semejante a la del cido succnico y, por tanto, el enzima puede ligarse a ste con

la consiguiente disminucin de su actividad. No obstante, este proceso es

reversible: basta la adicin de cierta cantidad de cido succnico para que la

enzima reanude su actividad.

En otros casos, la inhibicin no es competitiva y la accin enzimtica resulta

rpidamente bloqueada de modo irreversible: esto se consigue eliminando o

bloqueando uno o varios centros activos con iones de metales pesados o con

cianuro. Pueden tambin inactivarse las enzimas por mtodos fsicos, entre ellos

los rayos ultravioleta, que son muy eficaces.

Aparte las sustancias que inhiben o retardan las acciones enzimticas, hay

otras que aumentan la actividad de las enzimas; entre ellas se encuentran los

iones magnesio, cinc y cobalto, que activan las enzimas arginasa y glutaminasa.

Enciclopedia Temtica Oceano (1997).

2.2.8.- pH.

Siglas de la expresin potencial hidrgeno. Es un concepto introducido por el

qumico dans Sren Srensen que simplifica considerablemente la expresin de

la acidez o la basicidad de un determinado medio. Se define como el logaritmodecimal cambiado de signo de la concentracin de iones hidronio, y su valor para

una disolucin neutra es 7. As pues, una disolucin con un valor de pH superior a

7 es bsica, y una con un valor inferior a 7 es cida.

Los indicadores cido-base, o indicadores de pH, son sustancias colorantes

que, puestas en contacto con una disolucin, modifican su coloracin cuando el

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pH de la disolucin pasa de un valor a otro. La alteracin del color se denomina

viraje y, en trminos generales, se produce en un intervalo que oscila entre 1.2 y1.7 unidades de pH.

La principal aplicacin de los indicadores de pH en los trabajos experimentales

de laboratorio es la determinacin del punto de equivalencia de las volumetras de

neutralizacin cido-base. Gua del Estudiante (1998).

La determinacin del pH es uno de los procedimientos analticos ms

importantes y ms usados en ciencias tales como qumica, bioqumica y la

qumica de suelos. El pH determina muchas caractersticas notables de la

estructura y actividad de las biomacromoleculas y por tanto, del comportamiento

de clulas y organismos. Sansen y Vargas (2009).

2.2.9.- Grados Brix.

Los Brix (Bx) miden el cociente total de sacarosa disuelta en un liquido; una

solucin de 25 Bx tiene 25g de sacarosa y 75g de agua en los 100g de solucin.

Se miden con un sacarmetro, que mide la gravedad especfica de un lquido o

ms fcilmente, con un refractmetro.

La escala Brix es un refinamiento de las tablas de la escala Balling,

desarrollada por un qumico alemn, Karl Balling; la escala Plato, que mide los

grados Plato, tambin parte de la escala Balling, se utilizan las tres, a menudoalternativamente; y sus diferencias son de importancia menor. La escala Brix se

utiliza, sobre todo, en la fabricacin del zumo y del vino de fruta y del azcar a

base de caa, la escala Plato se utiliza en la elaboracin de cerveza, la escala

Balling es obsoleta pero todava aparece en los sacarmetros ms viejos.

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2.2.9.1.- Uso.

La escala Brix se utiliza en el sector de alimentos, para medir la cantidad

aproximada de azucares en zumos de fruta, vino o bebidas suaves y en la

industria del azcar; varios pases utilizan las tres escalas en diversas industrias.

En el Reino Unido la elaboracin de la cerveza se mide con la gravedad especfica

X 1000 grados europeos, de la escala Plato el uso de los breweres, y la industria

de los EE.UU. utilizan una mezcla de la gravedad especfica de los Brix, los

grados Baum y los grados de la escala Plato.

Para los zumos de fruta, un Brix indica cerca de 1-2% de azcar por peso; ya

que los Brix se relacionan con la concentracin de los slidos disueltos (sobre

todo la sacarosa) en un lquido, tiene que ver con la gravedad especfica del

lquido. La gravedad especfica de las soluciones de la sacarosa tambin puede

medirse con un refractmetro. Por su facilidad de empleo, los refractmetros se

prefieren sobre los aermetros marcados para la escala Brix.

Los refractmetros de temperatura compensada evitan la dependencia de la

temperatura de las medidas de la gravedad especfica y requieren solamente una

gota o dos de la muestra para tomar una lectura. Sansen y Vargas (2009).

Figura 2. Refractmetro.

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2.2.10.- Filtracin.

La filtracin es .la separacin de partculas solidas a partir de un fluido

mediante el paso del fluido a travs de un medio filtrante o pared separadora

sobre el que se depositan los slidos. Las filtraciones industriales van desde un

sencillo colado hasta separaciones altamente complejas. El fluido puede ser un

lquido o un gas, y la corriente valiosa procedente de un filtro puede ser el fluido,

los slidos o ambos productos. Mc Cabe (2002).

2.2.10.1.- Mtodos de fi ltracin.

Filtracin a Presin Normal. En la mayora de los casos, la compresibilidad

de la torta de filtracin se encuentra entre valores de 0,1 y 0,8 de manera que la

mayor parte del aumento de la prdida de carga del fluido es consecuencia del

medio filtrante. En general, si el aumento de presin conlleva un aumento

significativo del caudal o velocidad de filtracin, es un indicio de la formacin de

una torta granulada. En cambio, para las tortas espesas o muy finas, un aumento

de la presin de bombeo no resulta en un aumento significativo del caudal de

filtrado. En otros casos, la torta se caracteriza por una presin crtica por encima

de la cual, la velocidad de filtracin incluso disminuye. En la prctica, se prefiere

operar a una velocidad constante, empezando a baja presin, aunque por el

empleo generalizado de sistemas de bombeo centrfugos, las condiciones

habituales son de presin y caudal variables.

Filtracin al vacio. Es un mtodo fsico que se utiliza para

separar mezclas heterogneas de un slido en un solvente o mezcla de reaccin

lquida. La mezcla se vierte en un embudo a travs de un papel filtro, el slido de

la mezcla queda en el filtro y el lquido es atrado hacia un recipiente colocado

abajo, gracias al vaco que se le aplica a ste con una bomba de vaco. Lo que

interesa recolectar en este tipo de filtracin es el slido cristalizado que queda en

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el papel filtro, el lquido filtrado se desecha. El slido se cristaliza gracias a que el

efecto de vaco que causa la bomba, enfra la solucin.

2.2.10.2.- Filt racin Centr ifuga.

Los slidos que forman una torta porosa se pueden separar de lquidos en una

centrifuga filtrante. La suspensin se introduce como alimentacin en una cesta

rotatoria que tiene una pared perforadora recubierta con un medio filtrante tal

como una lona o una tela metlica. La presin que resulta de la accin centrifuga

obliga al liquido a pasar a travs del medio filtrante dejando los slidos retenidos.

Si se corta la alimentacin a la cesta y se sigue centrifugando, la torta de slidos

queda libre de la mayor parte del lquido residual en un periodo corto, quedando

los slidos mucho ms secos que en el caso de un filtro prensa o un filtro de vaco.

Cuando el material de filtrado debe secarse posteriormente por medios trmicos,

el uso de una centrifuga supone una importante reduccin de los slidos.

Los principales tipos de centrifugas de filtracin son maquinas suspendidas que

operan en forma discontinua, maquinas automticas de ciclo corto y centrifugas

continuas transportadoras. En las centrifugas suspendidas, los medios filtrantes

son lonas o tela metlicas. En las maquinas automticas se utilizan tamices

metlicos finos, y en las centrifugas transportadoras el medio filtrante es

generalmente la pared renurada de la misma cesta. Mc Cabe (2002).

Las aplicaciones de los procesos de filtracin son muy extensas, encontrndoseen muchos mbitos de la actividad humana, tanto en la vida domestica como en la

industria. Es bien conocida como tecnologa en el sector lcteo, donde las

aplicaciones varan en funcin del objetivo perseguido: concentracin del

producto, conservacin del mismo, solucin de problemas medioambientales. En

general, la filtracin tiene una amplia gama de aplicaciones, desde el

procedimiento analtico en el laboratorio hasta aplicaciones tcnicas en grandes

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lneas de produccin. En prcticamente todas las ramas industriales se filtra, ya

sea en el anlisis de alimentos, el ensayo de morteros, el anlisis de humos o enelcontrol microbiolgico.

Figura 3. Centrifuga.

2.2.11.- Cromatografa.

Es el nombre que recibe una clase de procesos para la separacin de mezclasmulticomponentes de gases o lquidos, la cual tiene aplicacin en todas las ramas

de la ciencia y la fsica. Es un conjunto de tcnicas basadas en el principio de

retencin selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una

mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos

componentes.

Se utiliza un lecho de slidos o liquido inmovilizado como una faseestacionaria, as como alimentacin intermitente del material a separar. Los

componentes de la mezcla se mueven a travs del lecho o eluyen mediante flujo

continuo del gas o liquido acarreador, que se convierte en la fase mvil. La

separacin de los componentes de la alimentacin entre las fases estacionaria y

mvil se efecta a diferentes velocidades a travs del lecho debido a los diferentes

coeficientes de distribucin. Si el lecho o la columna es lo suficientemente grande,

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todos los componentes emergen de manera secuencial como impulsos separados,

y un analizador en la salida muestra la concentracin de cada componente en lafase mvil.

El termino cromatografa proviene de las bandas de color vitas cuando se utilizo

una columna de vidrio para separar mezclas liquidas de picmentos de clulas

vegetales. En la actualidad se aplica a otras separaciones similares. La columna,

el analizador y el equipo asociado para controlar la velocidad del flujo y la

temperatura recibe el nombre de Cromatgrafo. La grafica de la seal del

analizador que muestra los picos para cada componente en un cromatograma. Mc

Cabe (2002).

Las distintas tcnicas cromatogrficas se pueden dividir segn cmo est

dispuesta la fase estacionaria:

Cromatografa plana. La fase estacionaria se sita sobre una placa plana o

sobre un papel. Las principales tcnicas son:

Cromatografa en papel

Cromatografa en capa fina

Cromatografa en columna. La fase estacionaria se sita dentro de una

columna. Segn el fluido empleado como fase mvil se distinguen:

Cromatografa de lquidos

Cromatografa de gases

Cromatografa de fluidos supercrticos

La cromatografa de gases es til para gases o para compuestos relativamente

voltiles, lo que incluye a numerosos compuestos orgnicos. En el caso de

compuestos no voltiles se recurre a procesos denominados de "derivatizacin", a

fin de convertirlos en otros compuestos que se volatilicen en las condiciones de

anlisis.

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Dentro de la cromatografa lquida destaca la cromatografa lquida de alta

resolucin (HPLC, del ingls High Performance Liquid Chromatography), que es latcnica cromatogrficas ms empleada en la actualidad, normalmente en su

modalidad de fase reversa, en la que la fase estacionaria tiene carcter no polar, y

la fase mvil posee carcter polar (generalmente agua o mezclas con elevada

proporcin de la misma, o de otros disolvente polares, como por ejemplo metanol).

El nombre de "reversa" viene dado porque tradicionalmente la fase estacionaria

estaba compuesta de slice o almina, de carcter polar, y por tanto la fase mvil

era un disolvente orgnico poco polar.

Una serie eluotrpica, es un rango de sustancias de diferentes polaridades que

actan como fase mvil y que permiten observar un mejor desplazamiento sobre

una fase estacionaria.

2.2.12.- Destilacin.

La destilacin es un proceso que consiste en separar los diferentes

componentes lquidos de una mezcla aprovechando sus diferentes puntos de

ebullicin. Esta separacin se lleva a cabo por medio del calentamiento de la

mezcla; luego de formarse los vapores, estos son condensados y recolectados

como liquido destilado.

2.2.12.1.- Tipos de Destilacin.

Existen diferentes tipos de destilacin, el uso de cada uno de ellos depender

de las caractersticas y propiedades de la mezcla que se desee separar.

Destilacin Simple. En esta destilacin, el vapor que se retira del seno del

lquido, pasa inmediatamente al seno del refrigerante donde condensa y luego se

recolecta el lquido destilado. Mediante este procedimiento pueden separarse

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mezclas de dos componentes que tengan una diferencia de puntos de ebullicin

de, al menos, 60-80 . Mezclas de sustancias cuyos puntos de ebullicin difieranen 30-60 C se pueden separar por destilaciones sencillas repetidas, recogiendo

las fracciones enriquecidas en uno de los componentes, las cuales se vuelven a

destilar. Lamarque; (2008).

Destilacin Fraccionada. La destilacin fraccionada es una combinacin de

muchas destilaciones simples en una sola operacin, para lo cual se utiliza una

columna de fraccionamiento vertical rellena con un material inerte (perlas de vidrio,

trozos de plato poroso, etc.), en la cual ocurren sucesivas evaporaciones y

condensaciones hasta que finalmente el vapor alcanza el extremo de la columna y

condensa en el refrigerante. Este tipo de destilacin equivale a varios cientos de

destilaciones simples y es muy eficaz incluso en la separacin de lquidos con

puntos de ebullicin muy cercanos, por ejemplo una fraccin de grado. Lamarque;

(2008).

Destilacin Azeotrpica. Es un mtodo que provoca o explota la formacin o

comportamiento del azeotropo, para alterar las caractersticas de ebullicin y

separabilidad de la muestra. Perry (2001)

Una de las destilaciones ms comunes con un azetropo es la mezcla etanol-

agua. Usando tcnicas normales de destilacin, el etanol solo puede ser purificado

a aproximadamente el 95%.Cuando se encuentra una concentracin 95%/5%

etanol/agua los coeficientes de actividad de ambos son iguales y por lo tanto laconcentracin de vapor de la mezcla tambin lo es. Es por ello que destilaciones

simples podran tornarse inefectivas si se quieren concentraciones de alcohol

mayores.

Existen diferentes mtodos para romper el azetropo, entre ellos destaca la

adicin de un agente separador, como por ejemplo el benceno, el cual cambia la

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interaccin molecular y elimina el azetropo; la desventaja es que se necesita de

otra separacin para retirar el benceno. Otro mtodo tambin utilizado, es lavariacin de presin en la destilacin; este se basa en el hecho de que un

azetropo depende de la presin y tambin que no es un rango de

concentraciones que no pueden ser destiladas, sino el punto en el que los

coeficientes de actividad se cruzan. Si el azetropo se salta, la destilacin puede

continuar.

Para saltar el azetropo, el mismo puede ser movido cambiando la presin.

Comnmente, la presin se fija de forma tal que el azetropo quede cerca del

100% de concentracin, para el caso del etanol, ste se puede ubicar en el 97%.

El etanol puede destilarse entonces hasta el 97%. En la prctica, se destila a un

poco menos del 95,5%. El alcohol al 95,5% se enva a una columna de destilacin

a una presin diferente, desplazndose el azetropo a una concentracin menor,

tal vez al 93%. Ya que la mezcla est por encima de la concentracin azeotrpica

para esa presin, el etanol podr ser destilado a concentraciones superiores,

incluso a etanol prcticamente puro.

Las tcnicas de destilacin Azeotropica se utilizan en las industrias de

procesos petroqumicas y qumicas para la separacin de sistemas de puntos de

ebullicin cercana, crtica o azeotrpicos. En el caso de la utilizacin de etanol

para aditivo de la gasolina, el cual se necesita a una pureza del 95% se e usan

comnmente a nivel industrial, tamices moleculares. El etanol se destila hasta el

95%, luego se hace pasar por un tamiz molecular que absorba el agua de lamezcla, ya se tiene entonces etanol por encima del 95% de concentracin, que

permite destilaciones posteriores. Luego el tamiz se calienta para eliminar el agua

y puede ser reutilizado.

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Objetivo General: Determinar el grado de conversin global del jugo de pia en

etanol por medio de la fermentacin alcohlica.

Objetivo Variable

Sub Variables o

DimensionesIndicadores

Caracterizarfsico-qumicamente eljugo de pia.

Etanol

Fermentacin Alcohlica

Jugo de pia

PH Grados Brix Azucares

Totales Azucares

ReductoresRealizar elproceso defermentacinalcohlica deljugo de pia.

FermentacinAlcohlica

Contaje deClulas

Condiciones delrecipiente

Levadura PH

Grados Brix Temperatura

Caracterizarfsico-qumicamente lamezcla obtenida

Mezcla Obtenida.

Concentracinde etanol porcromatografa

Separar el etanolde la mezcla pordestilacin. Etanol de la

mezcla

Volumen deetanol obtenido

Determinar laconversin deljugo de pia enetanol.

Proceso deseparacin

% de etanolobtenido

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2.3.- Definicin de trminos bsicos.

Acido pirvico: m. Quim. Compuesto que en disolucin acuosa aumenta la

concentracin de iones de hidrogeno y que es capaz de formar sales por

reaccin con algunos metales con las bases. Diccionario de la lengua

espaola

Almidn. m. Molcula natural formada por polisacridos, de color blanco y

aspecto granuloso, que se almacena como material de reserva en los

tubrculos, races y semillas de ciertas plantas, especialmente en los

cereales. Diccionario de la lengua espaola.

Anaerobio: adj. Y m. (Organismo) que puede vivir y desarrollarse en

ausencia completa o casi completa de oxigeno molecular libre. Diccionario

de la lengua Espaola (2005)

Anans. m. Planta tropical de la familia de las bromeliceas, que crecehasta unos 70cm de altura, con hojas rgidas de bordes espinosos y

rematados de punta muy aguda y flores de color morado. Diccionario de la

lengua espaola

Azcar.Sustancia de sabor dulce y color blanco, cristalizada en pequeos

granos, que se extrae principalmente de la remolacha en los pases

templados y de la caa de azcar en los tropicales, a travs de la

concentracin y la cristalizacin de su jugo Diccionario de la lengua

espaola

Biomasa. segn el Diccionario de la Real Academia Espaola, tiene dos

acepciones:

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1. f. Biol. Materia total de los seres que viven en un lugar determinado,

expresada en peso por unidad de rea o de volumen.

2. f. Biol. Materia orgnica originada en un proceso biolgico, espontneo o

provocado, utilizable como fuente de energa.

Bacteria. Microorganismo unicelular, sin ncleo definido por una membrana.

Interviene en procesos como la fermentacin, y puede ser causante de

enfermedades tales como el tifus, el clera, afecciones venreas, etc.

Diccionario de la lengua espaola.

Bebida Alcoholica: Cualquiera de la multitud de bebidas con elevado

contenido de alcohol, producidas por destilacin, anteriormente llamadas

aguardientes o aqua vitae. Microsoft Encarta (2008).

Biorreactor. Es la parte principal de cualquier proceso fermentativo en el

cual se emplean sistemas microbianos para la manufactura econmica de

una amplia variedad de productos biolgicos tiles Diccionario de la lengua

espaola.

Carbono: Elemento qumico de nm. atm. 6. Es extraordinariamente

abundante en la naturaleza, tanto en los seres vivos como en el mundo

mineral y en la atmsfera. Se presenta en varias formas alotrpicas, como el

diamante, el grafito y el carbn. Constituye la base de la qumica orgnica, y

adems de su importancia biolgica, tiene gran variedad de usos y

aplicaciones en sus distintas formas. Uno de sus isotopos, el carbono 14, es

radiactivo y