Trabajo de Licor

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FORMULACIN DE UN LICOR A PARTIR DE LA PULPA DE MANGO EN LA TORRE DE PLATOS DEL LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA

| | Profesor: Vicky Mujica || | Preparador: Hermes Garca || | Seccin: 61 || | Grupo: I ||Jefe de Grupo: | Integrantes: ||Lus Olarte | JAIMES, Johanna || | KREMESIS, Alejandra || | MOLINA, Roger || | OLARTE, Lus |

Valencia, Julio de 2006

RESUMEN

El objetivo principal del presente proyecto es la de formular un licor a partir de la pulpa de mango con la finalidad de crear una alternativa en el mbito de los licores.El siguiente informe se presentcon la finalidad de realizar un proyecto final en el laboratorio, y para as reforzar los conocimientos tericos aprendidos en operaciones unitarias de todo lo referente a la destilacin, y aplicarlos en la torre de platos. Para cubrir con los objetivos planteados se realiz una metodologa rigurosa, involucrando el proceso de fermentacin del vino, la destilacin; implicando para ello los conocimientos bsicos de transferencia de masa.Las variables medidas experimentalmente fueron: los grados brix, ph, ndice de refraccin, temperatura y presin ambiente, cantidad de materia prima en la fermentacin. Con estas variables, y a travs de modelos matemticos, se determinaron las condiciones de operacin en el proceso de la fermentacin, seleccin de variedad de mango a emplear, y rendimiento del proceso de destilacin.Este proyecto fue realizado en la torre de rectificacin de platos del Laboratorio de Ingeniera Qumica. Es un cilindro de vidrio dispuesto en forma vertical, que consta de cinco etapas de equilibrio, dispone de un condensador total, posee un caldern de acero inoxidable, un serpentn el cual ocurre el proceso de enfriamiento, un rotmetro capilar, y el panel de control en donde se suministra la energa al equipo y se verifica las temperaturas de las etapas de equilibrio.La metodologa para cumplir con los objetivos se bas en la seleccin de matriz de seleccin para determinar la variedad de mango a utilizar, luego se realiz la caracterizacin de dicha materia prima en la cual se midieron los grado brix y ph, posteriormente para el proceso de fermentacin se procedi a la utilizar un diagrama de causay efecto para determinar las variables a controlar, y all se utiliz un diseo factorial de dos niveles en el cual se evaluaron la temperatura y el tiempo de fermentacin, en donde se determinaron las condiciones de fermentacin. En la prctica se introdujo la mezcla previamente fermentada en el caldern, se le dio paso al agua de enfriamiento al intercambiador tipo serpentn, se conecto el paso de la corriente al tablero y se le dio encendido, se coloc la torre a reflujo total para estabilizar la torre, luego de estabilizada se procedi a fijar un reflujo dado para as realizar las diferentes mediciones de las variables. Luego se procedi por mtodos matemticos al clculo del rendimiento del proceso.Entre los resultados ms importantes obtenidos en la prctica, est que la variedad de mango a utilizar fue de tipo Haden, y para la segunda corrida el rendimiento en la destilacin fue de 78%.Como conclusiones se puede decir que las propiedades determinadas para la materia prima seleccionada son los grados brix y el ph, el rendimiento se vio afectado por las prdidas de calor al ambiente y las fugas en las mangueras.Se recomienda colocar un aislante en toda la superficie de la torre para acelerar la estabilizacin de la misma, y en la parte de la fermentacin se recomienda el sellado hermtico del fermentador con el objeto de garantizar que la misma sea anaerbica.

NDICE GENERAL

| |Pg. ||Introduccin|1 || | ||CAPTULO I. Planeamiento del Problema |3 ||1.1. Descripcin del problema |3 ||1.2. Formulacin del problema |6 || 1.2.1. Situacin Actual |6 || 1.2.2. Situacin Deseada |6 ||1.3 Objetivos |6 || 1.3.1 Objetivo General |6 || 1.3.2 Objetivos Especficos |7 ||1.4. Justificacin |7 ||1.5 Limitaciones |8 ||| ||Captulo II. Marco terico |9 ||2.1 Antecedentes |9 ||2.2 Bases Tericas |13 || | ||Captulo III. Marco Metodolgico |33 ||3.1 Tipo de Investigacin |33 || Seleccionar entre las diferentes variedades de mango existentes en el pas |33 ||3.3 Caracterizar la variedad de mango seleccionada |33 ||3.4 Determinar las condiciones de operacin ms apropiadas para la etapa de fermentacin. |35 ||3.5 Establecer las condiciones ms adecuadas para la etapa de destilacin |36 ||3.6 Determinar la cantidad de etanol destilada |37 ||| ||Captulo IV. Resultados y discusin |39 ||Conclusiones y Recomendaciones |48 || Conclusiones |61 || Recomendaciones |62 ||Apndices |63 || Apndice A: Datos Experimentales |63 || Apndice B: Clculos Tpicos |65 ||Anexos |70 ||Bibliografa |72 |

INTRODUCCIN

En el presente informe se tiene como objetivos: seleccionar entre las diferentes variedades de mangos existentes en el pas, la variedad ms adecuada, caracterizar la variedad de mango seleccionada, determinar las condiciones de operacin ms apropiada para la etapa defermentacin, determinar la cantidad de etanol destilado.El fenmeno a explicar en la torre de rectificacin de platos es el proceso de destilacin, el cual es un mtodo para separar los componentes de una solucin previamente fermentada de mango, esta destilacin se da por la diferencia entre los puntos de ebullicin de los componentes existentes en la mezcla, en el cual por el tope sale el componente ms voltil y por el fondo el menos voltil.La metodologa para el cumplir de los objetivos se bas en la seleccin de matriz de seleccin para determinar la variedad de mango a utilizar, luego se realiz la caracterizacin de dicha materia prima, en donde se midieron los grado brix y ph, posteriormente para el proceso de fermentacin se procedi a la utilizar un diagrama de causa y efecto para determinar las variables a controlar, y all se utiliz un diseo factorial de dos niveles en el cual se evaluaron la temperatura y el tiempo de fermentacin, en donde se determinaron las condiciones de fermentacin, determinar la cantidad de etanol destilado, en donde se procedi a medir el volumen del producto obtenido despus de la destilacin. En la prctica se introdujo la mezcla previamente fermentada en el caldern, se le dio paso al agua de enfriamiento al intercambiador tipo serpentn, se conecto el paso de la corriente al tablero y se le dio encendido, se le suministra energa a la manta del caldern, colocando el autotransformador en 50% y subirla cada 10 minutos hasta llegar a 90%, se coloc la torre a reflujo total para estabilizar la torre para ello se dejo esperar hasta que las temperaturas y composiciones de los platos semantuvieran constantes, luego de estabilizada se procedi a fijar un reflujo dado para as realizar las mediciones de temperatura en los platos, tope y caldern, medir los ndices de refraccin de las muestras, por ltimo se le retira la energa suministrada al sistema. Luego se procedi por mtodos matemticos al clculo del rendimiento en la destilacin.En el captulo I se presenta el planteamiento del problema, en donde se realiza la formulacin del mismo, explicando la situacin actual y deseada, la justificacin, limitaciones, objetivo general y especficos, en el captulo II se hace referencia a los antecedentes, que son trabajos realizados anteriormente que sirven de referencia previas relacionadas con este proyecto, las bases tericas que sustentan el desarrollo del mismo, luego en el captulo III, se presenta el tipo de investigacin, la metodologa, actividades a realizar para el desarrollo de cada objetivo, los resultados son interpretados en el captulo de anlisis y discusin de resultados siendo ste el nmero IV y finalmente en el captulo V se presentan las conclusiones y recomendaciones de acuerdo a los resultados obtenidos y discutidos.La torre de rectificacin de platos se usa para realizar la destilacin por cargas de una mezcla fermentada, para obtener un etanol ms concentrado, la importancia de la experiencia prctica es que a travs de una mezcla fermentada a partir del mango se pueda obtener un destilado.

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A continuacin se presenta la descripcin, formulacin, justificacin y limitaciones del problema y se desarrollan los objetivos con los cuales se dar alcance a la situacindeseada.

1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMAEl desarrollo de este proyecto se lleva a cabo en el laboratorio de Ingeniera Qumica de la Universidad de Carabobo, que est ubicado en su ncleo de Brbula en el municipio Naguanagua. Dicho laboratorio presta su servicio para el desarrollo de trabajos de investigacin, de grados y otros, para los estudiantes de dicha institucin.Entre los equipos con que cuenta el laboratorio de Ingeniera Qumica se encuentra una torre de destilacin de platos con una carga de 16 litros, el cual ser empleado en dicha investigacin para la etapa de separacin del alcohol.Los vinos de frutas se obtienen por la fermentacin de los azcares contenidos en el mosto que se transforman en alcohol, principalmente, junto con otros compuestos orgnicos. Esta fermentacin alcohlica se lleva a cabo por la mediacin de las levaduras (microhongos) que se encuentran en la superficie de las frutas que al quedarse sin aire van metabolizando los azcares en alcohol y gas carbnico.Partiendo de este principio, se puede intentar hacer vino de frutas a partir de frutas dulces principalmente, con aromas y sabores fuertes y agradables. Por ejemplo, se puede hacer vino de fresas, arndanos, ruibarbo, banano, maran, mango y otros.Cabe destacar, que el mango, por su grato y delicioso sabor, es una fruta de gran popularidad y consumo, ampliamente difundida en casi la totalidad del territorio nacional. Su cultivo ocupa en el pas una superficie de 6.078 Ha. (MAC, 1974) las cuales tienden, a travs del Plan Frutcola Nacional y al impulso dado por las industrias, a incrementarse en los aos venideros.Actualmente se producenun aproximado de 188.000 kg/Ha anuales, los cuales se destinan en gran parte al consumos interno en la manufactura de productos enlatados, deshidratados y esencias, y la otra parte se exporta a pases como Estados Unidos y Europa.De la fruta de mango se pueden obtener varios productos industriales tales como: pulpa de mango, jugo de mango, nctar de mango, salsas de frutas con mango como ingrediente, cctel de frutas con mango como ingrediente, mango deshidratado, vino de mango, lquido de cobertura, yogurt con mango como ingrediente.Para la formulacin de licores, se realiza un proceso que consta de las etapas mostradas en la figura 1.1, donde las frutas se llevan a la etapa de lavado y seleccin de las frutas, las cuales deben ser seleccionadas de modo que solamente se utilicen frutas maduras (no sobremaduras), limpias y sanas.Luego, las mismas se someten a un despulpado, de modo que la pulpa o el jugo queden expuestos a la accin de las levaduras. El producto de esta operacin se conoce como mosto y puede contener jugo, cscara, semillas etc.Dependiendo de la fruta que se utilice, las cscaras o las semillas pueden impartir sabores indeseables al licor final, o bien, pueden ser deseable, esta es una variable que se debe evaluar para modificar segn sea conveniente para el producto final. Posteriormente se le adiciona sulfito para evitar que ocurra oxidacin y que haya cambios de color indeseables y tambin ayuda a controlar la presencia de microorganismos no deseados. Si se determina que la cantidad de azcar del mosto es muy bajo (medicin de grados brix), se puede enriquecer con la adicin de jugo concentrado de lafruta, o bien, se puede adicionar azcar blanco.En este punto, el mosto se puede colocar en un barril o estan, para que las partculas que estn suspendidas en el mismo se sedimenten y una vez que se han sedimentado las partculas, el lquido se separa de las mismas por decantacin, pasndolo a otro recipiente. En forma alternativa, los slidos se pueden separar filtrndolos.Una vez que se tiene listo el jugo, se inocula con cultivo de levadura a una concentracin de 1 a 2% del volumen. Este proceso se puede llevar a cabo en recipientes plsticos, tanques de madera o bien, en tanques de acero inoxidable, como se hace en las industrias modernas (material ms higinico). En este proceso se da la conversin de azcar en alcohol y dixido de carbono, teniendo la liberacin de energa como otro producto de la reaccin. Esta liberacin de energa es muy importante ya que con la reduccin de un 1% de azcar en el mosto (por conversin a alcohol), se tiene un aumento de temperatura de 1.3 C, durante el proceso se debe alcanzar una temperatura adecuada de modo que se puedan morir las levaduras por la accin del calor liberado. El proceso de fermentacin puede darse por terminado en un par de das o bien puede durar hasta un par de semanas. Concluida esta etapa se procede al aejamiento, el cual consiste en dejar el vino ya formado por ms tiempo para que se acente su sabor.Debido a que algunas veces el vino puede contener protenas, polisacridos o residuos de microorganismos, se le pueden agregar compuestos como clara de huevo, gelatina y casena, que rompern las cadenas de polisacridos para ser removidos posteriormente.Luego, paraclarificar y estabilizar el vino, el mismo se pasa por varios filtros, y finalmente antes de ser embotellado se lleva a un tanque contenedor cerca del rea de llenado y se trata con bisulfito (SO2). Se llenan las botellas y se tapan con un tapn de corcho o cualquier otro tipo de tapa y se almacenan y se dejan aejar en la botella, durante este periodo se pueden estar monitoreando para detectar cualquier posible problema por inestabilidad del producto.

Fig.1.1 Proceso de elaboracin de vinos de frutasSegn estadsticas de Datos IR, el crecimiento interanual de las ventas de vino en Venezuela es extraordinario y pudiera superar la barrera de 1,2 millones de cajas en 2005. Por lo que, el mercado de vinos de frutas se consolida en nuestro pas , dicho mercado demanda nuevas alternativas, consumidores de todas las edades y grupos sociodemogrficos caen rendidos ante las propiedades organolpticas de los caldos. Es este hecho el que motiva el desarrollo de una bebida a partir del mango ofreciendo una posibilidad atractiva y poco explotada en el mercado, adems satisfacer el deseo y la necesidad de notoriedad tan apetecida hoy como siempre.

2. FORMULACIN DEL PROBLEMAEn la actualidad el mercado nacional de los licores dulces se encuentra en un importante crecimiento provocando que la oferta existente no cubra la demanda del mismo, por esto surge la necesidad de crear una nueva posibilidad que conquiste al mercado insatisfecho y dar respuesta a las nuevas tendencias del mismo.1. Situacin ActualEl mercado nacional de los licores dulces demanda la creacin de nuevas alternativas que satisfagan la necesidad de dicho mercado.EnVenezuela la produccin del mango es considerable, dicha fruta resulta agradable para un alto porcentaje de la poblacin por sus propiedades organolpticas, a travs de esta materia prima se obtienen una variedad de productos entre los cuales se encuentran los licores, pero dicho producto no ha sido muy explotado.El mango por su contenido en azcar y acidez, condiciones necesarias para obtener alcohol etlico a partir de la fermentacin de frutas, ofrece una alternativa con alto grado de similitud a las condiciones enologicas de la uva.1. Situacin DeseadaFormular un licor a partir del mango como materia prima que ofrezca una alternativa, la cual pueda incorporarse en el mercado de licores para satisfacer las expectativas del mismo.

3. OBJETIVOS1. Objetivo GeneralFormular un licor a partir de la pulpa de mango con la finalidad de crear una alternativa en el mbito de los licores.

2. Objetivos Especficos1. Seleccionar entre las diferentes variedades de mango existentes en el pas, la materia prima con el propsito de elegir la variedad mas adecuada para la elaboracin del licor.2. Caracterizar la variedad de mango seleccionada con el propsito de establecer las cantidades necesarias de componentes puros para la elaboracin del mosto.3. Determinar las condiciones de operacin ms apropiadas para la etapa de fermentacin con la finalidad de garantizar la formacin de etanol en la mezcla a destilar.4. Establecer las condiciones ms adecuadas para la etapa de destilacin con el fin de asegurar la correcta separacin de los componentes de la mezcla.5. Determinar la cantidad deetanol destilada con el propsito de obtener el rendimiento del proceso.

4. JUSTIFICACINDebido al alto ndice de consumo de bebidas alcohlicas en el pas de origen sinttico (licores de fantasa ), los cuales producen dao fisiolgico debido al alto ndice de compuestos aldehdos, cetnicos, (como furfurales) alcoholes primarios como el metanol los cuales producen daos heptico graves , es que se hace necesario darle al consumidor una alternativa de igual costo pero de mucho mayor calidad, orientando una gran produccin a un pblico joven y vido de nuevos productos naturales que le permitan elegir el que se ajuste sus requerimientos personales de gusto y contenido alcohlico.La presente investigacin representa un aporte de gran importancia para el Laboratorio de Ingeniera Qumica, ya que permitir contar con un estudio de la formulacin de licores utilizando la torre de destilacin de platos, aportando as las condiciones o variables para futuras investigaciones.Adems de enriquecer y permitir la aplicacin de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera universitaria especialmente en el rea de qumica orgnica e ingeniera de alimentos y procesos.Es importante destacar que este trabajo ofrece un aporte metodolgico ya que se formular un licor de mango, a partir de un proceso artesanal, pero incorporando los avances tecnolgicos que se disponen en la universidad.Desde el punto de vista terico esta investigacin es de importancia para la Universidad de Carabobo ya que permite ampliar los respaldos a nivel investigativo en el rea de la obtencin de alimentos por fermentacin y destilacin, dandolugar a su posterior continuidad.5. LIMITACIONESDurante la realizacin de la investigacin se presentan una serie de obstculos que dificultan su satisfactorio desenvolvimiento. A continuacin se enumeran algunas de las principales limitaciones: La poca informacin especfica sobre la influencia de los diferentes compuestos que tienen las frutas en el producto final. Los costos asociados a la elaboracin ya que los mismos deben ser aportados por los autores de dicha investigacin. El tiempo de estudio para la elaboracin de la investigacin, el cual se encuentra establecido por la culminacin del curso. La manipulacin de variables en la torre ya que por su diseo solo se podrn variar el reflujo y la temperatura en el calderin.

II. MARCO TERICO-REFERENCIAL

En esta seccin se presentan las semejanzas y diferencias del presente trabajo de investigacin con otras referencias previas relacionadas con el mismo, que sirven de apoyo a sta investigacin. De igual manera se desarrollan algunos aspectos tericos que permitan la libre comprensin de la misma.

2.1 ANTECEDENTES

Olivero, Rafael E. (2006). Optimizacin del proceso de clarificacin en la elaboracin de vino de naranja criolla (citrus sinensis). Universidad de Puerto Rico. Ciencia y tecnologa de alimentos. Recinto universitario de Mayagez.

El objetivo general de sta Tesis de grado es optimizar un proceso de clarificacin en la elaboracin de vino de naranja criolla (citrus sinensis).De este objetivo general se desprenden los siguientes objetivos especficos, desarrollar un vino de naranja con la variedad criolla, utilizando cinco cepas diferentes delevaduras comerciales como Montrachet, Red Star (ATCC 36026), Montpellier (K1-V1116), Prise de Mousse EC-1118, 71B-1122 e IVC-GRE, evaluar diferentes mtodos de clarificacin, tales como microfiltracin, carbn activado, gelatina, efectos combinados de gelatina con microfiltracin, de carbn activado con microfiltracin y determinar cual es el ms ptimo para la clarificacin del vino de naranja.En esta investigacin se resaltan las ms importantes conclusiones, los cinco vinos tratados con diferentes levaduras presentaron diferencias significativas sobre la puntuacin total, acidez total, sabor y calidad en general usando la escala UC Davis, en una prueba de ordenamiento para determinar el mejor tratamiento de clarificacin, se determin que la gelatina por s sola no causa efecto sobre el atributo apariencia general, la combinacin de la gelatina y la microfiltracin tienen un efecto positivo sobre la apariencia del vino de naranja, en trminos del efecto de las levaduras, la evaluacin sensorial realizada a los vinos mostr que el vino de naranja con la levadura Montpellier K1-V1116 fue la que sobresali en trminos de puntuacin en los promedios de casi todos los atributos analizados por el panel sensorial.sta investigacin se diferencia a la actual en que van a optimizar un proceso para la elaboracin de vino de naranja criolla y la presente investigacin es para elaborar un licor a partir de la pulpa de mango, tambin se diferencian en cuanto a que en sta se evalan el efecto de diferentes mtodos de clarificacin y la utilizacin de diferentes cepas de levaduras para elaborar el vino de naranja, mientras que en la presente se pretende realizar unestudio previo factorial en la fermentacin para utilizar la mejor alternativa para obtener un licor de mango.

Aguaje, Orlando; Ypez, Nayleth (1991). Diseo de una planta para producir vino a partir de la pulpa de la patilla. Universidad de Carabobo. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera Qumica.

El objetivo general de sta investigacin es realizar un estudio sobre la factibilidad econmica de disear e instalar una planta, para producir vinos a partir de la fermentacin del jugo de la pulpa de patilla.Entre los objetivos especficos planteados en esta investigacin estn, seleccionar entre las variedades de tipo de patilla existente en el pas, la ms adecuada, evaluar y seleccionar un mtodo para la fermentacin del mosto de la patilla, caracterizar los componentes fsico-qumicos de la pulpa d la materia prima, realizar un estudio de mercado para la introduccin del producto.En base al estudio que se realiz se encontr que en la conclusiones ms importantes estn, se obtiene un producto de buena calidad, a mayor madurez de la fruta mayor sern los grados brix, el proyecto es rentable y con una tasa de rendimiento del 86%, la planta se ubica en una zona donde hay mayor disponibilidad de materia prima y facilidades de servicio, en este caso fue en la ciudad de San Carlos, Estado Cojedes, el estudio arroja realizar la ejecucin del proyecto ya que proporciona un beneficio econmico al inversionista.La diferencia principal radica que en sta investigacin, los autores realizaron un estudio de mercado y un estudio tcnico-operativo completo para realizar un diseo de una planta para obtener vino a partir de la pulpa de patilla, mientrasque la actual investigacin solo se va a enfocar en la etapa de formulacin para obtener etanol a partir de la pulpa de mango. Entre las similitudes ellos igual que la presente investigacin se va a evaluar un mtodo de fermentacin y clarificacin, medir acidez, pH y los grados brix del producto final.

Rivero, Jos; Zambrano, Rodolfo. (1987). Diseo de una planta para obtener alcohol etlico a partir de la pulpa de pia. Universidad de Carabobo. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera Qumica.

El objetivo primordial de sta investigacin fue realizar un diseo sobre la factibilidad tcnica y econmica de la instalacin en el pas de una planta productora de alcohol etlico a partir de la pulpa de la pia.Para alcanzar este objetivo se cumplieron con los siguientes objetivos especficos, realizar un estudio experimental para la fermentacin, extraccin y destilacin del mosto fermentado de la pulpa de la pia, determinar los grados brix presentes en dicha fermentacin, obtener un rendimiento mximo en el proceso de obtencin del vino de patilla, realizar un estudio de mercado para el producto, efectuar un estudio tcnico - operativo de dicha investigacin, determinar la rentabilidad de realizar la construccin de dicha planta.De esta investigacin se puede mencionar que entre las conclusiones ms importantes estn, que se determin que en el jugo extrado se obtuvo un valor de grados brix del (15 brix), obtenindose un rendimiento del 81% en la fermentacin, en base al estudio de mercado se fija que la planta tendr una capacidad de produccin de alcohol etlico de 6000 TM/ ao y ubicada en la zona industrial de la ciudad de Barquisimeto, EstadoLara, en cuanto al estudio tcnico operativo de este proyecto se obtuvieron ndices de rentabilidad altamente positivos, el anlisis de sensibilidad muestra que an variando los costos operacionales y los ingresos brutos, el proceso sigue siendo rentable, es altamente factible la obtencin de alcohol etlico a partir de la pulpa de pia presentado por esta investigacin.La diferencia principal radica que en sta investigacin, los autores realizaron un estudio completo para realizar un diseo de una planta para obtener alcohol etlico a partir de la pulpa de pia, mientras que la actual investigacin solo se va a enfocar en la etapa de formulacin para obtener etanol a partir de la pulpa de mango.

Pereira, Mara; Prez, Lus. (1987). Evaluacin de una planta piloto continua para la fermentacin de melaza. Universidad de Carabobo. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera Qumica.

Este trabajo Especial de Grado tiene como objetivo general la evaluacin de una planta piloto continua para la fermentacin de melaza en la empresa DESTILERA TOCUYO.Para el logro del objetivo general en sta investigacin se plantean los siguientes objetivos especficos, el de evaluar las condiciones de operacin de la planta piloto en la empresa DESTILERA TOCUYO, estudiar la influencia de los diferentes factores, tales como la temperatura, pH y el volumen de trabajo de los diversos fermentadores presentes en dicha empresa, obtener un mayor rendimiento y produccin del etanol a partir del mosto fermentado mediante un proceso continuo, suministrando a los fermentadores melaza fresca a 26 Bx, establecer las influencias de diferentes variables, tales como el gradoalcohlico, y los azcares reductores presentes en la fermentacin de la melaza, seleccionar entre diferentes tipos de levaduras comerciales la ms adecuada para dicho proceso.En base a los resultados de esta investigacin se puede mencionar que las conclusiones ms importantes fueron, que para el proceso de fermentacin continua de melaza mediante el uso de fermentadores, de centrfuga y otros equipos implementados se logra una produccin de etanol a nivel comercial, por cuanto ofrece ventajas en relacin con la buena produccin del mismo (GL= 9.10) para un tiempo de residencia global de 20 h, el uso de levadura Santa Teresa (sigla 101) permite obtener una mayor concentracin celular, debido a su distribucin uniforme en los fermentadores.Esta investigacin tiene similitud con la presente en que en ambas realizan la fermentacin a partir de una materia prima para la obtencin de alcohol etlico, el cual es usado para elaboracin de bebidas alcohlicas, pero se diferencian en que sta investigacin utilizan la melaza como materia prima y la presente se realiza con la pulpa de mango para la obtencin de un licor de frutas (licor de mango), tambin existen la similitud de que ambas van a estudiar la influencia de la temperatura, pH de los diversos fermentadores para as ver cual factor es predominante en dicha investigacin, tambin existe la diferencia de que esta investigacin se realiza mediante un proceso continuo mientras la presente se va a realizar con la utilizacin de un proceso por cargas.2.2 BASES TERICAS

Descripcin de algunas variedades de mangos criollos y variedades introducidas en el pas.

El nmero de variedades de mango queexisten a nivel mundial es muy grande y difieren marcadamente de sus antecesores en cuanto a su color, sabor, tamao de los frutos y resistencia a plagas y enfermedades; aparte de las clases o razas cultivadas se puede decir que en el origen del mango existen dos grupos primarios importantes, uno en el sureste asitico (Hind y el Indochino) y otro secundario en la Florida, al sur de Miami (EEUU). ( AVILN, RENGIFO, 1990).

2.2.1 DESCRIPCIN DE ALGUNAS VARIEDADES DE MANGOS CRIOLLOS

En nuestro pas existen numerosas variedades de mangos, muchas de ellas verdaderamente excelentes, entre las cuales se pueden encontrar 20 variedades, algunas de ellas se describen a continuacin:

Mango de Bocado: rbol de semilla, de 17,8m de altura y de 18,6m de ancho, florece en Enero-Febrero, cosecha en Abril-Junio, fruto ovoide 7,8cm de largo, 6,8cm de ancho, aromtico, color anaranjado, generalmente salpicado con puntitos negros o sin ninguna mancha, muy dulce, el nombre de bocado le viene es por desprenderse la carne en trozos.

Manga de Hilacha: rbol de 6 aos de edad, de 9 metros de alto, y de 10m de ancho, de floracin en Noviembre-Diciembre, cosecha Mayo-Junio, fruta de forma oblicua redondeada muy grande, de 12cm o ms de largo, 8-9cm, de ancho y muy dulce, pero de cierto sabor fuerte distinto al del mango; la carne (pulpa) es bastante fibrosa, la cscara es verde y muy manchada en la madurez. Es la variedad ms conocida de Venezuela.

Manga de Bocado: No tan voluminosa como la anterior, siempre mayor que el mango de bocado; 8cm de largo y 2,5cm (aprox.) de ancho; la cscara es de color rosado y amarillo, la pulpa exenta de fibra, muy dulce, con sabor yformas distintas de los mangos propiamente dichos. ( AVILN, RENGIFO, 1990).

2.2.2 VARIEDADES DE MANGOS TRADOS DE FLORIDA (EEUU)

Los primeros rboles de las variedades injertadas provenientes de Florida se plantaron en 1993 en la Escuela Prctica de Agricultura, ubicada en Maracay estado Aragua, entra las cuales estn: Haden, Smith, Irwin, kent, Keitt, Palmer, Sensation, Zill, Tommy Atkins, Brooks, Lippens, Julie, Fascell, Van Dyke. A continuacin se dar una breve descripcin de alguna de ellas.Haden: Frutos de tamao medio a grande, hasta con 14cm de largo y 680g de peso, de forma ovalada su fruto, redondeada, color amarillo vivo, con manchas prpuras y numerosas lenticelas blancas, la base es redondeada, su cscara es gruesa, lisa, firme y se separa fcilmente de la pulpa.

Smith: Es una variedad que se origino de una semilla de Haden, por cruzamiento natural en Florida, es de frutos grandes, hasta 900g de peso, de forma oblonga alargada, color amarillo anaranjado, con manchas de color pardo oscuro, la pulpa contiene poca fibra, rbol de crecimiento asimtrico y de poca produccin, esta variedad fructifica de Junio-Agosto.

Figura 2.1. Manga de Bocado

Figura 2.2. Manga tipo Haden

2.2.3 FERMENTACINLa fermentacin es una descomposicin por accin sobre materiales carbohidratados, no desprende olores ptridos y generalmente produce CO2. Es un proceso qumico que se produce por la accin de un fermento que aparece ntegramente al final de la serie de reacciones qumicas sin haberse modificado, siendo este fermento cualquier sustancia coloidal, soluble en agua y elaborada por las clulas que intervienen en el desarrollo de muchos procesosbioqumicos, actuando a la manera de catalizadores orgnicos.

2.2.4 TIPOS DE FERMENTACIN:Los microorganismos son usados para fermentar el azcar por:a. Oxidacin Completa: En este tipo de fermentacin actan las bacterias y mohos, que son capaces de convertir el azcar a CO2 y H2O. Pocas levaduras pueden ejecutar esta accin.

b. Oxidacin parcial: Esta es la fermentacin ms comn. En este caso el azcar puede ser convertido en acido y este oxidado para producir dixido de carbono y agua.

c. Fermentacin alcohlica: En este caso las levaduras son las convertidoras de aldehdos a alcoholes ms eficiente. Aunque hay otros organismos capaces de producir alcohol, esto ocurre en mezclas de aldehdos, cidos y esteres de tal manera que se hace difcil su recuperacin.

2.2.5 FERMENTACIN ALCOHLICAEs un proceso biolgico y qumico en el cual una azcar fermentable, es transformada en alcohol etlico mediante la intervencin de ciertos microorganismos llamados levaduras o productos enzimticos elaborados por ella. Los microorganismos que intervienen en este fenmeno son las levaduras alcohlicas, sin embargo se ha comprobado que ciertas bacterias pueden realizar esta funcin. En trminos generales es una oxidacin incompleta de la sustancia hidrocarbonada por accin biolgica.La Tpica formula de fermentacin alcohlica esta expresada en la transformacin de un monosacrido en alcohol etlico y dixido de carbono. Gay Lussac la desarroll por primera vez as:

En la cual una molcula de glucosa se transforma en dos molculas de alcohol y dos de dixido de carbono. Estos resultados fueron corroborados por Pasteur quien obtuvo de 100 partes deazcar los rendimientos siguientes:Alcohol etlico 48,6%Dixido de carbono. 48,6%Glicerina... 3,6%Acido succnico 0,7%Clulas de levaduras .. 1,1%

Existen dos propuestas de cmo es el mecanismo de esta fermentacin:a. Esquema de Meyerhof:En este proceso se produce cuatro reacciones diferentes, las cuales se suceden en forma simultnea, hasta llegar a los productos finales.

Fosforilacin: Aqu interviene una coenzima fosforilante, desdoblando el monosacrido en dos componentes de tres carbonos, dando el fosfato de gliceraldehdo.

Oxidacin - Reduccin:

La molcula de alfa-glicerofosfato se hidroliza hasta glicerol dejando en libertad el acido fosfrico que puede actuar nuevamente, iniciando otra vez el proceso.

Reacciones Enzimticas Reversibles:

b. Esquema de Kluyver:En este proceso tambin se incluyen cuatro etapas. Fosforilacin: La glucosa en presencia de una sal fosforada y por accin fosforilante, produce monofosfato de la glucosa.

Oxido - Reduccin: El monofosfato de glucosa es un cuerpo inestable que por el proceso de oxido reduccin se divide en dos molculas de 3 carbonos.

Hidrlisis: La sal fosforada vuelve a actuar sobre otra molcula de glucosa. El gliceraldehdo con la hidrlisis da hidrato de metilglioxal quien reacciona con el acetaldehdo formando el alcohol etlico ms cido pirvico.

2.2.6 LEVADURAS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL

a. Levaduras verdaderas: La mayora de las levaduras son las Saccharomyces. El trmino de levadura silvestre se aplica a cualquier tipo de levadura distinta deaquella que se usa. Gnero Schizosaccharomyces: Se reproducen asexualmente por divisin y forman de cuatro a ocho ascosporas por ascas, han sido encontradas en frutas tropicales, melazas y miel. Gnero Saccharomyces: Se reproducen por gemacin o por ascosporas, la especie Saccharomyces Cerevisiae se usa en muchas industrias alimenticias (pan, cervezas, vino, alcohol y glicerina). La S. Cerevisiae es altamente productora de alcohol, vino y licores destilados.b. Levaduras Falsas: Son levaduras redondas u ovaladas, fermentativas, con gemacin multilateral, son causantes de numerosos problemas en las cerveceras y alteran diversos tipos de alimentos.

2.2.7 VINIFICACIN

Se llama vino al producto obtenido de la fermentacin del mosto preparado con uvas, donde el azcar se transforma en alcohol. Para diferenciarlo de los obtenidos con mostos de otras frutas, se denomina vino de frutas.

Las normas COVENIN 3342-97 define los vinos de fruta como: Es la bebida resultante de la fermentacin alcohlica total o parcial de frutas deshidratadas, frescas o de sus jugos, distinta de la uva con la adicin o no de sacarosa y esencias naturales aprobadas por las autoridades sanitarias competentes. Su graduacin debe estar en 7 G.L y 14G.L. Si este producto es destilado su contenido alcohlico no debe ser inferior a 30G.L.

Se llaman mostos a los lquidos naturales, ricos en azucares, los cuales pueden producir alcohol mediante una previa fermentacin. Es la materia prima a utilizar.2.2.8 VARIABLES A CONTROLAR EN EL PROCESO DEL VINO

2.2.8.1 Materia PrimaSon los azucares fermentables y comprende todas las sustancias,especialmente jugos que con tengan un elevado porcentaje de azcar industrialmente aprovechable. El agua que se emplea en esta operacin debe ser controlada para evitar posteriores infecciones. Hay que eliminar la flora microbiana de los mostos, uno de los procedimientos mas econmicos es bajando el pH mediante acidificacin con cidos minerales o empleando cantidades masivas de pie de cuba para que rpidamente comience la fermentacin y el alcohol impida el desarrollo de infecciones. Los pasos para el acondicionamiento de la materia prima son los siguientes:1. Preparacin del mostoSe obtiene el jugo de la pulpa de mango y se elimina por tamizado parte de los slidos.A este jugo se le se realizan las siguientes pruebas: pH: Esta medida es muy importante por su efecto sobre los microorganismos, sobre el color, sabor, susceptible al enturbamiento por fosfato de hierro. Acidez total: Esta es la acidez valorable, se utiliza durante las operaciones de elaboracin y acabado para normalizar el licor y para descubrir alteraciones indeseables debidas a bacterias, fermentos. La acidez total depende de la clase, situacin, grado de maduracin y cosecha de la misma. Slidos solubles: El conocimiento de los slidos solubles es muy importante ya que alrededor del 90% de ellos esta compuesto por azcar, por eso es una manera de medir la madurez de la fruta. Los slidos solubles se determinan por refractometra.

2.8.1.1.2 Adicin de azcarEs necesario enriquecer el mosto aadindole azcar pues para obtener un licor de buena graduacin alcohlica se requiere un porcentaje de azcar entre 10-15%, es por eso que se debe agregar ladiferencia de azcar si la materia prima no la posee, se debe tener en cuenta que 1% de azcar produce 0.4% de alcohol.

2.8.1.1.3 Adicin de sulfurosEl azufrado del mosto no fermentado, favorece notablemente la marcha de la elaboracin del licor, evita que los mostos adquieran un color subido de matiz pardo, combate el desarrollo de microorganismos nocivos, ya que el sulfuro les roba el oxgeno necesario para vivir. Se puede afirmar que la adicin de sulfuro favorece indirectamente la reproduccin de las levaduras y selecciona los microorganismos de la fermentacin se puede agregar 4-6 g/hL (de mosto) de SO2 o 8-12 g/hL de metabisulfito de potasio.

2.8.1.1.4 Adicin de levaduraEstas se agregan a partir de la preparacin del pie de cuba, esto consiste en separar, partiendo de un cultivo puro de levaduras, una cantidad suficiente como para inocular un volumen determinado de mosto. Este es uno de los mtodos ms econmicos para la industria, ya que de esta manera se obtiene el mximo rendimiento de la azcar en el menor tiempo posible.

2.2.8.2 TemperaturaDurante la fermentacin es necesario controlar la temperatura, pues este fenmeno produce calor, elevando por consiguiente la temperatura del mosto. Una temperatura de 25 28 C es la mas indicada para obtener un a buena marcha de la fermentacin, se consideran peligrosas las temperaturas por encima de los 35 C ya que a los 36 38C se inhiben la fermentacin.Cada grupo de microorganismos tiene una temperatura ptima para el crecimiento, lo que implica que la temperatura del sustrato ejerce un positivo control sobre su crecimiento. Para obtener el mximo desempeo durante lafermentacin, debe crearse la temperatura ptima para los organismos. La temperatura a la cual es mantenido el alimento, determinar dentro de ciertos lmites la naturaleza de los organismos capaces de producir la fermentacin deseada o la descomposicin.

2.2.9 MTODOS DE PREPARACIN DEL LICORa. NaturalEs el procedimiento ms antiguo, los productos son vendidos sin ningn proceso de envejecimiento previo. Son licores de baja calidad y de tipo inestable. El mosto una vez obtenido se deja fermentar espontneamente y cuando ha terminado la fermentacin primaria o tumultosa se trasiega y se deja que termine la fermentacin complementaria para embotellarlo.b. Con levaduras seleccionadasAntes de comenzar el proceso, se asla y se estudian las levaduras del lugar a fin de elegirlas que presentan caractersticas ms particulares desde el punto de vista comercial. Una vez conseguido esto, se deben acostumbrar a los medios sulfurosos, que permiten eliminar las infecciones mientras estas levaduras se desarrollan rpidamente. Con este mtodo se obtienen un licor de alta calidad.

2.2.10 COMPOSICIN QUMICA DEL LICOREsto depende de la variedad de la fruta utilizada para realizar el licor, de los tratamientos qumicos durante el proceso, de las levaduras.En general los licores contienen azcar y alcohol en grado variable, segn la naturaleza del producto. Los licores dulces pueden contener hasta 10% de azcar, los secos hasta 1% menos. Los licores de mesa contienen hasta 14% de alcohol, los generosos y licorosos llegan a tener 18% de alcohol.La composicin depende del cido mlico (0.1-0.5)%, cido tartrico (0.2-0.8)%, cido ctrico (trazas), acidez total(0.5)%, acidez voltil (0.12-0.14 g por 100 mL de vino).Producto finalUna vez obtenido el licor se le realizan las siguientes pruebas:a. Grado alcohlico: Este es uno de los parmetros ms significativos en la fabricacin de bebidas alcohlicas.b. Slidos solubles (grados Brix)c. pHd. Acidez (%)2.2.11 CONTROLES EN EL PRODUCTO TERMINADOEstos son los factores que influyen en el crecimiento de los microorganismos del licor, entre ellos se encuentran: La acidez o pH: Cuanto ms bajo sea el pH, menores son las probabilidades de que se produzcan alteraciones. El pH mnimo que permite el crecimiento microbiano vara con las diferentes especies, tipos de licor y con su contenido alcohlico. Contenido de azcar: Los licores con un contenido azucarado menor al 0.1% son muy pocas veces alterados por las bacterias, las alteraciones se favorecen entre 0.5-1% de azcar. Concentracin alcohlica: La tolerancia al alcohol vara con las distintas especies microbianas. Las bacterias cido-acticas que alteran los mostos y vinos son inhibidas al 14-15% de alcohol. Presencia de aire: La ausencia de aire impide el crecimiento de microorganismos aerobios como los mohos y levaduras. Las bacterias cido lcticas crecen perfectamente en estas condiciones.

2.2.12 DESTILACINLa destilacin es un mtodo para separar los componentes de una solucin; depende de la distribucin de las sustancias entre una fase gaseosa y una lquida, y se aplica a los casos en que todos los componentes estn presentes en las dos fases. En vez de introducir una nueva sustancia en la mezcla, con el fin de obtener la segunda fase (como se hace en laabsorcin o desorcin de gases) la nueva fase se crea por evaporacin o condensacin a partir de la solucin original.La destilacin se refiere a separar soluciones en que todos los componentes son apreciablemente voltiles. Mediante la manipulacin adecuada de las fases, o mediante evaporaciones y condensaciones repetidas, es generalmente posible lograr una separacin tan completa como se requiera y recobrar, en consecuencia, los dos componentes de la mezcla con la pureza deseada. En la destilacin, la nueva fase difiere de la original por su contenido calorfico, pero el calor se incrementa o se elimina sin dificultad; por supuesto, debe considerarse inevitablemente el costo de aumentarlo o eliminarlo.Al mismo tiempo, la destilacin posee ciertas limitaciones como proceso de separacin. El gas que puede crearse a partir de un lquido mediante la aplicacin de calor, consta, inevitablemente, solo de los componentes que se encuentran en el lquido. Por lo tanto, ya que el gas es qumicamente muy similar al lquido, el cambio de composicin resultante por distribuir los componentes entre las dos fases generalmente no es muy grande. Es ms, en algunos casos el cambio de composicin es tan pequeo que el proceso no es prctico; ms an, puede suceder que no haya ningn cambio en la composicin.Torres de platosLa columna consiste de varios platos en los cuales se lleva a cabo el contacto entre las fases, lquido y vapor. El vapor es generado por medio de calentamiento del lquido de fondos que se compone bsicamente de la sustancia menos voltil del sistema y por tanto est a la mayor temperatura de la torre, mientras que el lquido que va descendiendo a travs dela torre desde el primer plato, el cual es ms rico en el componente ms voltil y est con la menor temperatura de la torre, es obtenido del condensado del vapor ms ligero. La alimentacin de la torre puede consistir desde lquido subenfriado hasta vapor sobrecalentado, lo cual modifica el nmero de platos necesarios para la separacin deseada. La seccin por encima del plato de alimentacin se denomina seccin de absorcin, enriquecimiento o rectificadora; mientras que la que se encuentra debajo de ste se denomina como desorberdora, o de agotamiento.Otro factor importante que modifica las condiciones de operacin de la torre es la razn de reflujo alimentado a la torre,[pic]Ya que un valor muy alto hace que el nmero de platos necesarios para la operacin disminuye, aunque el dimetro de la misma aumenta; por lo tanto, para encontrar el arreglo ptimo de la torre se debe buscar la menor cantidad de platos y de reflujo al costo mnimo. El diseo de columnas de etapas mltiples se puede realizar por tcnicas grficas, cuando la mezcla de alimentacin contiene slo dos componentes. El diagrama de McCabe -Thiele utiliza slo las relaciones de equilibrio y balances de materia, se acerca a lo riguroso slo para los pocos sistemas en que los efectos de la energa, son mnimos. En los sistemas que contienen dos o tres componentes, el nmero de etapas ideales requeridas es necesario encontrarlo por medio de clculos algebraicos.Las torres de platos son cilindros verticales en los que un lquido y un vapor se ponen en contacto en forma de pasos sobre platos. El lquido entra en la parte superior de la torre y fluye en forma descendente por gravedad. Elvapor pasa hacia arriba, a travs de orificios en el plato; burbujea en el lquido para formar una espuma y pasa al plato superior. El efecto es un contacto mltiple a contracorriente entre el vapor y el lquido. Cada plato en la torre es una etapa al ponerse en contacto los fluidos, al realizar un cambio en la concentracin de los componentes de cada fluido.El nmero de platos tericos en una columna slo depende de lo complejo de la separacin, que se va a utilizar y nicamente esta determinado por el balance de materia y las consideraciones de equilibrio. La eficiencia de la etapa se determina por el diseo mecnico utilizado y las condiciones de operacin. Por otra parte, el dimetro de la columna depende de las cantidades de lquido y vapor que fluyen a travs de la torre por unidad de tiempo. El nmero de platos utilizados en la torre ser mayor al calculado tericamente, y estos tienen eficiencias que varan entre el 40 al 90%, dependiendo de la hidrodinmica del equipo, caractersticas del sistema y condiciones de operacin.La determinacin de las eficiencias de cada plato se puede realizar mediante distintos mtodos. La eficiencia de Muphree EMG es muy conveniente para diagramas de McCabe-Thiele, para la fase vapor se define como:

[pic]Donde:yn* es la composicin de vapor que estara en equilibrio con el lquido que sale de la etapa n,yn+1 y yn son los valores reales para las corrientes de vapor en las etapas n+1 y n respectivamente.Otro mtodo para describir el funcionamiento de una torre de platos es mediante la eficiencia total de la columna:[pic]Estrictamente, esta eficiencia slo tiene significado cuando la eficiencia deMurphree es la misma para todos los platos y cuando las lneas en el equilibrio y de operacin son rectas en las concentraciones consideradas.Mtodo de McCabe-ThieleEste mtodo no requiere datos detallados de entalpa. Excepto cuando las prdidas de calor o los calores de solucin son extraordinariamente grandes, el mtodo se adecua a la mayora de los fines. Su adecuacin depende de que, como aproximacin, Las lneas de operacin sobre el diagrama xy puedan considerarse rectas para cada seccin de un fraccionador entre puntos de adicin o eliminacin de corrientes.Seccin de enriquecimientoConsidrese una seccin del fraccionador totalmente debajo del punto de introduccin de la mezcla de alimentacin. El condensador elimina todo el calor latente del vapor principal, pero no enfra ms el lquido resultante. Por lo tanto los productos de reflujo y destilado son lquidos en el punto de burbuja y y1 = yD = x0. Los platos que se muestran son platos tericos, de forma que la composicin yn del vapor del plato n-simo est en equilibrio con el lquido de composicin xn que sale del mismo plato. Por lo tanto, el punto (xn, yn) sobre coordenadas x, y, cae sobre la curva en el equilibrio.Un balance total de materia para el entorno de la figura 3 proveniente del Treybal es:G = L + D = D (R + 1)Para el componente A,Gyn+1 = Lxn + DxDDe donde la lnea de operacin de la seccin de enriquecimiento es:[pic][pic]Esta es la ecuacin de una lnea recta sobre coordenadas x, y, de pendiente L/G = R/(R+1) y con una y igual a xD /(R+1). Haciendo xn = xD se tiene yn+1 = xD, de manera que la lnea pasa a travs del punto y = x = xD sobre la diagonal de 45. Estepunto, junto con la y, permite construir fcilmente la lnea. Se muestra la concentracin de los lquidos y vapores para cada plato y se ve que la construccin usual de escalera entre la lnea de operacin y la curva en el equilibrio proporciona la variacin terica de la concentracin del plato.Al graficar la curva de equilibrio en la figura, generalmente se supone que la presin es constante en toda la torre. Si es necesario se puede permitir la variacin de la presin de plato a plato despus de determinar el nmero de platos reales, pero esto requiere de un procedimiento de prueba y error. Generalmente no es necesario, excepto para la operacin a presiones muy bajas.Seccin de agotamientoAhora considrese una seccin del fraccionador abajo del punto de introduccin de l mezcla de alimentacin, los platos son tericos. Los flujos de L y G son constantes de plato a plato, pero no son necesariamente iguales a los valores en la seccin de enriquecimiento. Un balance total de materia:[pic]y para el componente A[pic]Estas ecuaciones proporcionan la ecuacin de la lnea de operacin de la seccin de agotamiento,[pic][pic]Si el vapor rehervido yw est en equilibrio con el residuo xw, el primer escaln en la construccin de escalera representa el rehervidor.Introduccin de la mezcla de alimentacinLa introduccin de la mezcla de alimentacin modifica al cambio en las pendientes de la lnea de operacin cuando se pasa de la seccin de enriquecimiento a la de agotamiento del fraccionador.La cantidad q es el calor necesario para convertir un mol de la mezcla de alimentacin de su condicin HF hasta un vapor saturado, dividido entre el calorlatente molal HG-HL. La mezcla de alimentacin puede introducirse en cualquiera de las diferentes condiciones trmicas, desde un lquido por debajo de su punto de burbuja hasta un vapor sobrecalentado; para cada una de esas condiciones, el valor de q ser diferente.[pic]El lugar de interseccin de las lneas de operacin (la lnea q), en una lnea recta de pendiente q/(q-1) y puesto que y = zF cuando x = zF, pasa a travs del punto x = y = zF sobre la diagonal a 45.[pic]Es claro que, para una condicin dada de alimentacin, el hecho de fijar la relacin de reflujo en la parte superior de la columna establece automticamente la relacin lquido/vapor en la seccin de agotamiento y la carga trmica del rehervidor.Localizacin del plato de alimentacinLa lnea q es til para simplificar la localizacin grfica de la lnea de agotamiento, pero el punto de interseccin de las dos lneas de operacin no establece necesariamente la delimitacin entre las secciones de enriquecimiento y de agotamiento de la torre. Ms bien, es la introduccin de la mezcla de alimentacin la que gobierna el cambio de una lnea de operacin a la otra y establece la delimitacin; adems, en el diseo de una nueva columna, por lo menos se tiene cierta amplitud en la introduccin de la alimentacin.

III MARCO METODOLGICO

III. MARCO METODOLOGICO

3.1. Tipo de Investigacin

De acuerdo a los objetivos planteados, la investigacin a nivel de profundidad es de tipo proyectiva, dado a que se pretende crear una alternativa que permita obtener las condiciones apropiadas para la obtencin del licor de mango, dirigida a solucionar la demanda insatisfecha del mercado delicores dulces.

En cuanto a la estrategia o diseo de la investigacin, es de tipo experimental de campo, ya que se van a manipular variables a diferentes condiciones de operacin para realizar una serie de combinaciones de las mismas y escoger la mejor; para realizar el diseo de experimentos de tipo factorial.

2. . Seleccionar entre las diferentes variedades de mango existentes en el pas, la materia prima con el propsito de elegir la variedad mas adecuada para la elaboracin del licor.1. Precisin de las variedades de mango existente en el pas.El desarrollo de esta actividad consiste en la bsqueda de las variedades de mango existente en el pas, realizando una consulta de diversas fuentes tales como: Internet, revistas cientficas, textos bibliogrficos. A travs de esto se logra determinar todas las variedades de mango existente en el pas.2. Precisin de las propiedades grados brix, acidez, adems de los costos y produccin por regin para cada una de las variedades.Esta bsqueda consta de la revisin detallada de toda la informacin concerniente a las variedades de mango existentes en el pas. Para ello se consultan: Internet, revistas cientficas, textos bibliogrficos. Esto permite determinar las propiedades para cada una de las variedades encontradas en el pas.2. Implementacin de una matriz de seleccin para obtener la alternativa mas adecuada para la elaboracin del licor.

Posteriormente de la investigacin realizada en base a la informacin recolectada, se analiza la incidencia de cada uno de los factores investigados en la seleccin de la variedad de mango a emplear en la elaboracin delvino. Este conjunto de factores son evaluados en una matriz de criterios relevantes (C.R) segn un factor de jerarqua, el cual se asignan luego de la orientacin sugerida por expertos en el rea para ponderar y establecer la importancia de cada criterio en la seleccin de la variedad de mango. Esta matriz proporciona un resultado nico sobre la mezcla ms conveniente y que este se adecue a los requerimientos.A continuacin se presenta el formato modelo de la matriz de seleccin empleada:|Factores |F.J |Variedades de mango existente en el pas || | || | |

Masa de recipiente para pesado de la pulpa: ( ) gMasa de reciente para recolectado del destilado: ( 0,0001) kgPresin ambiente: ( 0,05) mmHgTemperatura ambiente: ( 0,5) C

3.6.3 Determinar la eficiencia del proceso empleando el modelo matemtico adecuado.

Con la cantidad de pulpa determinada (mP) en actividades anteriores y empleando el modelo matemtico adecuado se determin la cantidad de licor destilado que se debera de obtener a partir de esta cantidad de pulpa (mLmax).Posteriormente con esta cantidad de licor que se debera obtener y la masa de licor final obtenida en el proceso de destilado (mLDest) para cada carga empleando un modelo matemtico (ver Apndice B) y se obtuvo el rendimiento del proceso.

7.PROCEDIMIENO PARA LA ELABORACIN DE VINO ARTESANALEn esta seccin se presentan la tcnica utilizada para la elaboracin del vino. Esta seccin esta dividida en 4 secciones.1. MaterialesPara la elaboracin del vino se requieren los siguientes materiales: cuchillos, tablas de plstico, recipientes de plstico, manguera de plstico de 2 y 1 m, embudo, botelln plstico de 19 L, tapa plstica horadada, tapa plstica, botella plstica de 1,5 L. cinta adhesiva, silicn, tasa medidora, guantes, tapabocas, olla de aluminio de 30 L, liencillo y botellas de vidrio de 1 L2. EquiposLos equipos utilizados son: balanza y plancha calefactora.3. Materia primaLa materia prima empleada en la elaboracin tanto del mosto como de la clarificacin es: pulpa de mango, azcar, levadura, acido ctrico, metabisulfito de sodio, agua potable, gelatina sin sabor y hielo.4. Elaboracin del mostoPara la elaboracin del mosto, se debe realizar previamente el montaje de la figura 3.1

Figura 3.1 Montaje del equipo de fermentacin1. Esterilizar todos los materiales a utilizar.2. Lavar los mangos seleccionados, cuidando que esos no estn sobre maduros.3. Con el cuchillo, pelar los mangos, y extraer la pulpa del mismo.4. picar la pulpa en cubos de 1 cm aproximadamente.5. Pesar 3 kg de pulpa en la balanza.6. Colocar la pulpa pesada en la botella plstica de 19 L y tapar la misma.7. Pesar 1 kg de azcar en la balanza.8. Medir 3 L de agua potable en la tabla medidora.9. Colocar el azcar y el agua potable en un recipiente.10. Agitar vigorosamente hasta homogenizar.11. Pesar 4 g de metabisulfito de sodio y aadirla a lamezcla anterior.12. Pesar 60 g de acido ctrico y aadir a la mezcla.13. Repetir paso 10.14. Rotular el botelln plstico de 19 L como recipiente 1.15. Colocar un embudo en el recipiente 1 transvasar la mezcla ya preparada.16. Repetir los pasos de 7 al 13 y el 15 dos veces.17. Tapar el recipiente 1 y agitar vigorosamente.18. Registrar la hora en la tabla correspondiente.19. Dejar reposar por 25 horas.20. pesar 28 g de levadura con la balanza.21. Transvasar la levadura al recipiente 1.22. Repetir el paso 10.23. Colocar la manguera de 1 m en la tapa horadada y sellar con silicn la unin.24. Sellar hermticamente el recipiente 1 con la tapa preparada en el paso anterior.25. Llenar con agua la botella plstica de 1,5 L.26. Colocar la punta de la manguera de 1 m dentro del recipiente preparado en el paso anterior para lograr el vaco.27. Utilizar la cinta adhesiva para unir la botella de 1,5 L al botelln plstico de 19 L.28. Dejar reposar durante 8 das.3.7.5 Clarificacin29. Destapar el recipiente 1 y desmontar la botella de plstico de 1,5 L pegada al recipiente.30. Rotular otro botelln de plstico como recipiente 2.31. Introducir un extremo de la manguera de plstico de 2 m en el recipiente 1.32. Succionar por el otro extremo de la manguera hasta que empiece a salir liquido.33. Drenar todo el lquido del recipiente 1 en el recipiente2 cuidando de que no pasen trozos de la pulpa.34. Retirar la pulpa obtenida en el recipiente 1 y lavar con suficiente agua.35. Extraer las partes del liquido.36. Medir 1L de lquido extrado y trasvasar a una olla.37.Calentar el liquido extrado en el paso anterior hasta que ebulla el mismo.38. Destapar el sobre de gelatina sin sabor y agregar el lquido del paso anterior y agitar para homogenizar la mezcla.39. Colocar un embudo en el recipiente 2 y trasvasar la mezcla preparada en el paso anterior.40. Repetir el paso 10 y tapar con una tapa plstica41. Introducir el recipiente 2 en una olla de 30 L.42. Agregar hielo en la olla de 30 L de forma que cubra la mayor superficie del recipiente 2.43. Dejar reposar por 3 das.44. Destapar el recipiente 2.45. Filtrar el lquido contenido en el recipiente 2 utilizando un liencillo.46. Trasvasar el filtrado a la botella de 1 L utilizando el embudo y luego taparla.47. Llenar con agua las partes de una olla de 30 L.48. Calentar el agua hasta que la misma alcance una temperatura de 80C.49. Introducir en el agua caliente las botellas que se llenaron en el paso anterior.50. Dejar reposar por 30 min.51. Sacar las botellas de la olla y dejar enfriar.

3.8 MTODO OPERATORIO DE LA TORRE DE PLATOS OPERANDO POR CARGAEn esta seccin se presentan la tcnica utilizada para la recoleccin de datos experimentales y la buena ejecucin de la experiencia. Esta seccin esta dividida en tres secciones.ARRANQUE

1. Verificar que todas las vlvulas se encuentren cerradas.2. Encender el sistema de recirculacin de agua en el refractmetro para mantenerlo a temperatura ambiente.3. Si esta lleno el caldern continuar con el paso siguiente, caso contrario continuar con el paso 5.4. Verificar que el caldern este vaco con ayuda de el LI-01, de no ser as abrir HV-17 para drenar elcontenido del caldern.5. Lavar el caldern con agua destilada para eliminar cualquier residuo que pueda contaminar la mezcla a alimentar en el mismo.6. Introducir la mezcla previamente fermentada en el caldern cuando sta comience a salir por el drenaje, cerrar la vlvula HV-17 para curar el caldern y la tubera; agregar mezcla hasta llenar el caldern.7. Abrir la vlvula HV-01, con la finalidad de permitir el paso de agua de enfriamiento al intercambiador tipo serpentn SI-01.8. Conectar el paso de la corriente al tablero principal y pulsar el botn de encendido que se encuentra en el tablero principal.9. Suministrar energa a la manta del caldern, colocando el autotransformador en 50% y subirla cada 5 minutos hasta llegar a 90%.10. Abrir la vlvula HV-02 para permitir el paso de lquido a la torre (reflujo total).11. Esperar que fluya el destilado para medir las temperaturas en los platos, tope y caldern, y tomar las muestras de solucin en el fondo y tope de la torre cada 2 min.12. Medir los ndices de refraccin de las muestras tomadas.13. Repetir los pasos 11 y 12, hasta que las composiciones y las temperaturas se mantengan constantes.14. Pesar limpio y seco el recipiente donde se recoger el destilado.OPERACIN15. Una vez estabilizada las variables se procede a fijar el reflujo mediante la apertura de la vlvula HV-03.16. Activar el cronometro cuando caiga la primera gota de destilado.17. Medir la temperatura en los platos, tope y caldern, y tomar las muestras de solucin en el fondo, tope y cada uno de los platos de la torre.18. Cuando se haya acumulado 200 mL de destiladoaproximadamente, acumular el destilado en un recipiente (destilado acumulado).19. Medir los ndices de refraccin de las muestras tomadas y del destilado acumulado.20. Repetir el pasos 15 y 17 hasta que el caldern se encuentre en la composicin fijada con anterioridad.21. Detener el cronometro y reportar el tiempo de operacin.PARADA22. Retirar la energa suministrada a la manta bajando el porcentaje en el autotransformador hasta colocarlo en 0%.23. Pulsar el botn de apagado en el tablero principal.24. Cerrar la vlvula HV-01 para detener la circulacin del agua de enfriamiento.25. Esperar que se enfre el caldern y vaciarlo mediante la abertura de la vlvula HV-17.26. Pesar en la balanza analtica el destilado acumulado para determinar la masa de destilado obtenido.NORMAS DE SEGURIDAD1. Manipular el equipo con sumo cuidado ya que esta expuesto a altas temperaturas y cualquier movimiento brusco puede provocar la ruptura de partes del mismo.2. Manipular las vlvulas del equipo con guantes, para evitar quemaduras en los operarios.3. Verificar el funcionamiento de la manta de calentamiento.4. Mantenerse en las cercanas del equipo para controlar cualquier irregularidad que se pueda presentar.5. Tener precaucin a la hora de la realizar la toma de muestras en el fondo, ya que sta se encuentra en contacto con el caldern, el cual est caliente.

IV. RESULTADOS Y DISCUSINEn este capitulo se presenta el anlisis e interpretacin de los resultados obtenidos durante la investigacin, en base a comparaciones con la teora existente, de igual manera se analizan cada uno de los objetivos especficos planteados.4.1Seleccionar entre las diferentes variedades de mango existente en el pas, la materia prima con el propsito de elegir la variedad ms adecuada para la elaboracin del licor.En nuestro pas existen numerosas variedades de mangos, entre las cuales se pueden encontrar 20 tipos (ver Capitulo II), pero debido a la poca informacin encontrada se analizaron 7 tipos: mango verde de hilacha, mango bocado, manga hilacha, manga bocado, mango haden, mango jobo, manga de agua. Sus propiedades fueron extradas de diversos recursos bibliogrficos y se encuentran tabuladas en la tabla 4.1:TABLA 4.1. PROPIEDADES ENOLOGICAS, COSTOS ASOCIADOS Y PRODUCCIN PARA CADA UNA DE LAS VARIEDADES DE MANGO A ESTUDIAR.|Factor |Variedad de Mango || |A |B |C |D |E |F |G ||Azcar total (%) |18,41 |18,02 |19,01 |18,52 |19,41 |17,59 |16,43 ||Acidez (%) |0,18 |0,16 |0,19 |0,15 |0,19 |0,10 |0,11 ||ndice de Factibilidad |669,2 |654,5 |691,2 |672,1 |705,6 |636,8 |595,44 ||Enolgica (adim) | | | | | | | ||Costo (Bs/kg) |2000 |2000 |2500 |2500 |2500 |2000 |2000 ||Produccin de la|10.120 |70.530 |15.010 |20.340 |60.050 |5.730 |1.935 ||variedad (kg/ha) | | | | | | | |

Fuente: PropiaA: Mango verde de HilachaB: Mango BocadoC: Manga HilachaD: Manga BocadoE: HadenF: Mango JoboG: Manga de AguaTABLA 4.2. MATRIZ DE SELECCIN POR PUNTOS PARA LA ELECCIN DE LA VARIEDAD DE MANGO MS ADECUADA|Factores |F.J |Variedades de mango existente en el pas || | ||17,.10 |4 |

Partiendo de las consultas a expertos y de la bibliografa consultada se obtuvieron los siguientes rangos y proporciones para la elaboracin del mosto: Rango para la adicin de azcar:En la preparacin de 3 kg de pulpa se requiere de la adicin de 3 a 4 kg de azcar, si el fruto posee Brix comprendidos en un rango de 16-18. Proporcin de aguaEsta proporcin depende de la cantidad de azucar a incorporar en el mosto. Tenindose entonces que para cada kilogramo de azucar se requiere una cantidad de agua igual a 3 L. Proporcin de Acido Ctrico:La adicin de acido ctrico depende del pH que posea la pulpa, es necesario garantizar que el pH del mosto se mantenga en valores comprendidos entre 4-5, para este caso se estableci un rango de adicin entre (60 80) g Proporcin de la Levadura.Esta depende directamente de la cantidad de pulpa aadida, se tiene entonces que para 3kg de pulpa se debe incorporar una cantidad de 28 g de levadura. Proporcin de Metabisulfito de sodio:La adicin de ese depende de la cantidad de mosto a preparar, se puede agregar de 4-6 g/hL de mosto.A continuacin se presentan las proporciones de los componentes puros a utilizar para la elaboracin del mosto a partir de 3 kg de pulpa de mango:TABLA 4.4 CANTIDADES DE LOS COMPONENTES PURO PARA LA PREPARACIN DEL MOSTO|Componente puro |Cantidad ||Azucar (kg) |3 ||Metabisulfito de sodio (kg) |0,004 ||Levadura (kg) |0,028 ||Acido citrico (kg) |0,060 ||Pulpa (kg) |3 ||Agua (L) |12 |

4.3 Determinar las condiciones de operacin ms apropiadas para la etapa de fermentacin con la finalidad de garantizar la formacin de etanol en la mezcla a destilar.A continuacin se presentan lasvariables a manipular en el proceso de fermentacin, las cuales fueron: tipo de levadura y cantidad de lamisca, concentracin y cantidad de azcar, pH del mosto, cantidad de oxgeno, temperatura, tiempo de fermentacin, cantidad de metabisulfito de sodio, de acido ctrico, de agua y de pulpa de mango.4.3.1 Diagrama causa efecto general MaterialesSe analiz todo lo relativo a los insumos y materias primas necesarias en el proceso de fermentacin. La elaboracin del mosto se realiza a parir de la adicin de azcar, agua, pulpa de mango, cido ctrico, levadura y metabisulfito de sodio, cada uno de ellos cumple una funcin especifica en el proceso de la fermentacin por lo que se requiere obtener las cantidades especificas de loas mismas y las condiciones a las cuales deben estar expuestos para lograr la formacin del etanol.Como conclusin dentro de la categora de materiales la materia prima representa un factor importante a tener en cuenta ya que la elaboracin del mosto depende directamente de ella. MedicinDurante el proceso de fermentacin se realizaron mediciones de temperatura y tiempo las cuales son indispensables controlar para que la produccin de etanol se lleve a cabo. Este proceso genera mucho calor, provocando as el aumento de la temperatura del mosto. Una temperatura de (25 30)C es la condicin ms indicada para crear el medio adecuado a los microorganismos responsables de la descomposicin. Se realiz la medicin del tiempo para establecer la duracin del proceso. Mano de ObraEn esta seccin se evala la capacidad y las condiciones de trabajo del personal, en este caso la mano de obra estrepresentada por los investigadores los cuales recibieron una capacitacin por parte de expertos en la matera y una vez programadas las condiciones de operacin en el proceso el operador no interviene en el mismo, por esto es descartada dicha condicin. MtodoPara llevar a cabo el proceso se utiliz un mtodo de elaboracin de vino artesanal a partir de la fermentacin de frutas, las utilizacin del mtodo empleado podra ser un factor a considerar ya que el proceso de fermentacin se puede realizar siguiendo otros procedimientos, pero para la presente investigacin solo se desarrollo uno de ellos y se estudi la efectividad del mismo. Se deja la posibilidad de analizar otros para futuras investigaciones. Medio ambienteEl entorno donde se realiza la fermentacin afecta el proceso, este se lleva a cabo en una habitacin donde las condiciones del mismo se ven afectadas por las del medio ambiente, una de ellas es la temperatura del mosto la cual varia directamente con la temperatura de la habitacin provocando que esta variable pueda salirse del rango establecido. Por esta razn esta categora se debe tener presente. MaquinariaEn la elaboracin del mosto para el proceso de fermentacin no se emple una maquinaria especializada por lo que este factor no es influyente en el mismo.4.3.2. Seleccin de las condiciones variables apropiadas para el proceso de fermentacin.De acuerdo a la realizacin de los montajes experimentales para la determinar las condiciones ms apropiadas se obtuvo lo siguiente:TABLA 4.5 Desarrollo experimental para determinacin de las condiciones de operacin en la fermentacin|Tiempo de Fermentacin (t 1)d |Porcentaje en volumen de etanol (%V/V) || |Ambiente Refrigerado |Temperatura Ambiente ||5 |6 |12 ||8 |8 |14 |

De este desarrollo experimental se evidencia que cuando se disminuye la temperatura mediante una refrigeracin se inhibe la fermentacin dado a que se ve afectada la cintica de la reaccin la cual se inhibe con una disminucin de la temperatura. Esto dado a que la levadura que acta como catalizador de la reaccin el cual por efecto de la temperatura se inhibe la reproduccin de la levadura por lo que el tiempo de fermentacin aumenta, de esto se determina que el ambiente ms apropiado es a temperatura ambiente que permite un crecimiento apropiado de la levadura y un proceso de fermentacin efectivo.En cuanto al tiempo de fermentacin para 8 das es el ms apropiado dado que se obtiene el porcentaje de alcohol apropiado para su posterior destilacin y obtencin del licor, esto con base de informacin bibliogrfica de especialistas en elaboracin de licores.

-----------------------UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE INGENIERA QUMICALABORATORIO DE INGENIERA QUMICA LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II

[pic]

C6H12O6

CH3CH2OH

+

2CO2

28 cal

+

CH2OH

CH

2CHOH

C-OH

CH2OH

O

+

PO4H3

COH

CHOHCH2O

(PO3H2)

CH2OH

C=O

CH2O

(PO3H2)

Fructosa

CoenzimaFosforilante

Fosfato de Gliceraldehido

Fosfato de Dihidroxiacetona

COH

CHOH

CH2O

(PO3H2)

PO4H3

+

CoenzimaFosforilante

Fosfato de Gliceraldehido

C=O

CHOH

CH2O

(PO3H2)

OH

Acido 3Fosfoglicerido

CH2OH

C=O

CH2O

(PO3H2)

Fosfato de Dihidroxiacetona

Coenzima I

2H

CH2OH

CHOH

CH2O

(PO3H2)

Alfa-glicerofosfato

+

Coenzima I

CH2OH

CHOH

CH2O

(PO3H2)

Alfa-glicerofosfato

+

H2O

CH2OH

CHOH

CH2OH

Glicerol

PO4H3

+

AcidoFosfrico

C=O

CHOH

CH2O

(PO3H2)

OH

Acido 3Fosfoglicerido

C=O

COH (PO3H2)

CH2OH

OH

Acido 2Fosfoglicerido

C=O

C=O(PO3H2)

CH3

OH

+

H2O

Enolasa

Acido 3fosfopirvico

CHOH

CHOH

CHOH

CH

CH

CH2OH

O

Glucosa

+

PO4R2H

Sal fosforada

O=CH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2-O-PO3R2

Monofosfato de glucosa

+

H2O

O=CH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2-O-PO3R2

Monofosfato de glucosa

HC=O

CHOH

CH2OH

+

O=CH

CHOH

CH2-O-PO3R2

Monofosfato de gliceroaldehido

Gliceroaldehdo

O=CH

CHOH

CH2-O-PO3R2

Monofosfato de gliceroaldehido

+

H2O

O=CH

CHOH

CH2OH

Gliceroaldehido

PO4R2H

+

Sal fosforada

O=CH

CHOH

CH2OH

Gliceroaldehido

+

H2O

Hidrato Metilglioxal

+

CH3

C=O

OH-C-OH

H

H

C=O

CH3

Acetaldehdo

COOH

C=O

CH3

+

Acido Pirvico

H

C=O

CH3

Alcohol etlico

Figura 3. Balances de materia y entalpa de un fraccionador