OBTENCION DEL BIOALCOHOL A PARTIR DEL EXTRACTO DEL CAMOTE
Trabajo de graduación previo a la obtención del título de Máster en Tecnología, Control y Seguridad Alimentaria
Autor: Felipe Arturo Jadán Piedra
Madrid - España
2011 1
Tabla de contenido Introducción ................................................................................................. ....................................................................................................................................... ...................................... 7 Marco Teórico. ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 7 Objetivo ............................................................................................................................................ .............................................................................................................................................. .. 8 Definición del Producto..................................................................... ...................................................................................................................... ................................................. 8 El Camote o Batata ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 8 Taxonomía .................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... .. 9 Variedades ............................................................................................... .................................................................................................................................... ..................................... 10 Caracteres Botánicos.................................................................................................................... .................................................................................................................... 10 Clima y Suelo ............................................... .................................................................................................................. ................................................................................. .............. 11 Producción ............................................................. ................................................................................................................................... ...................................................................... 11 Análisis y Composición ................................................................................. ..................................................................................................................... .................................... 13 Aminoácidos .............................................................................................................................. ................................................................................................................................. ... 13 Hidratos de Carbono o Glúcidos .................................................................................................. 14 OSAS ......................................................................................................... ............................................................................................................................................. .................................... 15 DIHOLOSIDOS (DISACARIDOS)...................................................................................................... ...................................................................................................... 16 Caracteres Bioquímicos ................................................................................................................ ................................................................................................................ 17 Usos y Aplicaciones ............................................................................................................ .......................................................................................................................... .............. 18 Materias Primas y Auxiliares ........................................................................ ............................................................................................................ .................................... 19 El Almidón como Substrato .............................................................................................................. .............................................................................................................. 20 Propiedades Físicas.- ................................................................................................................. .................................................................................................................... ... 20 Enzimas Industriales..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 21 Aplicaciones............................................................................................................................... Aplicaciones............................................................ ...................................................................... ... 22 Fuentes de Enzimas ........................................................... ...................................................................................................................... ........................................................... 22 Enzimas de Origen Animal.............................................................................................. Animal............................................................................................................ .............. 22 Células y Tejidos Vegetales ............................................................................................... ............................................................................................................. .............. 23 Células Microbianas .............................................................. ......................................................................................................................... ........................................................... 23 Crecimiento Intermitente ................................................................................................................ ................................................................................................................ 24 Características Generales de la alfa Amilasa ........................................................... .................................................................................... ......................... 24 Hidrólisis con Ácidos..................................................................................................................... Ácidos..................................................................................................................... 25 Microorganismo: Saccharomyces cerevisiae ................................................................................... ................................................................................... 25 Morfología ...................................................................................................................... .................................................................................................................................... .............. 26 2
Reproducción ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 26 Requerimientos Nutricionales...................................................................................................... 26 Fuente de Carbono............................................................ ....................................................................................................................... ........................................................... 26 Fuente de Nitrógeno ...................................................................................................... .................................................................................................................... .............. 27 Macro y Micro Nutrientes .............................................................................................. ............................................................................................................ .............. 27 Vitaminas ............................................................................................................. ...................................................................................................................................... ......................... 27 Requerimientos Ambientales........................................................................................................... ........................................................................................................... 27 Temperatura ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 27 Oxigeno .................................................................. ........................................................................................................................................ ...................................................................... 28 pH ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. 28 Metabolismo .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 28 Azúcares ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 28 Nitrógeno ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 28 Fósforo ................................................................... ......................................................................................................................................... ...................................................................... 29 La Invertasa .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 29 Amilasa ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 30 Procesos Paralelos a la Producción de Bioalcohol ........................................................................... ........................................................................... 30 Preparación de la malta ............................................................................................................... 30 Preparación del Medio ................................................................................................................. ................................................................................................................. 31 Medio para Inocular el Mosto...................................................................................................... ...................................................................................................... 31 Xilosa ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ 33 Glucosa .............................................................................. ......................................................................................................................................... ........................................................... 33 Sucrosa ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 34 Lactosa......................................................... Lactosa............................................................................................................................ ................................................................................. .............. 34 Maltosa..................................................................................................... ......................................................................................................................................... .................................... 34 Almidón .................................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................... 34 Dextrina ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 34 Celulosa ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 35 Metanol ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 35 Etanol ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 35 Glicerol ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 35 Hidrocarburos .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 35 Fuente de Nitrógeno ...................................................................................................... .................................................................................................................... .............. 35 Fuentes de nitrógeno. .................................................................................................... .................................................................................................................. .............. 36 3
Otras Adiciones ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 36 Formación del Producto Pr oducto ................................................................................................................... ................................................................................................................... 36 Esterilización .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 37 Métodos de Esterilización ................................................................................... ............................................................................................................ ......................... 37 Operaciones para la obtención de Bioalcohol a partir de la Batata ................................................ 41 Generalidades .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 41 Transporte .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 41 Limpieza y Lavado .................................................................................... ........................................................................................................................ .................................... 41 Recepción en la Fábrica F ábrica /Pesaje ................................................................................................... ................................................................................................... 42 Bodega con Atmósferas Modificadas ........................................................................................... ........................................................................................... 43 Atmósferas controladas para almacenamiento ........................................................................... ........................................................................... 44 Molienda ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 45 Energía utilizada en la trituración .................................................................................. ................................................................................................ .............. 45 Superficie nueva formada durante la trituración......................................................................... 46 Mezcla .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. 46 Hidrólisis enzimática ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 46 Fases de Hidrólisis del almidón a lmidón ...................................................................................... .................................................................................................... .............. 47 Fermentación .......................................................................................................... ................................................................................................................................... ......................... 47 Destilación ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 49 Almacenamiento /Salida Producto Terminado ................................................................................ ................................................................................ 51 CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA ....................................................................... ....................................................................... 52 Árbol de Decisión para Determinar los Puntos P untos Críticos ............................................................... ............................................................... 54 ELABORACION DE ANALISIS DE PELIGROS Y PUNTOS DE CONTROL CRI CRITICOS TICOS ........................... 55 1).- Definición del diagrama de flujo. ......................................................................... ....................................................................................... .............. 55 2).- Identificación de los riesgos en cada etapa. ...................................................................... ...................................................................... 55 3).- Medidas Preventivas P reventivas.......................................................................................................... .......................................................................................................... 57 4).- Identificación PCC .............................................................................................................. .............................................................................................................. 60 5) Establecimiento de los Límites de Tolerancia ...................................................................... 63 6) Establecimiento de medidas de vigilancia ........................................................................... 66 7) Medidas correctivas ............................................................................................................. ............................................................................................................. 66 8) Sistema de registro y documentación.................................................................................. .................................................................................. 67 TRAZABILIDAD .................................................................................. .................................................................................................................................. ................................................ 70 Definición de trazabilidad ............................................................ ............................................................................................................ ................................................ 70 Aspectos específicos de la Trazabilidad ....................................................................................... ....................................................................................... 70 4
Identificación de Productos ......................................................................................................... 71 Identificación de la Materia Prima P rima .................................................................. ........................................................................................... ......................... 71 Identificación Materias Auxiliares A uxiliares ............................................................................................ ............................................................................................ 71 Identificación de Producto P roducto Terminado..................................................................................... Terminado..................................................................................... 71 Criterios de Identificación .............................................................................................. ............................................................................................................ .............. 71 CONTROL DE MATERIAS PRIMAS ....................................................................................... ..................................................................................................... .............. 76 METODOS EMPLEADOS PARA PURIFICACION DEL AGUA QUE ENTRA EN CONTACTO CON EL PRODUCTO ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 78 Dureza de las Aguas.A guas.- ..................................................................................................... ................................................................................................................... .............. 78 Determinación de la Dureza Total.- ............................................................................................. ............................................................................................. 79 Determinación de Dureza Cálcica.- .............................................................................................. .............................................................................................. 79 Determinación de Dureza Magnésica.- ........................................................................................ ........................................................................................ 79 Determinación de Materia Orgánica.- ......................................................................................... ......................................................................................... 79 CONTROL DE PROCESOS.................................................................... PROCESOS................................................................................................................... ............................................... 80 Inspección .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 81 Control ................................................................................................................. .......................................................................................................................................... ......................... 81 Normas de Muestreo ............................................. ................................................................................................................ ...................................................................... ... 81 Análisis Químicos ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 81 Determinación Semi-Cuantitativa de Etanol por la Técnica del Dicromato de Potasio ............... 81 Cromatografía de gases acoplada a espectrómetro de m masas asas .................................................... .................................................... 82 Brix .............................................................. .................................................................................................................................... ................................................................................. ........... 82 pH ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. 82 Determinación de la concentración de Azúcares A zúcares Reductores. ...................................... .................................................... .............. 82 Cálculo de la Gravedad Específica ................................................................................................ ................................................................................................ 84 CONTROL DEL PRODUCTO TERMINADO (CONTROL DE CONSERVACION CONSERVA CION DEL PRODUCTO) ............ 85 Objetivo ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 85 Grado Alcohólico ............................................................................................................ .......................................................................................................................... .............. 85 Acidez Total .................................................................................................................... .................................................................................................................................. .............. 86 Acidez Fija.- ............................................................................................................................... .................................................................................................................................. ... 87 Acidez Volátil.-.................................................................... .............................................................................................................................. .......................................................... 87 Cenizas.- ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 87 Extracto Seco ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 88 Determinación de Acido Ac ido Cianhídrico (HCN) .............................................................................. ................................................................................. ... 89 Subproductos y su Aprovechamiento .............................................................................................. .............................................................................................. 90 5
El Dióxido de Carbono CO2 ....................................................................... ........................................................................................................... .................................... 90 Purificación del Dióxido de Carbono ................................................................... ............................................................................................ ......................... 90 Concentración de CO2 .................................................................................................................. .................................................................................................................. 91 El dióxido de carbono sólido.- ...................................................................................................... ...................................................................................................... 92 Residuos y su Aprovechamiento ...................................................... ...................................................................................................... ................................................ 93 Parámetros para la obtención de lodos activados ........................................................................... ........................................................................... 93 Parámetros Operacionales ....................................................................... ........................................................................................................... .................................... 93 Parámetros de Control ............................................................................. ................................................................................................................. .................................... 94 Lodos Activados............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 94 Estabilización del Lodo ........................................................................................ ................................................................................................................. ......................... 95 Digestión Anaerobia ................................................................................. ..................................................................................................................... .................................... 95 Tipos de Digestores Anaerobios................................................................................................... ................................................................................................... 95 Aprovechamiento de Lodos ......................................................................................................... ......................................................................................................... 96 Vertidos y su Tratamiento ................................................................................................................ ................................................................................................................ 97 Acondicionamiento del agua y Tratamiento de las Agua Residuales .......................................... 97 Métodos para Acondicionar el Agua.-.......................................................................................... .......................................................................................... 97 Proceso de Ablandamiento por Zeolitas.- ........................................................... .................................................................................... ......................... 97 Método de Desionización o Desmineralización ........................................................................... ........................................................................... 99 Acondicionamiento con Fosfatos.-........................................................... ............................................................................................. .................................. 100 Eliminación de la Sílice. ....................................................................................... .............................................................................................................. ....................... 101 Desgasificación. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 101 Legislación Aplicable A plicable ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 102
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Introducción La producción de alcohol ha sido tradicionalmente de fuentes derivadas de cereales, considerando la creciente demanda de este tipo de productos para la producción de combustibles y sumado al hecho de condiciones desfavorables desfavorables en el cultivo, se observa en los últimos años el encarecimiento del precio precio de los mismos. Es por lo tanto tanto de gran interés hallar nuevas fuentes no convencionales, como los tubérculos para la elaboración de etanol. Los tubérculos juegan un papel significativo en el sistema global de alimentación, contribuyen a los requerimientos energéticos de más de 2 millones de personas en los países en vías de desarrollo. El almidón presente en los tubérculos es una materia prima con un amplio campo de aplicaciones que van desde la impartición de textura y consistencia en los alimentos hasta la manufactura del papel, adhesivos y empaques biodegradables. El almidón es la principal fuente de almacenamiento almacenamiento de energía en los vegetales ya que provee del 70 al 80% de las calorías consumidas por los humanos, humanos, se encuentran en grandes cantidades en las diversas variedades de plantas, como por ejemplo en los granos de cereales los cuales contienen entre el 60 y el 75% de de su peso seco, así como también puede encontrarse en los tubérculos, semillas de leguminosas y en algunas frutas como polisacárido de reserva energética, su concentración varía de acuerdo al grado de madurez de los mismos. Las propiedades más importantes a considerar para determinar la utilización del almidón en la elaboración de alimentos y otras aplicaciones industriales incluyen las fisicoquímicas: gelatinización
y
retrogradación; y las funcionales: solubilidad, hinchamiento, absorción de agua, sinéresis, y comportamiento reológico de sus geles.
Marco Teórico. Una de las fermentaciones industriales de mayor importancia y la mejor conocida es la que da lugar al alcohol etílico, al actuar levaduras sobre soluciones azucaradas. Se puede derivar el alcohol etílico de cuatro clases de materias primas: 1).- Sustancias sacarinas. Materiales portadores de azúcares simples tales como caña de azúcar, melazas, sorgo dulce etc. 2).- Sustancias feculentas. Almidones tales como el camote, maíz, papa. 3).- Sustancias Celulósicas, como la madera, residuos agrícolas, cuyos carbohidratos se encuentran en formas más complejas. 7
4).-Hidrocarburos gaseosos Con las tres primeras clases de materias primas se produce alcohol por fermentación de azúcares con levadura. Las materias primas de la primera clase fermentan directamente. La segunda clase consta de hidratos de carbono complejos como el almidón que primero deben ser convertidos en azúcares fermentescibles mediante la acción de enzimas, empleando la malta o por medio de mohos o de ácidos minerales. Las sustancias celulósicas de la tercera clase son convertidas en azúcares fermentescibles por hidrólisis con ácidos orgánicos. Con la cuarta clase de materias primas los procedimientos son del todo to do diferentes y no se utilizan microor microorganismos. ganismos.
Objetivo El presente trabajo tiene como finalidad la descripción, fabricación y el control del bioalcohol a partir del extracto de la batata, conocida como camote en América. América.
Definición del Producto El producto está está considerado como alcohol natural, alcohol potable o etanol, obtenido en una primera etapa etapa mediante
un proceso de
hidrólisis del camote, para luego proceder a la
fermentación de los azúcares reductores; y finalmente una destilación. Es conocido también como alcohol hidratado. El producto final tendrá una concentración del 95% GL (Grados Gay Lussac). Esta concentración se la obtiene después después del proceso de
la destilación. La definición definición de
bioalcohol o etanol de biomasa, se establece debido a que la fermentación es es de azúcares contenidos en la materia materia orgánica de las plantas plantas y sus productos. El producto puede ser considerado un derivado de las batatas, pues se obtiene de la elaboración de la misma y diluido es apto para el consumo humano.
El Camote o Batata Son tubérculos de distintas variedades de la planta Ipomea batatas L., sanos, maduros, llimpios impios de tierra u otras impurezas, y que en su estado natural resulten aptos para el consumo humano.
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Taxonomía La clasificación botánica del camote es la siguiente: DIVISION………………………………………………………………………………..ESPERMATOFITAS SUBDIVISION………………………………………………..……………………….ANGIOSPERMAS CLASE…………………………………………………………………… CLASE……………………………… …………………………………………………..…DICOTILEDONEAS ……………..…DICOTILEDONEAS SUBCLASE…………………………………………………………… SUBCLASE………………………… …………………………………………………..SIMPETALAS ………………..SIMPETALAS O METACLAMIDEAS ORDEN…………………………………………………………………………………….TUBIFLORAS, TUBIFLORAS, CONVULVULALES SUBORDEN………………………………………………………………………….….CONVULVULINEAS FAMILIA……………………………………………………………………………….…CONVULVULACEAS GENERO………………………………………………………………………………….IPOMEA
ESPECIE……………………………………………………………… ESPECIE…………………………… ……………………………………………………..IPOMEA …………………..IPOMEA BATATAS LAM
Esta especie pertenece a las espermatófitas (plantas con semillas) que se han llamado también autófitas (plantas con flores), por presentar semillas y flores y por su elevada organización. Pertenece a la subdivisión de las angiospermas por tener las semillas cubiertas. Por la presencia de dos cotiledones en la semilla pertenecen a la clase de las dicotiledóneas. Debido a que las piezas de la corola están soldadas en forma de tubo en su parte inferior, pertenecen a la subclase de las simpétalas. Se caracteriza la corola por estar formada por pétalos concrescentes. Se clasifica en el orden de las tubifloras porque sus flores gamopétalas son tubulares, pentámeras y con ovario súpero con dos carpelos. Se halla en el suborden de las convulvulíneas por tener flores actinomorfas, los carpelos con dos rudimentos seminales y el fruto en capsula. c apsula. La batata pertenece a la familia de las convolvuláceas (convolvulus batatas) batatas) por poseer flores pentámeras, fruto en capsula, corola turbolada y ovario súpero gamocarpelar con dos óvulos. Esta familia se divide en varios géneros entre ellos el ipomea el cual pertenece a la batata.
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Variedades Entre las muchas variedades botánicas las principales son: Indivisa…………………………… divisa…………………………………………….Tubérculos ……………….Tubérculos verde amarillentos Leucorchiza……………………………………..Tubérculos blancos y alargados Platanifolia…………………………….……..…Hojas Platanifolia…………………………….… …..…Hojas profundamente recortadas Porphioriza……………………………………..Tubérculos Porphioriza……………………………… ……..Tubérculos internamente amarillos, externamente rojos Xanthoriza……………………………………….Tubérculos Xanthoriza………………………………… …….Tubérculos amarillos
Las principales variedades cultivadas en el Ecuador son las siguientes: Coleña: Tubérculo alargado de tamaño mediano y de corteza rosada, pulpa harinosa, de sabor
dulce y color blanco que amarillea cuando se corta. Morado: Tubérculo grande y alargado, pulpa blanca y dulce; tallo morado al igual que la corteza
del tubérculo. Yumbo: Tubérculo redondeado o alargado de corteza rosada, pulpa blanca y dulce. Gallinazo: Tubérculo de forma redondeada parecida a las papas y de corteza morada; pulpa
blanca, hojas anchas. Inteño: Tubérculo de forma alargada o redondeada y de corteza rosada o violácea; pulpa blanca,
arenosa, granular e insípida. Forastero: Pulpa blanca e insípida.
Caracteres Botánicos El camote es una convolvulácea vivaz, el cultivo es anual. Es una planta herbácea, tuberosa, tiene túberos esféricos o cilíndricos, de color diferente según la variedad. Los tallos son rastreros pueden llegar hasta 2.5 m de largo. Los nudos que están en contacto con el suelo echan raíces. Las raíces son gruesas dan origen a los tubérculos. Las hojas son nervadas, enteras o lobuladas, con depresiones más o menos profundas, poliformes, cordiformes o acuminadas, pecioladas, de color más o menos oscuro. Las flores son grandes campanuladas raramente fértiles, de color purpura violeta o blanco, agrupadas en grupos de tres o cuatro sobre el mismo péndulo auxiliar. auxiliar. Florece en verano.
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El fruto es una cápsula indehiscente que contiene una o dos semillas. Los tubérculos son hinchamientos o tuberosidades de las raíces de la planta de color y forma según las variedades, son pobres en proteínas contienen fécula y azúcares y por esta razón son algo dulces; son la parte principal comestible de la planta; se forman en el punto en el que las raíces después de desarrollarse directamente horizontales se encurvan hacia abajo, pueden tener un peso de 0.5 a 3 Kg.
Clima y Suelo Requiere climas calientes y terrenos ligeros, pero también es cultivable en terrenos arenosos y cascajosos, siempre que puedan regarse en las épocas de los calores excesivos, aunque resiste la sequia mejor que otras plantas tuberosas. El terreno debe ser abonado muy bien con estiércol y con alguna sal potásica.
Producción La producción de batatas (en miles de toneladas). Solo se anotan los países con más de 100.000 toneladas de producción producción anual. AMERICAS Argentina…………………………………………………………………… Argentina………………………………… …………………………………………………………………363 ………………………………363 Brasil……………………………………………………………… Brasil…………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………1913 ……1913 Colombia……………………………………………………………… Colombia……………………………… ……………………………………………………………………. …………………………………….110 110 Perú………………………………………………………………… Perú……………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………130 ……130 Venezuela………………………………………………………… Venezuela……………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………….107 ….107 Cuba………………………………………………………………… Cuba………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………..300 ……..300 Haití……………………………………………………………………… Haití……………………………………… …………………………………………………………………...100 …………………………………...100 Jamaica………………………………………………………………… Jamaica…………………………… …………………………………………………………………………. …………………………………….220 220 México……………………………………………………………… México…………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………….120 …….120 EE.UU……………………………………………………………… EE.UU…………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………...621 ……...621 Otros………………………………………………………………… Otros……………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………..1.610 …..1.610
AFRICA 11
Burundi……………………………………………………………… Burundi…………………………… ………………………………………………………….………… ……………………….………………743 ……743 Camerún…..……………………………………………………… Camerún…..…………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………...230 …...230 Congo, Rep.………………………………………………………………… Rep.…………………………………………………………………………………………………306 ………………………………306
Costa de Marfil………………………………………………………………………..………………..1916 Ghana…………………………………………………………………………………….….………………1200 Nigeria…………………………………………………………………………………………….….....13.600 Ruanda……………………………………………………………… Ruanda…………………………… …………………………………………………………….……………. ………………………….…………….260 260 Tanzania……………………………………………………………… Tanzania……………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………..248 …..248 Togo………………………………………………………………… Togo……………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………..1.000 …..1.000 Uganda……………………………………………………………… Uganda…………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………….1500 …….1500 Otros………………………………………………………………… Otros……………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………….766 ……….766
ASIA Filipinas………………………………………………………………… Filipinas…………………………………… ………………………………………….……………………….. …………….………………………..657 657 India………………………………………………………………… India……………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………….…1008 ….…1008 Indonesia…………………………………………………………… Indonesia………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………2.306 ……2.306 Japón……………………………………………………………… Japón…………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………….4.810 …….4.810 Corea……………………………………………………………… Corea…………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………….2.900 ……….2.900 Tailandia…………………………………………………………………… Tailandia………………………………… ……………………………………………………………………..180 …………………………………..180 China………………………………………………………………… China……………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………3460 ………3460 Vietnam……………………………………………………………… Vietnam…………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………….1046 …….1046 Otros………………………………………………………………… Otros……………………………… ………………………………………………………………………… …………………………………………..805 …..805
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Análisis y Composición Composición media de las raíces tuberosas de batata por cada 100g de porción comestible. (Base húmeda). Composición
Raíces Tuberosas
Humedad %
70-73
Proteína g
1.4-2.4
Grasa g
0.3-0.8
Carbohidratos Totales g
22-28
Cenizas g
0.7-1.2
Calcio mg
70
Fósforo mg
200
Composición media de las raíces tuberosas.
Aminoácidos Arginina
5.7
Cistina
1.1
Fenilalanina
4.9
Histidina
1.8
Isoleucina
4.0
Leucina
5.6
Lisina
4.2
Metionina
1.7
Treonina
5.4
Triptófano
-
Tirosina
3.1
Valina
5.2
Acido Aspártico
25
Acido Glutámico
9.7
Alanina
4.2
Glicina
3.8
Prolina
3.4
Serina
4.7
Composición de aminoácidos en la batata por cada 100mg.
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En este cuadro se puede observar que las batatas o camote son una excelente fuente de carbohidratos. La proteína como en casi todo cultivo de raíces es baja y llega de 1.4 a 2.4g por cada 100g de porción comestible, sin embargo esta proteína es de gran valor biológico debido a que un 4.2 % está en forma de lisina. Es una de las hortalizas que tiene mayor cantidad de carotenoides, contiene más materia seca y azúcares azúc ares que la papa.
Hidratos de Carbono o Glúcidos Definición.- Con el nombre de hidratos de carbono se designa a un conjunto de sustancias ternarias (C.H.O) de peso molecular elevado que tienen las propiedades de los azúcares o que están próximas a estos en su constitución y en sus propiedades químicas. Se suelen designar con el nombre de glúcidos, al grupo de sustancias que comprenden los azúcares reductores y los compuestos que por hidrólisis dan uno o más de estos reductores. Se distinguen dos clases de glúcidos: las osas y los ósidos. Los glúcidos osas corresponden a los monosacáridos. Son glúcidos reductores no hidrolizables. Ejemplo la levulosa. Las osas son los azúcares más sencillos se dividen dividen en aldosas (función alcohol – aldehído) y cetosas (función alcohol-cetona): CH2OH CH.OH CH.OH CH.OH CO CH2OH Levulosa o cetoexosa
Los ósidos se dividen en holósidos y heterósidos. Los holósidos son ósidos que por hidrólisis dan únicamente osas por ejemplo: sacarosa, almidón. Según el número de osas que se obtienen por desdoblamiento, al hidrolizarlas, se los llaman diholósidos o disacáridos (dos osas), y poliholósidos o polisacáridos (tres o más osas).
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Los heterósidos o glucósidos, son ósidos que por hidrólisis dan glucosa acompañada de otras sustancias no azucaradas. Ejemplo la amigdalina, glucósido contenido en las almendras amargas, que por hidrólisis (acción de un fermento o un ácido diluído) da glucosa, acido cianhídrico y aldehído benzoico. CUADRO DE CLASIFICACION DE LOS GLUCIDOS OSAS
OSIDOS
(Monosacáridos)
Azúcares hidrolizables
Azúcares no hidrolizables
Holósidos Aldosas
Cetosas
Heterósidos
Diholósidos Poliholósidos
Glucósidos
(disacáridos) (polisacáridos) Ej: amigdalina
Ej : Levulosa
Ej Sacarosa
Ej: almidón
OSAS Las osas son azúcares no hidrolizables. Las más importantes son las hexosas cuya fórmula química es C6H12O6 Propiedades Físicas.- Son sustancias solidas, incoloras, de sabor dulce, solubles en agua, insolubles en alcohol absoluto. Propiedades Químicas.- Comprenden las aldosas y las cetosas que son sustancias de funciones mixtas: Alcohol-aldehído (glucosa) Alcohol-cetona (levulosa) Tienen propiedades en ambas funciones: a) a) Por sus funciones en alcohol las osas dan esteres al combinarse con ácidos, por ejemplo con el acido nítrico a baja temperatura, dan productos nitrados. b) b) Por su función aldehído o cetona, las osas se hidrogenan mediante el hidrogeno naciente o molecular catalítico, dando exano- exol (manita); y se oxida como los aldehídos y cetonas cetonas dando ácidos: Acido sacárido, acido glucónico, glucosa hexano pentolal. 15
c) c) Son reductores.- Reducen el licor de fehling. Nitrato de plata amoniacal (por ser aldehído) dando OCu2 y Ag. d) d) Fermentan directamente, dando CO2 y etanol.
DIHOLOSIDOS (DISACARIDOS) Los diholósidos responden a la formula C12H22O11. Resultan de la condensación de dos moléculas de osas con pérdida de una molécula de agua. 2 C6H12O6 – – H2O → C12H22O11
(Sacarosa) azúcar de caña
Existen dos clases de diholósidos: 1) 1) Los reductores tales como la maltosa y la lactosa, las dos osas se unen dejando libre un grupo reductor.
Galactosa
Glucosa
CH2OH
CH2
CH.OH
CH.OH
CH.O
CH.OH
CH.OH
CH.OH
CH.OH
CH.OH
C
O
O
H
C H Lactosa
2) Los no reductores. Ejemplo la sacarosa, las dos osas se unen desapareciendo los grupos reductores. Glucosa
Levulosa
CH2OH
CH2.OH
CH.OH
CH.O
CH.O
CH.OH
CH.OH
CH.OH
CH.OH
C
C
O
CH2OH
H 16
Sacarosa
Propiedades.- Son sólidos, blancos, cristalizados, de sa sabor bor dulce, solubles en agua. Poseen carbonos asimétricos, activos a la luz polarizada. Por hidrólisis, mediante mediante una enzima enzima (generalmente una diastasa) o un acido diluído se desdoblan dando dos osas. Algunos reducen el el licor de fehling y el nitrato de de plata amoniacal, otras no la reducen (sacarosa).
Caracteres Bioquímicos.- No fermentan directamente, necesitan ser previamente hidrolizados. Estos hidratos de carbono insolubles necesitan ser desdoblados por medio de una diastasa; la amilasa, que se forma en los cereales en el primer período de germinación, descompone el polisacárido por hidrólisis hasta un disacárido soluble: (C6H10O5)n + H2O
amilasa
Almidón
C12H22O11 Maltosa
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Usos y Aplicaciones Las batatas, desde el punto de su aprovechamiento se dividen en tipos alimenticios humanos y tipos forrajeros. Los tipos alimenticios humanos a su vez se clasifican, cuando cocidos en: pulpa seca y pulpa húmeda. Tipo Seco Agrupa a las batatas que mantienen su estructura después de hervidas u horneadas (no producen maltosa). a) a) Pulpa blanca o cremosa b) b) Pulpa amarilla c) c) Pulpa morada Tipo Húmedo Se ablandan mucho al cocinarlas debido a la formación de maltosa. a) a) Pulpa anaranjada anaranjada o asalmonada. asalmonada. b) b) Pulpa amarilla. En el Ecuador se comen cocidas asadas o fritas, su sabor es semejante al de las patatas pero más dulces y mas digestivas. En los EE.UU la industria de conservas de batata está muy extendida en el eestado stado de Luisiana y a lo largo de toda la Costa Este. También existe en el mercado el producto congelado. co ngelado. La batata frita es un producto nuevo, similar a la patata frita, pero superior en vitaminas e hidratos de carbono. Estas pueden utilizarse frescas, enlatadas, deshidratadas. Experiencias realizadas en Hawaii muestran que la pulpa de batata secadas al sol, mas una pequeña adición de harina de soya es un buen sustituto de la harina de cebada. La harina de batata también se emplea con éxito en panificación sustituyendo hasta en un 30% la harina de trigo. En Guayana se acostumbra mezclar batata con yuca para la fabricación de bebidas fermentad fermentadas. as. En Santo Domingo se agrega melaza de caña de azúcar a las batatas y se deja fermentar, obteniéndose así el licor llamado ¨Mabi¨.
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Muchos ganaderos emplean batatas frescas y deshidratadas como pienso para el ganado productor de leche, pues la batata estimula la producción láctea e incrementa el contenido vitamínico de la misma. Aparte de su valor como alimento humano y de los animales, la batata es de gran utilidad en la industria. Los indios sudamericanos preparan tintes muy atractivos de su zumo. De las batatas se extrae el almidón que se emplea en las industrias de las telas de algodón. También se hace un jarabe líquido adhesivo para sellos del correo, harina, alcohol, vinagre forrajes para animales etc. Los requisitos que deben cumplirse para hacer posible el desarrollo de esta industria son: 1) 1) Existencia de suficientes variedades. 2) 2) Una adecuada y continua provisión del material para procesar. 3) 3) Adecuada mecanización en las operaciones de cultivo y conservería. 4) 4) Procedimientos estándar para el manejo antes de la l a cosecha. 5) 5) Reducción de altas perdidas por procesamiento. 6) 6) Un método estándar de envasado. Se han señalado algunas variedades adecuadas. La provisión del material puede regularse por las épocas de plantación y cosecha. La mecanización del cultivo ya se hace en forma casi total, con el uso de trasplantadoras, cultivadoras y cosechadoras.
Materias Primas y Auxiliares Como materia prima principal partiremos de la batata por poseer altos contenidos de
almidón, (azúcares complejos), que serán licuados mediante un proceso de hidrólisis enzimática para obtener azúcares simples. El maíz germinado o harina de maíz que contiene altas concentraciones de enzimas
específicas, está considerado como materia prima; este es conocido en el Ecuador como harina de jora, será utilizado en la etapa de la hidrólisis. El Agua está considerada como materia prima.
Las enzimas: ᾳ amilasa, beta amilasa; y la levadura. S. cerevisiae Safwhisky M-1 (cepa
recomendada), como aditivos.
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El Almidón como Substrato El almidón es un polisacárido de reserva en los vegetales, que está distribuido tanto en las raíces, tallos y hojas se encuentra más abundantemente en las semillas de los cereales y en los tubérculos como las patatas, y camote. Los almidones están presentes en los tejidos vegetales en forma de gránulos intracelulares compactos. Se llama almidón la materia amilácea de los cereales, y leguminosas, y fécula la de los tubérculos y raíces. La estructura granular de los almidones puede ser explicado en términos de la fuerza de atracción entre las largas moléculas de carbohidratos. La formula química del almidón es C6H10O5
Propiedades Físicas.-
Es un polvo polvo blanco amorfo, amorfo, dentro de los gránulos se dispone
radialmente en capas concéntricas, son una mezcla de moléculas lineales que están ramificadas, cuando hay asociaciones paralelas entre estas se mantienen juntas por puente puentess de hidrógeno de lo que resultan regiones cristalinas o micelas, lo cual causa que el granulo sea birrefringente evitando su disolución en agua fría por la formación de una malla molecular, que mantiene juntos los gránulos. Estas fuerzas asociadas entre las moléculas pueden ser vencidas si se aplica una energía suficiente. Los gránulos de almidón suelen hincharse progresivamente y los polímeros más cortos se disuelven cuando se calientan en agua a 60 °C aproximadamente, a temperaturas más altas los gránulos se gelatinizan y pierden su poder de birrefringencia, se desintegran y forman una pasta según el origen y la concentración del almidón. El rompimiento de la estructura del almidón por calentamiento en agua, se asume en tres etapas. En la primera se produce una absorción del agua en forma lenta y reversible reversible a la vez que se produce produce un ligero hinchamiento de los gránulos, gránulos, la viscosidad de la suspensión no aumenta notoriamente y el granulo retiene su apariencia y birrefringencia.
La segunda segunda etapa se basa en el hinchamiento notorio del gránulo,
incrementándose rápidamente la viscosidad de la suspensión, los gránulos se alteran, varían v arían en su aspecto interno y pierden su estructura y birrefringencia.
Durante la tercera etapa de
hinchamiento los gránulos se transforman en sacos deformados. La insolubilización espontánea del almidón en soluciones acuosas es denominada retrogradación; esta característica es atribuible a las tendencias de los polímeros del almidón a enlazar hidrógenos. La fracción de amilosa se retrograda rápidamente debido a su habilidad habilidad de formar enlaces de hidrógeno intermoleculares intermoleculares,, las fracciones ramificadas muestran mucho menos tendencia a formar enlaces enlaces de hidrogeno y retrogradar. La cocción a vapor no solamente dispersa el almidón de una forma denominada soluble, que lo hace asequible para la acción de las bacterias sino que al mismo tiempo lo esteriliza, destruyendo los microorganismos perturbadores.
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El almidón en su forma nativa se encuentra formado por dos constituyentes la amilosa lineal y la amilopectina ramificada. La alfa amilosa amilosa está constituida por cadenas largas no ramificadas de de Dglucosa que se hallan unidas mediante enlaces alfa 1,4; las cadenas son polidispersas y varían en peso molecular, no son solubles en el agua pero pero forman micelas hidratadas, hidratadas, que le confieren confieren un enrollamiento helicoidal. La amilopectina está muy ramificada, la longitud media de las ramificaciones es de 24 a 30 residuos de glucosa que varían según la especie. La amilopectina produce disoluciones coloidales o micelas que dan una coloración rojo violácea con el yodo. EL almidón es insípido, su densidad es de 1.5 g/cm 3; es inalterable al aire, absorbe una cantidad variable de agua atmosférica según el estado higrométrico del aire.
Enzimas Industriales Las enzimas son cuerpos albuminosos con actividad catalítica; se clasifican como monocomponentes: albuminas simples como las amilasas, y biocomponentes: albumina (apofermento o FERON) + no-albumina (cofermento o AGON). El cofermento llamado también cofactor, como el difosfo piridil nucleótido, el flavin adenin nucleótido, el fosfato de tiamina, el fosfato de piridoxal, etc. Se puede considerar como el cofactor es el responsable de la naturaleza de la transformación, mientras que la albumina es la responsable de la especificidad de la transformación, en lo que se refiere al sustrato. Unas actúan sobre macromoléculas desdoblándolas, otras producen un sinnúmero de reacciones metabólicas, el proceso de acción de muchos casos se llama fermentación, la actividad es comparable a la de los catalizadores inorgánicos, poseen especificidad de reacción; el cambio de un grupo prostético por otro, puede inactivarlo o reforzarlo; por calentamiento o desnaturalización, se pierde o se reduce su actividad enzimática. Son muy sensibles a los cambios de pH y del medio. Las enzimas se usan en un gran número de sectores industriales, de los cuales el más grande es la industria alimentaria. Hay muchas razones para usar las enzimas en la industria. En particular las enzimas tienen muchas ventajas sobre los catalizadores tradicionales que son: so n: Alto poder catalítico: se logra un aumento de hasta 10 9 1012 en la rapidez sobre la actividad no enzimática. Las enzimas individuales tienen una alta especificidad por su substrato, tienen como un todo un alto intervalo de actividad. 21
Las reacciones se pueden realizar en condiciones condiciones moderadas de pH, tempe temperatura, ratura, y presión
Aplicaciones Por lo general las enzimas que se usan en la industria alimentaria están presentes como auxiliares en el proceso. Se usan de esta forma en diversos sistemas que incluyen el horneado, elaboración de cerveza, saborizantes, productos lácteos. De todos estos probablemente el uso más importante de las enzimas es la hidrólisis de carbohidratos y proteínas.
Fuentes de Enzimas Existen tres fuentes de enzimas: células animales, a nimales, vegetales, y microbianas. Actualmente la fuente principal está en los sistemas microbianos.
Enzimas de Origen Animal Las enzimas obtenidas a partir de tejidos animales, por lo general se preparan de animales recién sacrificados. Inmediatamente después del sacrificio se quitan los tejidos y se congelan para evitar la degradación bioquímica y de sulfuración. Se remueven los tejidos extraños particularmente cuerpos grasosos, y a continuación el tejido es cortado en rebanadas o se pasa a través de un molino de martillos. En algunos casos la l a preparación resultante se pasa también por un mezclador para obtener un puré fino. Varios tejidos animales se usan como fuentes de enzimas incluyendo el páncreas, bazo, hígado, y varias porciones del tracto intestinal. La extracción de las enzimas va acompañada de varios pasos de purificación, los cuales serán tratados con enzimas microbianas. Enzima
Numero Ec
Fuente
ᾳ- amilasa
3.2.1.1
Páncreas
Lipasa
3.1.1.3
Páncreas Bovino/ porcino
Lisozima
3.2.1.17
Albumina de huevo de bovino
Fosfolipasa A
3.1.1.4
Páncreas Porcino
Tripsina
3.4.21.4
Páncreas Bovino/ porcino
Quimotripcina
3.4.21.1
Páncreas Bovino/ porcino
Pepsina
3.4.23.1
Mucosa porcina
Renina
3.4.23.4
Bovino
Enzimas que por lo común se obtienen de tejidos animales
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Células y Tejidos Vegetales La extracción de enzimas a partir de plantas es difícil, se requiere de equipo pesado para macerar y moler el material típicamente típica mente fibroso. Enzima
Numero EC
Fuente
B amilasa
3.2.1.2
Grano de cebada
Peroxidasa
1.11.1.7
Raíz de rábano
Papaína
3.4.22.4
Látex del árbol de papaya
Bromelaína
3.4.22.4
Bromus sp.
Ficina
3.4.22.3
Higuera
Enzimas derivadas de tejidos vegétales
Células Microbianas Las razones de su utilización son:
Los sistemas de producción microbiano pueden mantenerse bajo estrecho control. Las concentraciones de enzimas y, por lo tanto, la productividad, se pueden manipular de
forma genética y ambiental. Hay un grado inherente de flexibilidad en el proceso a través de la elección de varias
enzimas. La mayoría de las enzimas microbianas usadas comercialmente son extracelulares, esto es
se producen en el interior interior de las células y luego se excretan o difunden en en el medio de cultivo, del cual pueden ser operados. o perados. Enzima
Fuente
Aplicación
Amilasa
Bacillus Subtilis
Licuefacción del almidón
Aspergiyillus ory zae
Penicilinasa
Bacillus Subtilis
Degradación de la penicilina
Invertasa
Aspergillus oryzae
Industria de la confitería
Celulasa
Aspergillus niger
Disminución en la viscosidad
Pectinasa
Aspergillus niger
Clarificación de vinos y jugos de fruta
Proteasa
Clostridium sp.
Enzimas microbianas y sus aplicaciones
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Suavizante
Crecimiento Intermitente Cuando el crecimiento se produce en un sistema cerrado se lo conoce como intermitente. Cuando un medio de crecimiento adecuado se inocula con células, tiene lugar una secuencia de eventos característicos llamados llamados ciclo de crecimiento. crecimiento. El ciclo de crecimiento se puede dividir en varias fases distintas: 1) 1) Fase lag. Inmediatamente después de la inoculación no es posible que ocurra crecimiento aparente durante algún tiempo. La longitud de la fase lag es variable y depende de los antecedentes previos de crecimiento crecimiento de las células. Representa un periodo de adaptación para el crecimiento en un medio nuevo y significa la síntesis de las enzimas requeridas para la evolución en este medio. 2) 2) Fase exponencial o fase log. Es la fase de crecimiento equilibrado, donde la síntesis de todos los constituyentes constituyentes celulares aumentan a una rapidez constante, de de modo que la la población de células se duplica y continúa duplicándose a intervalos regulares. 3) 3) Fase estacionaria. Se caracteriza por no registrar ningún crecimiento neto. El crecimiento puede estar ocurriendo, pero está equilibrado con la rapidez de muerte o lisis celular. Es común que la población entre a la fase estacionaria como resultado de la disminución de algún nutriente esencial, formación de productos tóxicos o de un cambio en el medio físico. 4) 4) Fase de Declinación. Durante la fase estacionaria la rapidez de desaparición (muerte) puede volverse más alta que la rapidez de crecimiento, en cuyo caso disminuye la densidad de células. 5) 5) Fases de aceleración y desaceleración. La fase desaceleración es importante importante porque el crecimiento está equilibrado y la rapidez de crecimiento varía en función de la concentración de substrato residual.
Características Generales de la alfa Amilasa Las alfa amilasas son generalmente estables a un pH de 5.5-8.0 en presencia de un complejo de calcio, la actividad óptima de las alfa amilasas normalmente ocurre entre pH de 4.8-a 6.5. (Forgarty y Kelly 1979), las clasifican según el pH a la que actúan en amilasas alcalinas y ácidas; las amilasas alcalinas tienen un pH óptimo entre 8.0-10.5, que se usan en la fabricación de detergentes principalmente, las amilasas acidas actúan en un rango de pH de 3.5-5.0 cuya existencia indica una mejora potencial en los procesos de degradación del almidón.
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Según la temperatura a la que actúen, las amilasas se pueden clasificar en amilasas termoestables y termolábiles; las enzimas termoestables son aquellas aquellas que actúan sin perder su actividad en un rango de 60 a 110° C y la mayoría de ellas son de origen bacteriano; mientras que las enzimas termolábiles son aquellas que actúan hasta 55 °C sin perder su actividad, generalmente varían entre los 20 y 55 °C, y son de origen fúngico principalmente. Las alfa amilasas hidrolizan al azar los enlaces alfa (1,4) hidrolizando el almidón hasta licuarlo, transformándolo en maltosa. No hidrolizan los enlaces alfa (1,6) por lo que no afectan a las dextrinas de bajo peso molecular. La alfa amilasa no es capaz de transformar en glucosa estructuras, tanto lineales como ramificadas. Existen preparaciones comerciales de amilasa fúngica que contienen pequeñas proporciones de fosfatasa, glucoamilasa, y proteasa, sacarifican más profundamente el almidón, que la amilasa y dan lugar a cantidades sustanciales de maltosa que apenas contienen glucosa. Se utilizan para eliminar la turbulencia producida por los almidones y así reducir la viscosidad. Las amilasas bacterianas licuan el almidón a temperaturas más elevadas entre 20-60°C.
Hidrólisis con Ácidos Se emplea el acido sulfúrico. Los camotes cocidos en proporción de 1Kg de camotes por cada ocho litros de agua se colocan en aparatos acido resistentes. Luego se agrega acido sulfúrico al 10% hasta un pH de 2. Se puede ayudar la hidrólisis hidrólisis con vapor de agua a presión. La conversión termina cuando con una gota de la muestra no se obtiene ninguna coloración por adicción de una gota de solución de yodo. Cuando la conversión ha terminado se neutraliza mediante carbonato de calcio o carbonato de amonio, siendo más ventajoso el segundo por formar sulfato amónico que es una fuente de nitrógeno para las levaduras. El pH se lleva a 4.5 que es el óptimo para iniciar la fermentación. Nota: Esta metodología solo se cita, pues no forma parte del proceso tecnológico para el producto que se desarrolla.
Microorganismo: Saccharomyces cerevisiae En la industria se utiliza la levadura Saccharomyces cerevisiae, al ser considerada como el mayor productor de etanol a nivel mundial, pues presenta atributos tales como: la capacidad de respiración tanto aerobia como anaerobia, la utilización de sustratos tales como glucosa, fructuosa, galactosa, maltosa, entre otros. Se ha comprobado que no es patógeno utilizándose en industrias alimentarias y ha sido clasificado como organismos GRAS (Generally Recognized as 25
Save). Poseen un gran potencial para la producción de etanol, fermentando la glucosa soportando altas concentraciones de la misma, logrando altos niveles de producción y rendimiento.
Morfología Es un hongo unicelular levaduriforme que presenta células alargadas, globoso, elipsoidal, con gemaciones o blastoconidios multilaterales 3-10x4.5-1 um que al microscopio se ven refrigentes. La colonias en agar Sabouraud son cremosas, blandas de color crema o blanco, con apariencia húmeda y brillante y con bordes irregulares.
COLONIA Saccharomyces cerevisiae (vista 3D)
Reproducción Su reproducción puede ser asexual o por gemación. Cuando las condiciones son adversas la mayor parte de las levaduras pueden reproducirse sexualmente generando ascosporas. Durante la gemación, la célula hija inicia crecimiento formando una yema en la célula madre, posteriormente ocurre la división celular, la síntesis de la pared y finalmente la separación de las dos células.
Requerimientos Nutricionales Fuente de Carbono La levadura tiene la habilidad para fermentar la glucosa, fructosa, maltosa, maltotriosa, presentes en los medios regulares. La sacarosa es hidrolizada primeramente por la invertasa localizada en el espacio periplasmico extracelular. extracelular. Los azúcares son transportados a través de la membrana membrana celular por transporte activo o pasivo mediado, por permeasas producidas constitutivamente o indecibles. La maltosa y la maltotriosa son hidrolizadas intracelularmente por la alfa glucosidasa.
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Fuente de Nitrógeno Las
levaduras no pueden pueden asimilar el nitrógeno elemental ni los iones nitrato. Algunas cepas
pueden utilizar los iones de amonio, pero pero la mayor parte de nitrógeno requerido para la síntesis de constituyentes celulares esen esenciales, ciales, procede de los aminoácidos y de los los di y tri-peptidos del mosto. Estos han sido originados proporcionalmente de la propia malta.
Macro y Micro Nutrientes El más importante de los macronutrientes es el fósforo, el cual está involucrado en la síntesis de proteínas y los fosfolípidos que permiten la resistencia a altas concentraciones de etanol etanol;; además las levaduras sintetizan polifosfatos como reservas reservas de energía. El fósforo puede ser tomado tomado en forma monobásica (H2PO4) y puede ser añadido al medio m edio como acido o como sal de amonio, sodio o potasio se debe encontrar de un 1 a un 2% en el medio. El sulfuro es requerido requerido en la levadura para la síntesis de metionina y cisteína, dos aminoácidos que contienen azufre. Se necesita 0.3 a 0.5% en el medio. Los microelementos cobalto, boro, cadmio, yodo, molibdeno y níquel se requieren en concentraciones de 0.1 a 100 um
Vitaminas El mosto proporciona una rica fuente de vitaminas y aunque las levaduras difieren mucho de sus necesidades de vitaminas para el crecimiento, normalmente existe un aporte adecuado en variedad como de cantidad en la cuba de maceración. El mosto debe contener biotina, tiamina (B1), acido nicotínico, riboflavina, pantotenato cálcico, inositol, piridoxina, piridoxal, y piridoxamina. Con la excepción del inositol, que interviene o participa en la síntesis de la membrana (fosfolípidos), es decir desempeña desempeña un papel estructural. Todas las vitaminas tienen función catalítica como parte de alguna coenzima en el metabolismo (no funcional). Los factores de crecimiento que comúnmente requiere la levadura son: biotina, ácido patoténico, e inositol, importantes para la resistencia del microorganismo a altas concentraciones de etanol.
Requerimientos Ambientales Temperatura Las temperaturas óptimas de la fermentación, respiración y crecimiento celular de las levaduras son claramente diferentes. La velocidad de fermentación aumenta generalmente con la temperatura entre los 15 y los 30 °C, así como también los niveles de glicerol, acetona, acetaldehído, piruvato, y 2-cetoglutarato.
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El aumento de la rapidez de mortalidad a temperaturas altas se debe principalmente a la desnaturalización termal de las proteínas, la cual provoca un aumento en el requerimiento energético del mantenimiento celular para mecanismos de reparación. A bajas temperaturas, los mecanismos regulatorios de la célula son afectados, además de las limitaciones difusionales como el transporte de substratos hacia y dentro de la célula. Como resultado la producción de biomasa decae a temperaturas extremas.
Oxigeno Los requerimientos de oxigeno para la reproducción y para la fermentación son diferentes, mientras para la reproducción se necesitan grandes cantidades de oxigeno para la producción de células hijas y para la síntesis de ácidos ácidos grasos que serán los responsables responsables de la resistencia a grandes concentraciones de etanol. La fermentación, se realiza en condiciones anaerobias pues la producción de etanol necesita la ausencia de oxigeno.
pH Los valores comprendidos entre 3 y 6 son la mayoría de las veces ffavorables avorables al crecimiento y actividad fermentativa, esta última es mayor cuanto mayor sea el pH.
Metabolismo Azúcares Las levaduras son consideradas microorganismos anaerobios facultativos, ellos son capaces de crecer en presencia o ausencia de oxigeno, cuando el oxigeno es suficiente y el sustrato está suficientemente diluido ellas consumen los azucares para el crecimiento de las células y para su reproducción; en cambio cuando el oxigeno es reducido y los niveles de glucosa exceden el 0.1% p/v, ocurre el proceso de fermentación. S. cereviciae usa la vía glicolítica o Embden-Meyerof-Parnas Embden-Meyerof-Parnas para metabolizar metabolizar las moléculas de de azúcar y obtener la energía necesaria para su supervivencia. Cuando la levadura encuentra las condiciones necesarias para la producción de etanol, el piruvato es descarboxilado y convertido en Acetaldehído, el cual tras la adición de hidrógeno se transforma en etanol.
Nitrógeno La levadura prefiere los compuestos nitrogenados fácilmente difusibles a través de la membrana celular, sobre todo los aminoácidos, sus amidas, la urea y las bases hexónicas. La degradación no transcurre de modo regular, sino que guarda estrecha relación con la acidez de la fermentación. La curva de acidez empieza de manera alcalina ya que se hace necesario agregar un exceso de nitrógeno al medio en forma de sales sales amoniacales que reaccionan con las sales alcalinas y 28
amoniacales orgánicas presentes en el medio. Las sales de amonio entran en la célula y ahí se disocian, liberando acido sulfúrico, el cual fatalmente lesiona la pared celular, aunque las otras sales ayudan a neutralizar la acción de este acido. De esta manera el medio pasa de ser alcalino a ser ácido, en la degradación ya durante la fermentación la levadura toma el nitrógeno de los aminoácidos de manera que pierden su carácter c arácter anfótero convirtiéndose en ácidos. Nuevamente la acidez disminuye cuando cuando los ácidos orgánicos van siendo siendo metabolizados metabolizados y la levadura ha logrado asimilar la mayor parte del azúcar y del nitrógeno. No obstante queda un resto de nitrógeno amínico no disociado.
Fósforo La levadura introduce este elemento elemento a la célula en su forma inorgánica y adentro adentro obtiene acido fosfórico, cambiando su metabolismo a lo largo del proceso de fermentación. Poco después de iniciada la fermentación comienza la esterificación del azúcar con el acido fosfórico, el cual sale del interior de la célula célula de la levadura para unirse con el azúcar y hacerlo asimilable. asimilable. Durante todo el proceso el acido fosfórico permanece entrando y saliendo, presentando un ritmo alternativo adaptado a la germinación de la levadura y al crecimiento de las células hijas.
La Invertasa La invertasa es también conocida como sacarasa, la cual desdobla la sacarosa en fructuosa y galactosa, se utiliza para evitar la cristalización en las soluciones azucaradas. La invertasa se produce como una enzima intracelular, asociada al espacio periplásmico, y en las levaduras es secretada. La capacidad de fermentar fermentar las monohexosas en anhídrido anhídrido carbónico y alcohol, depende en alguna medida de la acción de hidrolasas. El contenido de estas enzimas no siempre es el mismo en las diversas especies de levaduras. La enzima encargada de catalizar la reacción de hidrólisis de la sacarosa en fructuosa y glucosa, es la invertasa β-fructofuranosidasa. La invertasa es una exozima que se encuentra en la mayoría de las especies de levaduras levaduras esporógenas. La temperatura óptima de de esta enzima se encuentra alrededor de los 55°C y su pH óptimo es de 4-5. Todas las invertasas son capaces de desdoblar la rafinosa en fructuosa y melibiosa. La invertasa es naturalmente secretada por las células de Saccharomyces. Es la responsable de dirigir la reacción bioquímica que convierte la glucosa en etanol
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Amilasa Las amilasas bacterianas licuan el almidón a temperaturas más elevadas. Se utilizan en la fabricación de jarabes de glucosa y maltosa, así como para sustituir el grano malteado de cervecería. Se utilizan también en panadería para aumentar la producción de gas, el color de la corteza del pan su comportamiento durante el horneado y su vida útil. La glucoamilasa se utiliza para aumentar el contenido contenido en alcohol y reducir reducir el contenido en carbohidratos de la cerveza, cerveza, transformando durante la fermentación, las dextrinas en azúcares fermentables. Se utiliza también en la fabricación de vinagre y en la producción de levaduras a partir de sustratos almidonosos.
Procesos Paralelos a la Producción de Bioalcohol Preparación de la malta Para la preparación de la malta, se hacen germinar los granos de maíz, esto se obtiene, mediante la sumersión del grano en agua, por ejemplo, durante 8 días a 14 °C, provocando de este modo la formación de diastasas. Cuando la germinación llega a un punto conveniente, se detiene esta, tostando el grano a 90°C, para posteriormente triturar el mismo obteniéndose una harina gruesa rica en diastasas (amilasa y maltasa), llamada malta. A continuación se describe el proceso desde el inicio para obtener una malta adecuada para la realización de la hidrólisis. Ver diagrama de flujo pagina 33. Realizadas las operaciones de transporte, recepción, y limpieza d del el grano de maíz se procede a la germinación; terminada esta le sigue el templado que es el proceso donde se ajusta la humedad para facilitar la separación del grano de la cáscara que es el último paso previo a la molienda. La mayor parte de la molienda se realiza actualmente con molinos de rodillos. Unos rodillos acanalados reducen de forma progresiva el maíz a polvo, separando el grano de la cáscara. La harina acabada está formada casi en su totalidad por el llamado endospermo, o tejido de almacenamiento de los alimentos de la semilla. El color amarillento de la harina sin blanquear se debe a la presencia de pequeñas cantidades de un pigmento llamado caroteno, a partir del cual c ual se sintetiza la vitamina A. Esta operación tiene un efecto importante, que es, inversamente proporcional al tamaño de la partícula, si bien disminuye el tamaño se aumenta el área superficial aparente es decir para un mismo volumen existe mayor superficie disponible, lo que se traduce en mayor actividad o contacto con los componentes o el medio en el que se incorpore. Este hecho es de particular
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importancia pues al formarse las diastasas en el grano germinado de maíz, su disponibilidad es mayor conduciendo a un proceso de hidrólisis óptimo.
Preparación del Medio La preparación de los medios y su esterilización son una característica vital en el proceso de fermentación. En esta fase del proceso, se tiene que esterilizar: el medio, el recipiente, y finalmente llenar el biorreactor e inocularlo con el organismo requerido. S. cerevisiae Safwhisky M-1 Durante la preparación en el biorreactor se requiere de aire estéril y mantener en esta condición el recipiente. Las cepas se preparan con una solución al 10% de glucosa y se incuban durante el tiempo necesario para producir el desarrollo celular a una temperatura entre 25 y 30 C. Ver diagrama preparación del medio pagina 34.
Medio para Inocular el Mosto Para el crecimiento celular es necesario tener en cuenta requerimientos nutritivos y ambientales, existen criterios generales que son validos para virtualmente todas las fermentaciones. Las células requieren: 1) 1) Una fuente de energía suficiente; 2) 2) Concentración adecuada de otros elementos; 3) 3) Requerimientos específicos.
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PREPARACION DEL MEDIO
ESTERILIZACION DEL MEDIO Salida de gas MEDIO ESTERIL
Filtro
Biorreactor esterilizado con vapor
Aire estéril Filtro AIRE Se debe adicionar al medio, una fuente de energía suficiente en términos de carbono. Esta se puede basar en el rendimiento constante (gramos de células por gramo de substrato usado). El rendimiento constante basado en los carbohidratos por lo general está entre 0.4 y 0.5. Los rendimientos bajos indican un cierto grado de metabolismo anaeróbico o la acumulación de intermediarios incompletamente oxidados. En la siguiente tabla se presentan algunos coeficientes coef icientes de rendimiento para ciertas fuentes de carbono. Fuente de Carbono / Energía
Rendimiento celular (gr de células. gr de substrato)
Glucosa
0.5
Metanol
0.5
Etanol
0.75
Metano
0.62
n-alcanos
1.0
Celulosa
0.5
Almidón
0.5
Coeficiente de rendimiento celular para ciertas fuentes de carbono. car bono. 32
Con el fin de obtener un medio complejo para una fermentación industrial se debe considerar los siguientes criterios: 1) 1) Los requerimientos de nutrientes específicos. 2) 2) La composición exacta de los nutrientes industriales, y las posibles modificaciones durante el tratamiento. 3) 3) Propiedades de los nutrientes en términos de almacenaje y manejo. 4) 4) Costo de los nutrientes. Se debe por tanto considerar las fuentes de carbono usadas actualmente. Se presentan en la siguiente tabla: Fuente de carbono. Grupos Principales
Ejemplos
Monosacáridos
XILOSA
Disacáridos
GLUCOSA,SUCROSA, LACTOSA,MALTOSA
Polisacáridos
ALMIDÓN,DEXTRINA, INULINA,CELULOSA
Alcoholes
METANOL,
ETANOL,
POLIALCOHOLES
(GLICEROL) Acido Carboxílico
Acido Acético, Acido Succínico
Hidrocarburos
Metano, n-Pentano, n-Butano, n-parafinas
Xilosa Esta se ha usado como nutriente en la preparación de la enzima glucosa isomerasa.
Glucosa Se usa frecuentemente en fermentaciones destinadas a productos altamente purificados, de valor elevado. La glucosa que se utiliza se forma por la hidrólisis ácida o enzimática del del almidón de maíz o de la papa y se puede agregar como polvo, pasta o jarabe. Algunos substratos de glucosa comerciales se usan para la producción de antibióticos, aminoácidos, acido butírico, tartárico, goma de xantan y heteropolisacáridos. Siendo esta otra aplicación industrial que se puede aplicar a mas de producir bioalcohol. En la siguiente tabla se indica la composición de algunos de estos substratos:
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Constituyentes
Tipo de producto
Dextrosa de Almidón
Dextrosa Liquida
Hidrato de dextrosa
(GlucodexR15050)
(CeredexR02761)
(Cerelase 02001) Materia Seca
91
61
71
Sacáridos
100
99
99.9
D-glucosa D-Fructuosa
100 0
65 3
96 0
Maltosa
0
10
2
Dextrina superior
0
22
2
Sustratos comerciales de almidón.
Sucrosa La sucrosa es el substrato principal para la fermentación del acido cítrico, pero se agrega principalmente como melazas ya sea partir de remolacha o caña de azúcar. La melaza de remolacha es un líquido almibarado de color pardo que contiene aproximadamente un 50% de sucrosa. Además de azúcares las melazas contienen un 30% de materia seca que consiste en compuestos nitrogenados que pueden ser de valor. Estas se usan como fuente de carbono para la producción de etano, feed yeasts, acetona y butano.
Lactosa A menudo la lactosa pura no se usa como fuente de carbono excepto para la producción de algunos antibióticos, pero el suero producido durante la manufactura de queso contiene niveles altos de lactosa, (75%), la cual se usa para la producción de etanol y acido cítrico.
Maltosa Está presente en la malta, el extracto de malta y en el mosto de cerveza. Se ocupa mucho en el laboratorio.
Almidón El almidón se puede usar directamente directamente después de la gelificación para la producc producción ión de acetona o butanol, o como se ha visto después de la sacarificación con enzimas o ácidos para distintos productos.
Dextrina La dextrina es el producto de la degradación del almidón con la enzima ᾳ amilasa y se ha usado para la producción de algunos antibióticos.
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Celulosa La celulosa, junto con la lignina, hemicelulosa y pectina, son los componentes principales de las paredes de las células vegetales y como tal representa una fuente enorme de carbohidrato.
Metanol Se ha usado como fuente de carbono para la producción de proteína unicelular ¨Prutee¨.
Etanol Los usos para beneficio del hombre son muchos como bebida espirituosa, en su respectiva concentración o grado permitido mezclado con aromas y especies,
así también para la
producción de vinagre, de proteína unicelular, y recientemente como combustible para automóviles.
Glicerol Se usa a menudo para fermentaciones en la producción de esteroides o antibióticos.
Hidrocarburos El metano, el n-butano y el n -pentano se han usado como fuentes de carbono para la producción de proteína unicelular, pero solo las n-parafinas se han empleado extensivamente como fuente de carbono. Se han utilizado medios comerciales que contienen parafinas C 10-C20 para la producción de biomasa.
Fuente de Nitrógeno Junto con la fuente de carbono es vital una fuente de nitrógeno. Para los procesos industriales se usan las siguientes fuentes: Fuente de Nitrógeno
Comentarios
Sales de Amonio
Principalmente para usos de laboratorio
Nitrato
Principalmente para usos de laboratorio
Orgánica Urea
No estable a la esterilización
Harinas Harina de soja
Usado frecuentemente
Harina de semillas de algodón
Contiene gosipol
Harina de semillas de Nabo
No se puede usar como alimento para animales, debido a su toxicidad, por consiguiente se usa en las fermentaciones 35
Fuentes de nitrógeno. Urea Se usa la Cándida utilis, pero no es estable durante la fermentación y, por lo tanto, su valor es limitado. Harina La harina de soya, de semilla de algodón, se semilla de nabo, se usan como fuentes de nitrógeno.
Otras Adiciones El medio simple de glucosa y sales de amonio, sostendrá un gran número de organismos durante el proceso de formación de alcohol; sin embargo hay muchos organismos que por una o por otra razón no pueden sintetizar algunos de los aminoácidos o componentes orgánicos. Por lo tanto se requiere de la adición de ciertos compuestos al medio, denominados factores de crecimiento, y son: 1) 1) Aminoácidos; 2) 2) Purinas y pirimidinas; 3) 3) Vitaminas. Los aminoácidos están disponibles individualmente en grado técnico o se pueden añadir como hidrolizados mixtos, como la caseína. Las vitaminas con frecuencia se requieren solo en cantidades pequeñas puesto que se relacionan con la función de las coenzimas. Las vitaminas y los aminoácidos se pueden suministrar individualmente, pero muchas de las materias primas utilizadas en las fermentaciones contienen vitaminas suficientes para el crecimiento.
Formación del Producto A menudo el medio sostiene el crecimiento, pero resulta a la final insuficiente debido a la falta de un precursor o inductor particular. En la siguiente tabla se presentan algunos precursores o inductores agregados al medio, para obtener productos específicos. Producto
Inductores o precursores
Microorganismo
Glucosaisomerasa
Xilosa (mazorca de maíz)
Streptomyces
ᾳ-glucosidasa
Amigdalina, ralicina
Aspergillus niger
Colinesterasa
Lecitina
Pseudomonas
Colagenasa
Colágena
Flavobacterium SP.
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Eritromicina
n-propanol
Streptomyces cryithreus
Penicilina V
Acido fenoxiacético
Penicillium chrysogenum
D-biotina
Acido Azelaico
Sporobolomyces carnicolor
Alcaloides de cornezuelo
Acido ᾳ-cetobutírico
Clariceps purpurea
Xanta
Na-desoxicolato
Xanthomonas campestris
Neoviridogriseínas
L- prolina
Streptomyces griseoviridus
L-serina Formicina
Glicina Cisteína, glutamato
Sarcina albida Streptomyces sp.
Desacetoxicefalosporina Desacetoxicefalo sporina C
L-cisteína
Paecilomyces carneus
Vitamina B12
2.6-dimetilbenzimidazol 2.6-dimetilbenzim idazol K2
Pseudomonas thermophila
Precursores para obtener productos específicos. El cultivo debe ser puro luego se inocula con el mosto estéril. Se trabaja en condiciones controladas muy cuidadosamente para tener únicamente la cepa de levadura deseada. Todo esto se verifica bajo un control de laboratorio muy exacto que comprende la selección de la cepa de levadura inoculada, estudiando el pH, la temperatura (24,5°C), la limpieza y esterilización de la cuba de cultivo con el objeto de que quede dispuesta dispuesta para el lote siguiente, se trabaja de menor a mayor desde un tubo de ensayo, hasta un tanque de siembra de 7.000 litros. El principal objetivo es evitar el crecimiento de levaduras salvajes y bacterias. El inoculante así preparado sirve para sembrar o iniciar el proceso de fermentación.
Esterilización La esterilización es la eliminación de todos los microorganismos por remoción o muerte así como la inactivación de virus en o sobre un producto. Las condiciones estériles son esenciales en el uso de cultivos puros, esto implica que la esterilización evita el crecimiento de organismos indeseables. Las fermentaciones industriales se pueden dividir en tres clases: no sépticas, semiacépticas, y asépticas. En una mayor proporción se usan cultivos simples puros, que necesitan de un medio estéril y del mantenimiento de condiciones de esterilidad. Estas condiciones se requieren pues un medio contaminado sufrirá debido a: 1) 1) Que los nutrientes disponibles son usados por los contaminantes y convertidos en productos indeseables. 2) 2) Que las condiciones del medio cambian a menudo. 3) 3) Que las enzimas producidas por los contaminantes pueden degradar cualquier producto formado.
Métodos de Esterilización 1) 1) Calor húmedo ,vapor:
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2) 2) Calor seco; 3) 3) Pasteurización y tindalización; 4) 4) Químicos 5) 5) Radiación ionizante 6) 6) Filtración. Diagrama de Flujo para la producción de Bioalcohol B ioalcohol
Agua
Transporte
Malta
Limpieza lavado/escurrido
Textura
NO
RECHAZO
Blanda
SI
Recepción Fabrica/Pesaje
Bodega
Molido
Mezcla
Hidrólisis
Fermentación 38 Almacenamiento /Salida
Preparación del medio
Destilación
Producto Terminado
Diagrama de Flujo para la preparación de la Malta a base del Grano de maíz
Transporte
Recepción
Limpieza del Grano
Sumersión del grano en agua
Formación de Diastasas
Tostado /Templado del grano 90 °C
Trituración Obtención de harina gruesa
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Diagrama de Flujo para la preparación del Medio de Cultivo
A
Selección de cepa Cultivo Puro
Fase de Propagación en el biorreactor con aire estéril/Higienización con vapor *
5 ml de Mosto estéril (20 -25°C) en 10ml de mosto siembra**
Obtención del extracto 500 ml Mosto estéril en 1litro de mosto siembra
Inoculación
5 litros de mosto estéril en 16 litros de mosto siembra
Dosis del 13 % 13 millones de células vivas
Obtención de la biomasa suficiente para inocular los tanques
Corto periodo de adaptación, rápida multiplicación, descenso del pH.
A
* Generación 0 **Glucosa al 10%
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Operaciones para la obtención de Bioalcohol a partir de la Batata Generalidades El alcohol etílico es un líquido incoloro, límpido y volátil de olor etéreo y sabor picante, que tiene aplicaciones en la industria para la preparación de b bebidas ebidas alcohólicas así como para disol disolventes ventes en la fabricación de acetaldehído acetaldehído y muchos otros fines.
Transporte La fábrica debe instalarse lo más cerca posible de la fuente de suministro de materia prima, no solo por el aspecto económico de disminución disminución de costo de transporte, sino también para evitar las alteraciones de calidad que se pueden producir por ello, el tiempo de transporte debe reducirse al mínimo. La elección del tipo de envase para el transporte tiene que ser lo más meticulosa posible. Se ha demostrado que cajas de 25Kg y 15cm de profundidad deterioran más al producto que envases más profundos por lo que se sugiere que el impacto entre batata y batata no produce tanto daño como el causado entre raíz y superficie del recipiente, por lo tanto una relación alta peso de fruta/ superficie del envase, nos indica i ndica menos deterioro. La piel del camote es muy sensible a peladuras y roces que reducen la calidad visual del producto para minimizar el daño mecánico a la piel se debe manejar el camote con cuidado. En el transporte las canastillas no deben exceder la carga, pues durante el trayecto pueden sufrir abolladuras, se debe cubrir el camión con toldos para prevenir quemaduras con el sol. El contenido de oxidasas produce compuesto fenólicos que oscurecen la pulpa expuesta al sol.
Limpieza y Lavado Una vez trasladada la materia prima hasta la fábrica, se procede al lavado y desinfección de la misma. Esta operación se realiza por inmersión en tanques de agua con aire a presión en su interior, para que el el producto por medio medio del movimiento
desprenda residuos, pierdan pierdan
adherencia, generalmente estos residuos están constituidos por tierra; todo esto antes de ser sometidos a una pulverización, con el sistema de lavaderos rotativos. En un pulverizador la eficiencia de un aspersor de agua para el lavado, depende de la presión y volumen de agua así como de la distancia entre la boquilla del aspersor y el producto a lavarse. El aspersor en el cual se utilice un reducido volumen de agua bajo gran presión es mucho más eficiente que aquel que use gran volumen y presión reducida. La distancia entre la boquilla del aspersor y el producto es muy importante.
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Muchos lavaderos de pulverización consisten en tubos con perforaciones pero para presiones de agua sobre los 20 psi (libras por pulgada cuadrada), deben usarse boquillas ajustables, a fin de que los chorros no se dispersen y se dirijan a los canales deseados. Los pulverizadores son efectivos solo, si el agua toca toda la superficie del producto, para conseguir tal objetivo se deben colocar pulverizadores sobre y por detrás de la cinta transportadora, el mismo efecto se conseguiría provocando una rotación del producto durante el proceso. Por lo tanto la mejor manera de agitar el producto bajo los aspersores es la que se consigue con la máquina (Revolving spray- washing machine), que consta de un tambor perforado ligeramente inclinado, provisto en su interior de espirales o corrugados. La efectividad del lavador rotatorio depende tanto de la velocidad a la que el producto pasa por él, así como del volumen de agua usado, la temperatura del agua, la distancia de los aspersores al producto y la profundidad de este en el lavadero. Se puede producir una sobrecarga en los lavaderos con el resultado de que gran parte del material no reciba la acción total de los aspersores. Se puede usar una combinación de transportador rotativo y aspersores. El transportador tiene cerca de 45cm de ancho y contiene tubos de acero inoxidable, de 3 pulgadas de diámetro colocados al través y movidos por una cadena que los liga en sus extremos. Al igual que el transportador, los tubos rotan revolviendo una y otra vez las raíces exponiéndolos totalmente a los aspersores. Se usan dos grupos de aspersores; uno bajo presión a 400 psi y otro a presión media. Después de esto mediante un tornillo sin fin pasa a la zona de de recepción de la materia prima y pesaje.
Recepción en la Fábrica /Pesaje Una vez realizada la operación de limpieza o desprendimiento de los residuos físicos, se realiza la recepción en la fábrica, en donde el diseño de la planta otorga un lugar específico para este proceso el mismo que estará emplazado tomando en cuenta los procedimientos a realizar en esta fase antes de admitir definitivamente el producto, tales como: verificación de no tener problemas de magullamiento; desprendimiento de la piel, problemas de contaminación por microorganismos (putrefacción). Ver anexos. Layout de la Planta. La calificación se realiza por tanto, tomando en cuenta los análisis químicos así como organolépticos. Los análisis químicos nos indican la calidad química del producto; en tanto que los otros menos cuantitativos se realizan por: color, sabor, olor textura, tamaño y apariencia externa general. (Se analiza en la sección Control de Materias Materias Primas). 42
Esta clasificación o selección es importante pues aquí los materiales, tienen ya un valor agregado, en lo concerniente al transporte, y mano de obra; así mismo por que cualquier deterioro producido ahora puede transmitirse al producto acabado, afectando su calidad. En los procesos de clasificación siempre hay intervención de operarios; la monotonía de la selección hace que se autoperjudique y se cause deterioro en el proceso; por ello un estudio ergonómico apropiado, es decir, el de una correcta relación entre operario-máquina-ambiente es importante para el control de esta variable, el adiestramiento adecuado del personal es de gran importancia. La selección es en sí una necesidad pues un producto seleccionado posee caracteres deseables tanto para acoplarse a operaciones mecanizadas así como para llevar un control de pesos y una uniformidad de aspecto. Materias
primas que hayan sufrido cambios bioquímicos especialmente putrefactivos, putrefactivos, que que
tengan falsa textura, o diferente grado de madurez, menor densidad, son descartadas del proceso. Paso seguido se procede al pesaje del material aceptado, se lo hace con dos objetivos: 1) Determinar el peso total para conocer el valor a pagar al proveed proveedor, or, y 2), poder obtener valores de rendimiento.
Bodega con Atmósferas Modificadas No es conveniente el almacenamiento de toda la materia prima en la fábrica. Por esta razón en esta zona de la fábrica, se va dando paso al material m aterial de acuerdo a la planificación de la producción es preciso tomar medidas para mantener las mejores condiciones a fin de retener la calidad hasta su elaboración.
Se deben tomar muchas precauciones para el almacenamiento, las características de esta zona deben ser: suelo pulido y limpio inclinado para fácil drenaje, ventilación de tiro forzado por aspiración, protección contras el polvo y los rayos solares. Los procesos bioquímicos como la respiración, que continúan después de la recolección, con desprendimiento de calor pueden provocar alteraciones sin una ventilación adecuada. El plazo máximo de almacenamiento en condiciones sin cámaras de refrigeración para raíces alimenticias es de 72 horas. En climas tropicales y subtropicales los plazos son muy disminuidos.
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Atmósferas controladas para almacenamiento En el proceso tecnológico recomiendo aplicar atmósferas modificadas en la zona de bodega de la materia prima, como precaución al deterioro del camote y su implicación en la calidad final del producto. La tasa de respiración de los tubérculos es un índice de su actividad fisiológica y vida potencial durante el almacenamiento. La respiración es similar a un proceso de combustión, que se produce a temperatura ambiente o también en almacenamiento refrigerado. El proceso de combustión de los azúcares se realiza en varias etapas bajo el control de enzimas especificas, con formación de de CO2, H 2O y energía, proceso opuesto a la fotosíntesis. En la atmósfera que rodea al tubérculo hay un intercambio de O 2 y CO2; y si si la cantidad de oxigeno es insuficiente la combustión combustión incompleta conduce a la formación de alcoholes y aldehídos, con sabores y aromas anormales, así como fermentaciones anaerobias. anaerobias. En el almacenamiento en atmósferas atmósferas controladas el límite máximo de oxigeno es del 2%, aunque en la mayoría de los casos bajando del 20% al 5% ya se retardan suficientemente los procesos de respiración y maduración. Si el CO 2 se acumula en los mismos locales de almacenamiento con una baja cantidad de oxígeno se prolongara la vida útil del producto. Estudios demuestran que todos los productos tienen una taza de respiración baja a 0°C, en tanto que si la temperatura sube las diferencias se hacen muy grandes y los valores son altos. Por lo tanto recomiendo una temperatura de 0-4°C. 0-4° C. Durante el almacenamiento se presentan además pérdidas de peso, esto se encuentra relacionado con la temperatura del camote, la temperatura del aire, la humedad relativa del almacén, tamaño, textura de la fruta, así como de la velocidad del aire circulante. Al usar atmósferas controladas con etileno, se consigue en cambio acelerar la maduración. Actualmente se la utiliza para uniformizar la maduración de algunos productos vegetales. Dosis de 0.025 a 0.050 ppm de etileno son suficientes para conseguir este objetivo.
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Molienda La molienda es una operación unitaria que reduce el tamaño promedio de las partículas de una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. deseado. Con esta operación la materia prima es convertida en una masa que se destinará al proceso de hidrólisis. En el proceso de trituración las sustancias se reducen de tamaño fracturándolas. El mecanismo de la fractura no se conoce bien, aunque se puede decir que durante el proceso la sustancia es sometida a tensiones por la acción mecánica de la máquina trituradora, que en principio son absorbidas internamente por la sustancia sustancia en forma de energía de deformación, deformación, cuando las energías locales de deformación exceden un valor crítico, que depende de la sustancia, tiene lugar la fractura a lo largo de las líneas débiles, la energía almacenada se disipa. Parte de esta energía se utiliza para crear nueva superficie, aunque la mayor parte se disipa en forma de calor. El tiempo también influye en el proceso de fractura, resultando que la sustancia se fractura por una tensión menor si se pueden mantener estas tensiones por períodos de tiempos más largos. La trituración se consigue por tanto por tensiones mecánicas seguidas de fractura y la energía necesaria depende de la naturaleza de la sustancia y también de la tendencia del material a cuartearse, es decir de su friabilidad. La fuerza aplicada puede ser de compresión de impacto, o de cizalla, y tanto la magnitud de la fuerza como el tiempo de aplicación influyen en la cantidad de trituración alcanzada. Para que la trituración sea eficaz, la energía aplicada a la sustancia debe exceder la energía mínima para romperla en un margen tan pequeño como sea posible. Cualquier exceso de energía se pierde en forma de calor por lo que está perdida deberá ser lo más pequeña posible. Los factores más importantes a estudiar en el proceso de trituración son la cantidad de energía utilizada y la nueva superficie formada durante la trituración.
Energía utilizada en la trituración La trituración es un proceso muy ineficaz por lo que es importante que la energía utilizada en el proceso se aproveche al máximo. Se ha tratado de expresar en teorías la energía mínima necesaria para producir un cambio en la partícula. La teoría de Kick supone que la energía necesaria para reducir el tamaño de una sustancia era directamente proporcional a la relación de reducción de tamaño dL/L. Rittinger, por otra parte, supuso que la energía necesaria para la reducción de tamaño es directamente proporcional no al cambio de una dimensión longitudinal, sino al cambio en el área superficial.
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Superficie nueva formada durante la trituración En la trituración de partículas uniformes, después de la primera trituración el tamaño de las partículas resultantes varía mucho, encontrándose partículas groseras y finas, a medida que continúa la trituración, las partículas mayores reducen aun más su tamaño, pero habrá menos cambio en el tamaño de las partículas finas. Un análisis cuidadoso demuestra que hay un cierto tamaño que aumenta su proporción relativa en la mezcla y acaba por ser la fracción dominante, siempre que se emplee el mismo tipo de maquinaria. El área superficial de una sustancia constituida por una partícula fina es muy grande y puede ser importante. La mayoría de las reacciones están relacionadas con la superficie disponible, por lo que la superficie específica tiene una influencia considerable en las propiedades de las sustancias.
Mezcla En la mezcla se realiza el adecuamiento para el proceso de hidrólisis, combinando en una proporción de: 1 kg de pasta de camote por cada 6 litros de líquido, adicionando el 1% de malta.
Hidrólisis enzimática El proceso de hidrólisis empieza cuando entra en en acción las diastasas
provenientes de la
germinación del grano de maíz sobre el sustrato (pasta de batata), y el agua. Para este proceso el agua se debe encontrar a 50°C, para acelerar la reacción. La proporción de la mezcla debe ser la indicada en el apartado anterior. A continuación se eleva la temperatura a 96°C y se ajusta el pH a 5,3, manteniendo estas condiciones por una hora y media, para acondicionar el medio. Posteriormente, se enfría a 64 °C, manteniendo la temperatura durante una hora, a esta temperatura actúa la beta amilasa, temperatura en la cual se inicia la sacarificación. Para lo cual se agrega una vez más la malta en una proporción del 10% en base del volumen final obtenido. Concluido el proceso anterior, se eleva la temperatura temperatura a 72 °C y se mantiene durante u una na hora, a esta temperatura actúa la alfa amilasa.
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Con la ayuda de las diastasas presente en la malta se produce la siguiente reacción:
Fases de Hidrólisis del almidón H2O Almidón → amilodextrina →eritrodextrina → acrodextrina → maltosa →glucosa Diastasas
Se utilizan también enzimas o catalizadores orgánicos como la invertasa y la zimasa que transforman los monosacáridos en alcohol y dióxido de carbono.
Fermentación La fermentación alcohólica consiste en transformar por medio de diastasas específicas, provenientes del metabolismo de las lavaduras del genero Saccharomyces y amylomices, los monosacáridos en alcohol y CO2. Representación Grafica: Almidón…………………………………….. (C6H10O5)n
(polisacárido)
Amilasa Maltosa……………………………………… Maltosa………………………… …………… ((C C12H22O11)
(disacárido)
Maltasa Glucosa………………………………………. Glucosa…………………………… …………. (C6H12O6)
(monosacárido)
Zimasa
Alcohol……………………………………… Alcohol…………………………………… … CH3-CH2OH + CO2
Alcohol
+ anhídrido anhídrido carbónico
Una vez culminada la hidrólisis el mosto (sustrato con azúcares reductores) obtenido, es filtrado y preparado para la fermentación ajustando su pH a 4 y 4.5.
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Se bombea el líquido a los fermentadores con capacidad de 7.000 litros cada cada uno, estos son tanques cerrados, de esta forma se recoge por la parte superior el dióxido de carbono desprendido, facilita la limpieza limpieza y esterilización. La concentración de hidrogenoides (pH 4-4.5) favorece a las levaduras e inhibe el desarrollo de muchos tipos de bacterias contaminantes. Se puede agregar al mosto sustancias nutritivas, pudiendo emplearse para este fin fosfato o sulfato de amonio. El fósforo puede ser tomado en forma monobásica y puede ser añadido al medio como ácido o como sal de amonio, sodio o potasio, en una concentración del del 1 al 2%. Aquí es cuando, entra en contacto el medio ya preparado (descrito en la pág. 24) con el mosto para iniciar la fermentación propiamente dicha. La temperatura más favorable para empezar la reacción es 21 °C y de unos 30 °C para finalizar. Un ciclo de fermentación emplea de 48 a 72 horas. Como el alcohol se forma únicamente por la fermentación de monosacáridos fue necesario realizar la hidrólisis del almidón. El cultivo iniciador se mezcla tomando en cuenta el volumen total del mosto a ser fermentado. Debe estar en una relación aproximada del 2% La concentración de las enzimas en en el cultivo iniciador iniciador para la producción de etanol en la fermentación con S. cerevisiae Safwhisky M-1 (cepa recomendada) debe ser de 20 ml/litro, en esta dosis la producción de alcohol es la más alta (aproximadamente del 10-12%). Está comprobado que el aumento en la dosis de enzimas favorece la obtención de alcohol, así como también que el rango de las concentraciones en las dosis de enzimas a ser utilizadas debe permanecer entre 15 y 20 ml/l. La mezcla del mosto preparado con el iniciador se puede realizar de varias maneras. 1) 1) Haciendo converger las corrientes del mosto y del iniciador sobre una tabla giratoria situada en la parte superior del fermentador. Las dos sustancias quedan bien mezcladas las esparcirse y caer al fondo del tanque. 2) 2) Añadiendo el iniciador sobre el mosto mosto dentro del depósito depósito donde se mezclan mediante aire a presión que sale por toberas, situadas en el fondo del fermentador. 3) 3) Agitando mecánicamente la mezcla, con palas giratorias o hélices. Durante la fermentación la temperatura tiende a subir se emplean serpentines refrigerantes o camisas, o en último caso chorros de agua sobre las paredes exteriores del fermentador, para mantener la temperatura adecuada. A temperaturas superiores a los 30°C el alcohol se evapora
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rápidamente
y así se estaría favoreciendo el crecimiento bacteriano en en el mosto de
fermentación. En el proceso proceso de fermentación fermentación se observa
rápidamente el desprendimiento de anhídrido
carbónico, que suele ser aprovechado por las fábricas para la producción de nieve carbónica o para conservarle en botellas para su uso industrial. La proporción en la liberación de hidrogeno y del anhídrido carbónico es de (60% de CO CO2 y 40% de H2). Los cuales se pueden emplear también para la fabricación de metanol o quemarse como combustible. La fermentación, fermentación, en el el presente presente proceso proceso tecnológico tecnológico se recomienda recomienda que que termine en estas condiciones al cabo de unas 50 horas, después de de lo cual se separara el alcohol producido por destilación.
Destilación El producto fermentado se destila para separar el alcohol etílico del aceite de fusel y otros constituyentes. En la destilación se separan fracciones que tienen distintas concentraciones de alcohol y residuos. Las fracciones que contienen entre un 60 y un 90% de alcohol etílico se llaman vinos altos o cabezas, estos pueden redestilarse o concentrarse hasta alcohol de mayor concentración de 9596% y este a su vez por destilación azeotrópica
o por otros métodos puede puede convertirse en
alcohol absoluto. Las fracciones pobres en alcohol, o vinos bajos pueden ser destiladas nuevamente con otras cantidades de líquidos fermentados.
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COLUMNA EXPERIMENTAL DE DESTILACION El mosto fermentado se bombea a las partes superiores del destilador después de pasar por varios intercambiadores de calor. Al descender el mosto fermentado por la columna pierde gradualmente sus constituyentes de punto de ebullición más bajo; esto es, alcohol y una pequeña cantidad de aldehídos. Los residuos en esta fase en algunos casos se tiran, y son conocidos como vinazas; en otros pueden ser de utilidad; llevan proteínas, algunos azucares residuales y, en algunos casos, productos vitamínicos. Se podrían concentrar por evaporación y los sólidos obtenidos constituyen ingredientes de mezclas de abonos, debido a su alto contenido de potasio y fosfatos; así también se suelen emplear para sustituir parte del agua empleada en la cocción de los camotes antes de la hidrólisis. El producto de cabeza, que contiene alcohol, algo de agua y aldehídos, pasa a través de un intercambiador de calor, y del condensador que condensa la suficiente cantidad de vapores para actuar en reflujo y también para concentrar los vapores que pasan por el condensador donde concentra alcohol entre un 50 y un 96% aproximadamente. Este condensado conocido, frecuentemente como vinos altos, se lleva a la columna de aldehídos o de cabezas, donde se separan en forma de cabeza las impurezas del punto de ebullición más bajo, o aldehídos. El
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líquido efluente de la parte más baja de la columna de aldehídos fluye a la columna de rectificación. En esta tercera columna el alcohol se concentra y finalmente se purifica de la siguiente forma: la cabeza se condensa parcialmente dejando el alcohol más concentrado en esta columna y proporcionando un reflujo para los platos posteriores. Los productos más volátiles que pueden contener aún indicios de aldehídos y parte de alcohol, se condensan totalmente y vuelven a la parte superior del destilador de aldehídos. Cerca de la parte alta de la columna se desprende desprende alcohol del 95 al 95.6% que pasa a través de un condensador recogiéndolo para su venta final. En el extremo más bajo de la columna, los aceites de fusel, de punto de ebullición más alto, caen a través de un refrigerante y un separador a un destilador especial, donde se separa el alcohol que puedan arrastrar antes de venderse como alcohol amílico impuro para disolvente. Por el fondo de cada columna de rectificación se descarga el agua.
Producto Terminado Almacenamiento /Salida Producto
El almacenamiento del alcohol debe estar en condiciones que aseguren su buena conservación físico-química, microbiológica, la ausencia ausencia de contaminación cruzada, así como las perdidas por por
volatilización del producto. Para ello se recomienda una temperatura temperatura ambiente en esta zona, no mayor a 15 15 °C, así como un control en la calidad del aire para evitar la contaminación por mohos. La humedad relativa no deberá ser mayor al 60%. Mediante un tanque ubicado al termino del proceso se almacenara el producto terminado, el material de los mismos será acero inoxidable AISE 304 opaco, grado alimenticio. La ubicación de esta esta zona proporciona la facilidad para el despacho del producto final final (alcohol al 95%), en la parte posterior de la planta, se garantiza también la ausencia de una contaminación cruzada. La zona destinada al almacenamiento del producto terminado está diseñada de forma que en ella se pueda ubicar el tanque de 15m 3 sin dificultad para el acceso de los vehículos cisterna que se llevaran el producto, es decir con una libre circulación hacia el exterior pero de paso restringido hacia el interior de la fábrica.
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Los vehículos deberán estar provistos de bombas sanitarias (construidas de acero inoxidable), para de esta forma llenar los tanques del vehículo, los mismos que también deberán estar construidos de acero inoxidable. Debe tener en cuenta los principios básicos de almacenamiento: Todo debe almacenarse sobre alguna base nunca sobre el suelo. Medios de acceso adaptados al producto y al almacenamiento.
Evitar almacenar en sitios de paso.
No debe recibir luz natural directa.
Debe mantenerse libre de basuras, plagas y polvo.
Debe estar bien ventilado.
Control del tiempo de estancia y almacenamiento: reglas de recepción y de prioridad
retirar productos caducados o inútiles. Zonas con señalización
El depósito o zona de almacenamiento y salida deberá lavarse y desinfectarse antes de cada producción. Igualmente deben tomarse medidas preventivas contra roedores, en esta zona. La desinfección del piso se deberá hacer hacer con aldehído fórmico al 36% de concentración en solución de agua al 3%.
CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA A.P.P.C.C
Siglas de: Análisis de peligros y puntos de control críticos. Este sistema es de obligatoriedad para las industrias alimenticias de tal forma que se garantiza la inocuidad de los alimentos. Se prevé el control desde la entrada de materia prima hasta salida de producto final, identificando todos los posibles peligros y su respectiva medida correctiva. Las fases para la implementación im plementación de este sistema constan de: 1) 1) Definición del diagrama de flujo.
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El mismo nos indica de manera esquemática, todo el proceso que se lleva a cabo para la elaboración de un producto, desde la entrada de materia prima hasta salida del producto final tomando en consideración todos los aspectos del proceso para su aceptación o rechazo, en función de las características que deben cumplir como son las físico-químicas, organolépticas y microbiológicas Este está diseñado de manera que un técnico en el área lo entienda de manera clara. 2) 2) Identificación de los riesgos en cada etapa. Se analiza cada una de las etapas con minuciosidad para identificar los riesgos que se pueden presentar en la misma y que amenacen la seguridad o la inocuidad del producto. Los riesgos pueden ser de origen biológico: bacterias, virus, mohos, insectos, toxinas, etc. De origen químico: productos fitosanitarios, productos de limpieza, desinfectantes, antibióticos, metales pesados, etc. De origen físico: metales, vidrios, piedras, objetos personales. 3) 3) Medidas Preventivas Una vez identificados los riesgos se procede a tomar las medidas preventivas, para reducirlos a un nivel aceptable o eliminar los peligros. Se puede necesitar más de una medida preventiva para controlar un peligro y de igual forma se puede controlar más de un peligro con una medida preventiva, en todo caso debe de existir al menos una medida preventiva para un peligro. 4) 4) Identificación de los puntos críticos de control Un PCC (punto de control critico) puede ser: una operación, proceso, o localización en la que puede aplicarse un control para reducir al máximo el peligro. Para identificarlos existe un árbol árbol de decisión que nos permite cconocer onocer si existe algún peligro en una etapa del proceso.
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Árbol de Decisión para Determinar los Puntos Críticos P1 ¿Existe(n) medida(s) preventiva(s) para el riesgo identificado? SI
NO
Modificar la fase o etapa, el proceso o producto
Es necesario para la seguridad del producto un control de esta fase
SI
del proceso? NO
No es un PCC
STOP.
P2 ¿Esta la fase específicamente diseñada para eliminar o reducir la probabilidad de presentación de un riesgo o peligro hasta un nivel aceptable? NO
SI
P3 Podría tener lugar una una contaminación con el peli peligro(s) gro(s) o riesgo(s) identificado(s) en exceso exceso de nivel (es) aceptable(s) o podría el riesgo (s) o peligro(s) aumentar hasta unos niveles inaceptables? NO
No es un PCC
STOP.
SI P1 ¿Una fase posterior del proceso eliminara el riesgo(s) o peligro(s) o reducirá la probabilidad de su presentación hasta un nivel (es) aceptable(s)? SI
NO es un PCC
STOP.
NO
PCC
5) Establecimiento de los Límites de Tolerancia Son los criterios que marcan la aceptabilidad para la seguridad de un producto, es decir nos indican que es aceptable y que no es aceptable. Se deberá especificar los límites críticos para cada una de las medidas preventivas. 6) Establecimiento de medidas de vigilancia Es la medición u observación programada de los límites críticos de un PCC, comprobando de esta manera si está bajo control, estas mediciones deben realizarse con una frecuencia determinada a la vez que deberán ser registradas cuando se lleven a cabo para el establecimiento de futuras
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verificaciones. Este método de vigilancia debe contar con información acerca de: el personal responsable, como lo realiza y cuando lo realiza. 7) Medidas correctivas Cuando el sistema de vigilancia detecta un parámetro que se encuentra fuera de los límites de tolerancia adoptará las medidas para volver a tomar el control, ha esto se lo conoce como medidas correctivas, las mismas deberán estar previamente establecidas con antelación para actuar de inmediato cuando se observe una desviación. Estas medidas deberán incluir a más de lo mencionado decisiones en cuanto al destino que va a tener el pro producto ducto afectado. Toda la información (medidas correctivas y su causa) deberá ser registrada cada vez que se apliquen. 8) Sistema de registro y documentación Todo el proceso debe tener un respaldo de documentación el mismo que deberá ser eficaz y exacto, se irá documentando a medida que se vaya desarrollando, ampliando y mejorando el sistema.
ELABORACION DE ANALISIS DE PELIGROS Y PUNTOS DE CONTROL CRITICOS En función de lo establecido en los apartados anteriores, se procede a diseñar cada una de las fases para la elaboración del Bioalcohol a partir del extracto del camote, en función de lo siguiente:
1).- Definición del diagrama de flujo. El mismo nos indica de manera esquemática, todo el proceso que se lleva a cabo para la obtención del bioalcohol a partir del extracto del camote (Pág. 32), desde la entrada de de materia prima seguida de los procesos de mezcla, molienda, hidrólisis, fermentación, destilado y envasado, indicando la secuencia del proceso y características que se deben cumplir, como son las físico químicas, organolépticas, y microbiológicas, además de ingredientes y materiales auxiliares que intervienen en cada fase.
2).- Identificación de los riesgos en cada etapa. Mediante el diagrama de flujo se ha podido identificar 14 etapas las mismas que han sido analizadas con minuciosidad y desarrollan a continuación: a) Transporte
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Riesgo Biológico: por una posible contaminación contaminación con insectos y roedores. roedores. Riesgo Físico: por materia orgánica tales como pedazos de madera, y hojas procedentes del campo. b) b) Limpieza lavado Escurrido Riesgo Físico: dado por una posible deficiencia en la separación de la tierra adherida al camote o batata. c) c) Operación de Selección Riesgo Físico: dado por un posible desprendimiento de algún objeto personal del operario. Riesgo Biológico: por bacterias proceden procedentes tes del estornudo o un mal lavado de manos por parte de los operarios. d) d) Recepción en la Fábrica/ Pesaje En el proceso de pesaje se repiten los riesgos señalados en la etapa anterior, pues son los operarios nuevamente las posibles fuentes de contaminación. e) e) Bodega de Materias Primas Riesgos Químico: La concentración de etileno en niveles inadecuados. Riesgo Químico: Concentraciones inadecuadas de oxígeno oxí geno en el ambiente. Riesgo Físico: dado por el control inadecuado de la temperatura en esta zona. f) Molienda Riesgo Físico: Por desprendimiento de objetos personales del operario. g) g) Mezcla Riesgo Físico: Una mala dosificación de componentes. Riesgo Químico: Contaminación con residuos de detergente o material de limpieza procedentes de un mal lavado del equipo. h) h) Hidrólisis Enzimática
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Riesgo Químico: En el proceso de la ruptura o transformación del almidón a moléculas simples de azúcar, podría no hacerse disponible toda la biomasa, quedando un sustrato libre utilizable. utilizable. Riesgo Químico: Dado por un control inadecuado del pH. Riesgo Físico: Dado por un control inadecuado de la temperatura. i) Fermentación Riesgo Químico: Dado por un control inadecuado del pH. Riesgo Físico: Una deficiente concentración de enzimas en el cultivo iniciador. i) Destilación Riesgo Físico: Dado por no alcanzar la temperatura temperatura y presión adecuada en la caldera para la producción constante de vapor.
j) Envasado Riesgo Físico: Dado por un control inadecuado de la temperatura. Riesgo Físico: Dado por un inadecuado control de la calidad del aire. Riesgo Físico: Dado por un inadecuado control de la Humedad Relativa. Riesgo Biológico: Dado por una posible plaga de insectos o roedores.
3).- Medidas Preventivas Se procede a detallar las medidas preventivas en cada etapa del proceso. a) Transporte Como medidas preventivas para evitar el riesgo biológico de plagas, se recomienda una inspección previa al embalaje, embalaje, y una vez realizado el mismo colocar material protector protector para evitar el ingreso posterior de plagas. Como medida preventiva preventiva para eliminar el riesgo riesgo físico presente en el transporte originado por pedazos de madera y residuos, se debe sumergir como mínimo mínimo 15 minutos el tubérculo en la fase de limpieza o lavado. b) Limpieza lavado escurrido.
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La medida preventiva para eliminar el riesgo físico de un mal desprendimiento de la tierra adherida, es la realización correcta de la operación de lavado. c) Operación de Selección Como medida preventiva para eliminar el riesgo riesgo físico del desprendimiento de un objeto personal de un operario, se recomienda prohibir el uso de accesorios tales como anillos, cadenas, relojes, y demás objetos que puedan separarse y llegar a mezclarse con las batatas, además de usar batas que no no posean botones ni bolsillos. Para eliminar el riesgo biológico procedente de una contaminación con bacterias que se pueda producir por la influencia de un operario, se recomienda proveer a todo el personal de máscara, guantes, cofias, y demás equipos de protección personal de utilización obligatoria, así como la revisión periódica de la salud del operario. Los mismos que no deberán ingresar al área de proceso si se hallan enfermos. enfermos.
d) Recepción en la Fabrica /Pesaje Al presentarse los mismos mismos riesgos que en la etapa anterior se deben seguir seguir las recomendaciones citadas. e) Bodega de Materias Primas Para eliminar el riesgo químico de una concentración inadecuada de etileno en el área de bodega se debe contar con un indicador digital de la concentración del gas, este deberá estar programado para los niveles mínimos y máximos máx imos aceptados. En el caso del oxigeno al ser necesario mantener niveles máximos del gas en el ambiente, se requiere de equipos similares calibrados para este mismo propósito. pr opósito. Para eliminar el riesgo físico dado por un control inadecuado de la temperatura, se recomienda colocar termómetros digitales de control, tanto en la puerta de acceso desde la recepción /pesaje, / pesaje, así como en la puerta de paso a la zona de molienda, de esta forma se podrá determinar los valores más altos y así establecer si están en los rangos establecidos. f) Molienda Para eliminar el riesgo físico por un desprendimiento de objetos personales se deberá prohibir el uso de relojes, anillos, pulseras, aretes, etc., en esta zona. g) Mezcla 58
Para eliminar el riesgo físico procedente de una mala dosificación de los diversos componentes, se recomienda establecer mediante cálculos específicos las cantidades requeridas para el correcto desarrollo de esta etapa, teniendo en consideración la capacidad máxima del equipo. Para eliminar el riesgo químico por una contaminación con residuos de detergentes, se recomienda utilizar agua abundante a presión, en el momento del lavado del equipo. h) Hidrólisis Enzimática Para eliminar el riesgo químico de una incompleta incompleta transformación del almidón a azúcares simples se recomienda implementar en esta fase del proceso; el análisis de la determinación de concentración de azúcares reductores, cuando los valores sean constantes se deducirá que termino la hidrólisis. Para eliminar el riesgo físico procedente de un mal control de temperatura se recomienda construir el equipo de tal forma que contenga incorporado un termómetro, así como un sistema de doble camisa para hacer circular tanto el agua fría, como vapor alrededor del tanque cuando se necesite enfriar o elevar la temperatura. Para eliminar el riesgo químico procedente de un inadecuado control del pH se recomienda tomar muestras periódicas en lapsos de 10 minutos y así monitorear el avance de la reacción. i) Fermentación Para eliminar el riesgo químico provocado por un control inadecuado del pH, se deberá comprobar la riqueza de los ácidos orgánicos utilizados para realizar dicha corrección. Para así garantizar que el medio es propicio para el desarrollo celular. Para eliminar el riesgo físico provocado por una deficiente concentración (dosificación) de enzimas en el cultivo iniciador, se recomienda verificar la fuerza del medio mediante pruebas a escala pequeña en el laboratorio. j) Destilación Para eliminar el riesgo físico provocado por una deficiente presión y temperatura en la caldera, se recomienda comprobar el nivel de agua de la caldera, así como el correcto funcionamiento de del mcdonnell. La purga de lodos formados al fondo de la caldera deberá ser desechada constantemente. Es importante también tener un control en las tuberías que transportan el vapor, estas no deben tener demasiados cambios de dirección pues pueden provocar caídas de presión, así también deberán estar libres en su interior de aire atmosférico pues provocan la 59
corrosión y posterior contaminación del vapor. Las tuberías deben tener sistemas de purga y filtros apropiados para eliminar los condensados y renovar el vapor constantemente. k) Envasado Para eliminar el riesgo físico dado por un inadecuado control de la temperatura en la zona de producto terminado considerando que el alcohol volatiliza, volatiliza, se deberá contar con un sistema de enfriamiento en el tanque de acero, mediante chorros de agua que descienden por las paredes del mismo manteniendo la temperatura por debajo de 20 2 0 °C. Para eliminar el riesgo físico dado por un inadecuado control en la calidad del aire, se recomienda qutilizar un sistema de captura de partículas suspendidas mediante filtros ubicados en las ventoleras del recinto. Para eliminar el riesgo físico dado por un inadecuado control de la humedad relativa se recomienda mantener en esta zona un sistema de ventilación forzada, así como extractores ubicados en la zona del techo. Para eliminar el riesgo biológico producido por plagas se debe implementar un plan para la erradicación en esta zona.
4).- Identificación PCC La identificación de los PPC está en función de la evaluación mediante el árbol de decisión (pág. 47). a) Transporte Analizado el riesgo biológico por una posible contaminación con insectos, roedores etc., etc., se ha podido determinar que en la fase posterior (limpieza lavado escurrido), se eliminara el riesgo hasta niveles aceptables, por lo tanto tanto no se lo considerada como un PCC. Analizado el riesgo físico originado por pedazos de madera y residuos, se determina que la fase posterior (limpieza lavado, escurrido) se eliminara el riesgo hasta niveles aceptables, no es un PCC. b) Limpieza Lavado Escurrido Analizado el riesgo físico de un mal desprendimiento de la tierra ad adherida, herida, se determina que es un PCC, debido a que esta fase esta específicamente específicamente diseñada para eliminar la probabilidad de presentación de este riesgo.
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c) Operación de Selección Analizado el riesgo físico, por el desprendimiento de un objeto personal de un operario, se determina que no es un PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo o peligro el proceso, debido a que al haber sido identificado, con tan solo aplicar la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de riesgo. Al analizar el riesgo biológico procedente de una contaminación con bacterias, que se pueda producir por la influencia de un operario se determina que no es un PCC debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso, pues al estar identificado se deberá tener el cuidado de no permitir el acceso a operarios enfermos.
d) Recepción de la Fábrica /Pesaje Analizando los riesgos en esta fase (desprendimiento de objetos personales, y contaminación con bacterias) se determina que no son PCC pues esta fase no fue específicamente diseñada para eliminar la probabilidad de estos riesgos; y observando las medidas preventivas se evita una posible contaminación en niveles inaceptables. e) Bodega de materias primas Al analizar el riesgo
químico procedente de una concentración inadecuada de etileno, se
determina que no es un PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso, pues al estar identificado, con tan solo aplicar la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de riesgo. Al analizar el riesgo químico procedente de una concentración inadecuada de oxigeno en el ambiente, se determina que no es un PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso, pues al estar identificado y aplicando la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de riesgo. Al analizar el riesgo físico dado por un control control inadecuado de la temperatura, se determina que no es un PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso, pues al estar identificado, con tan solo aplicar la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de riesgo. f) Molienda
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Al analizar el riesgo físico por un desprendimiento de objetos personales y la prohibición del uso de batas que posean botones y bolsillos, se determina que no es un PCC, pues al estar identificado, y solo aplicando la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de riesgo a niveles inaceptables. g) Mezcla Al analizar el riesgo físico procedente de una mala dosificación de los diversos componentes, se determina que es un PCC, debido a que esta fase está diseñada específicamente para reducir la probabilidad de presentación de problemas durante la posterior etapa de hidrólisis. Al analizar el riesgo químico por una contaminación con residuos de detergentes, se determina que no es un PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso; pues al estar identificado el riesgo, con tan solo aplicar la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de contaminación.
h) Hidrólisis Enzimática Al analizar el riesgo químico de una una incompleta transformación del almidón a azúcares simples, de determinó que es un PCC, debido a que la fase esta exclusivamente diseñada para eliminar o reducir la probabilidad de la no transformación completa de los almidones en azúcares simples. Al analizar el riesgo físico procedente de un mal control de temperatura, se determinó que no es PCC, debido a que no podría tener lugar una contaminación que ponga en riesgo el proceso; pues al estar identificado el riesgo, con tan solo aplicar la medida preventiva se evita cualquier posibilidad de alteración en el proceso. Al analizar el riesgo químico procedente de un inadecuado pH se determino que no es un PCC, pues al aplicar la medida preventiva para este riesgo no da lugar a que se produzca un riesgo a niveles inaceptables. i) Fermentación Al analizar el riesgo químico provocado por un valor inadecuado del pH, se determino que es un PCC, debido que esta esta fase no está diseñada diseñada para eliminar el riesgo y por lo tanto podría tener lugar una inadecuada concentración del pH hasta un nivel inaceptable, y este riesgo no se eliminaría en una fase posterior.
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Al analizar el riesgo físico provocado por una deficiente concentración (dosificación) de enzimas, se determino que no es un PCC, debido a que con la aplicación de la medida preventiva, no da lugar a que se produzca el error. j) Destilación Al analizar el riesgo físico producido producido por una deficiente presión y tempe temperatura ratura de la caldera, se se determina que no es un PCC, debido a que con la aplicación de la medida preventiva, no da lugar a que se produzca el error. i) Envasado Al analizar el riesgo físico dado por un inadecuado control de la temperatura, se determina que no es un PCC, debido a que aplicando la medida correctiva, no da lugar a que se produzca el riesgo. Al analizar el riesgo físico dado por un inadecuado control de la calidad del aire, se determinó que no es un PCC, pues con la aplicación de la medida preventiva se se reduce considerablemente llaa posibilidad de contaminación. Al analizar el riesgo físico dado por un inadecuado control de la humedad relativa, se determinó que no es un PCC, debido a que con la aplicación de la medida preventiva se reduce considerablemente la posibilidad de contaminación hasta niveles inaceptables. Al analizar el riesgo biológico producido por plagas se determinó que no es un PCC, debido a que con la aplicación de la medida preventiva se reduce considerablemente la posibilidad de contaminación.
5) Establecimiento de los Límites de Tolerancia a) Transporte El nivel de objetivo o tolerancia tolerancia establecido para esta medida preventiva, (inspección previ previaa al embalaje y colocación del material protector) es la ausencia de plagas. El nivel de objetivo o tolerancia establecido para esta medida preventiva, (sumergir el tubérculo en la fase de limpieza o lavado) está dado hacia la ausencia de madera y demás residuos. b) Limpieza lavado escurrido El nivel de objetivo o tolerancia establecido para esta medida preventiva, (correcta operación de lavado) es la eliminación de la tierra adherida.
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c) Operación de Selección El nivel de objetivo o tolerancia establecido para esta medida preventiva, (prohibir el uso de accesorios y batas con botones y bolsillos), esta dado hacia la ausencia de objetos provenientes por parte del operario. El nivel de objetivo o tolerancia establecido para esta medida preventiva (provisión de equipos de protección personal y buena salud del operario), con el fin de evitar contaminación bacteriana, está dada hacia la buena salud del operario y uso obligatorio del equipo de protección personal. d) Recepción en la Fábrica /Pesaje Al presentarse las mismas medidas preventivas que el apartado anterior se establece el mismo nivel de tolerancia. e) Bodega de Materias Primas
El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (concentración del gas etileno), esta dado por un nivel máximo de 0.05ppm y un nivel mínimo de 0.025ppm de etileno. El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (concentración del gas oxigeno), esta dado por un nivel máximo del 2% de oxigeno. El nivel de objetivo o tolerancia establecido para esta medida preventiva (control de temperatura), esta dado por un nivel entre 0-4°C f) Molienda El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (prohibición de accesorios por parte de los operarios, junto con el uso de batas que posean botones y bolsillos), esta dado hacia la ausencia de objetos desprendidos. g) Mezcla El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (realización de correcta operación de dosificación), está está dada hacia cumplir especificaciones de mezcla: 1 kg de pasta de camote por cada 6 litros de líquido, adicionando el 1% de malta El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (abundante lavado con agua a presión), está dada hacia la eliminación de residuos de detergen detergente. te. h) Hidrólisis Enzimática 64
El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (realizar el análisis de la determinación de azúcares reductores), esta dado hacia obtener valores finales constantes en la concentración de azúcares reductores. El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (construir un equipo con termómetro incorporado, así como un sistema de doble camisa), esta dado h hacia acia una tolerancia de temperaturas entre 50°C y 72°C. El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (tomar muestras periódicas del pH cada 10 minutos), es que no exista una desviación del parámetro establecido de pH de 5.3.
i) Fermentación El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (comprobar la riqueza de los ácidos orgánicos), está dada hacia la verificación de la concentración dada por el proveedor. El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (verificar la fuerza del medio mediante pruebas a escala pequeña en el laboratorio), esta dado hacia la comprobación de la efectividad del medio sobre el sustrato. j) Destilación El nivel de objetivo o tolerancia establecido en esta medida preventiva (comprobar el nivel de agua de la caldera, así como el correcto funcionamiento de del mcdonnell, la purga de lodos y el buen mantenimiento de las tuberías tuberías que transportan el vapor), es está tá dada hacia cumplir las especificaciones de presión y temperatura para obtener un vapor v apor sobresaturado. k) Envasado El nivel de objetivo o tolerancia, establecido en esta medida preventiva (sistema de enfriamiento en el tanque de acero), esta dado hacia en conseguir temperaturas de máximo 20 °C. El nivel de objetivo o tolerancia, establecido en esta esta medida preventiva (sistema de captura de partículas suspendidas mediante filtros), está dada en cumplir las especificaciones del fabricante, según normativa vigente. El nivel de objetivo o tolerancia, establecido en esta medida preventiva (sistema de ventilación forzada), esta dado hacia la obtención de una humedad relativa máxima del 60%. 65
El nivel de objetivo o tolerancia, establecido en esta medida preventiva (control de plagas), esta dado hacia la ausencia de las mismas.
6) Establecimiento de medidas de vigilancia a) En la etapa de limpieza lavado escurrido, se determinó que el desprendimiento de la tierra adherida debe ser controlado como PCC, por tanto la medida de vigilancia es: Un control visual exhaustivo mientras se produce el lavado con aspersores, para verificar, el correcto desprendimiento o separación de las partículas partículas adheridas. b) En la etapa mezcla, se determinó que una mala dosificación dosificación de los diversos diversos componentes, debe ser controlado como un PCC, por lo que la medida de vigilancia a tomar es: Calibración de los equipos de pesaje y material volumétrico. c) En la etapa de Hidrólisis Enzimática se determinó que una incompleta transformación del almidón a azúcares simples, debe ser controlado como PCC, por lo que la medida de vigilancia a tomar es: Validación del método para determinar la concentración de azúcares reductores. d) En la etapa de fermentación se determinó que un valor inadecuado del pH debe ser controlado como un PCC, por lo que las medidas de vigilancia a tomar son: 1) Calibración del potenciómetro. 2) Control periódico del pH en el sustrato.
7) Medidas correctivas a) Para el PCC, en la operación de limpieza lavado y escurrido, cuyo límite de tolerancia es la ausencia de tierra adherida se tendrán las siguientes medidas correctivas cuando llegue a estar fuera de sus límites establecidos: 1) 1) Repetición de la operación hasta la consecución del objetivo. 2) 2) Inspección /cambio del agua de lavado. b) Para el PCC, en la operación de mezcla cuyo límite de tolerancia esta dado a cumplir las especificaciones de mezcla, se tendrán las siguientes medidas correctivas cuando llegue a estar fuera de sus límites establecidos: 1) Determinar cuál de los componentes ha sido mal dosificado.
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2) Restablecimiento mediante cálculos de las dosis adecuadas. c) Para el PCC, en la etapa de Hidrólisis Enzimática, cuyo límite de tolerancia es obtener valores constantes en la determinación de azúcares reductores, lo cual nos indica que se ha realizado una total conversión del almidón a monosacáridos, se llegaran a aplicar la siguiente medida correctiva cuando llegue a estar fuera de los límites establecidos: Permitir que continúe el proceso de hidrólisis hasta obtener valores constantes que nos indican la transformación total del almidón en azúcares simples.
d) Para el PCC, en la etapa de fermentación cuyo límite de tolerancia esta dado hacia la verificación de la concentración de los ácidos orgánicos emitida por el fabricante, con lo cual partimos de concentraciones conocidas para realizar cálculos exactos que nos permitan corregir el pH hasta el valor recomendado en el proceso tecnológico, se llegaran a aplicar las siguientes medidas correctivas en el caso de ocurrir desviaciones: 1) Cuando la concentración del acido se encuentre fuera de lo establecido se procederá al rediseño del cálculo, utilizando las l as nuevas concentraciones. 2) Dar aviso a la casa comercial. 3) Si una vez obtenido el valor del pH del sustrato, sujeto a fermentación, se llegara a determinar un valor mayor a 4.5, y menor de de 4, se tomaran las medidas correspondientes correspondientes para diluir o concentrar el sustrato.
8) Sistema de registro y documentación a) En la etapa de limpieza lavado escurrido se hará constar un registro que poseerá la siguiente información: Fecha, hora, hora, # lote, producto, resultado de la operación, operación, desviaciones observadas, medidas correctivas adoptadas, resultados de las mismas y firma del responsable. b) En la etapa de mezcla se hará constar un registro con los siguientes datos: Calibración de equipos y material volumétrico, hora, fecha, # lote, operación de pesaje, resultado de la operación, medidas correctoras corr ectoras adoptadas y resultados de las mi mismas. smas. c) En la etapa de Hidrólisis Enzimática, se hará constar un registro que poseerá la siguiente información: 67
Resultados de los análisis físico químicos de la determinación de azúcares reductores, hora, fecha, # de análisis, análisis, desviaciones observadas, medidas medidas correctivas
adoptadas y resultados de las las
mismas. d) En la etapa de fermentación, se hará constar un registro que deberá poseer: Fecha, hora, # lote, verificación de la concentración de los ácidos orgánicos, calibración del potenciómetro, medición pH del sustrato, desviaciones, medidas correctivas y resultados de las mismas, firma del responsable.
CUADRO DE GESTION PARA LA FASE DE LIMPIEZA LAVADO ESCURRIDO FASE
RIESGOS
limpieza lavado físico: escurrido deficiencia en la
PCC
1
MEDIDAS PREVENTIVAS
NIVEL DE OBJETO O TOLERANCIA
VIGILANCIA
REGISTROS
correcta realización ausencia de tierra adherida control visual 1) Repetición de la Registro que consta de: de la operación de exhaustivo operación hasta la lavado
separación de la tierra adherida al camote
MEDIDAS CORRECTORAS
consecusión del fecha objetivo hora 2)Inspección/cam # lote bio deagua de producto lavado resultado de la operación desviaciones observadas medidas correctoras adoptadas resultados de las mismas
CUADRO DE GESTION PARA LA FASE DE MEZCLA
FASE
Mezcla
RIESGOS
Físico: Mala dosificación de los diversos componentes.
PCC
1
MEDIDAS
NIVEL DE OBJETO O
PREVENTIVAS
TOLERANCIA
Realizar cálculos específicos de dosificación. Realizar correcta operación de dosificación.
VIGILANCIA
REGISTROS
MEDIDAS CORRECTORAS
Cumplir especificaciones de Calibración de 1) Determinar cuál Registro que consta de: de los mezcla: 1Kg de pasta de los equipos de fecha pesaje y componentes ha camote por cada 6 litros de sido mal material líquido, adicionando 1% de hora malta.
volumétrico
dosificado. 2)
# lote
Restablecimiento Operación de pesaje mediante cálculos Calibración de la balanza, de las dosis y material de vidrio adecuadas.
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CUADRO DE GESTION PARA LA FASE DE FERMENTACION
FASE
Fermentación
RIESGOS
Químico:
PCC
1
MEDIDAS
NIVEL DE OBJETO O
PREVENTIVAS
TOLERANCIA
Comprobar la
Verificación de la
Valor
riqueza de los
inadecuado del pH.
ácidos orgánicos utilizados para
VIGILANCIA
CORRECTORAS Calibración del
1) Si la
concentración de los ácidos potenciómetro concentración del orgánicos dados por el proveedor.
realizar la
REGISTROS
MEDIDAS
Registro que consta de: fecha
. Control
acido se encuentra fuera de lo hora periódico del establecido se
# lote
corrección.
pH en el
procede al
sustrato.
rediseño del
Verificación de la
cálculo, utilizando concentración de los ácidos orgánicos. las nuevas concentraciones Calibración del 2) Dar aviso a la potenciómetro. casa comercial
Medición del pH del
3) Al detectar
sustrato.
valores de pH
desviaciones.
mayores a 4.5 o menores a 4 se Medidas correctoras y diluye o concentra resultados de las el sustrato. mismas. Firma del responsable.
CUADRO DE GESTION PARA LA FASE DE HIDRÓLISIS ENZIMATICA
FASE
Hidrolisis Enzimatica
RIESGOS
Químico: Una incompleta transformación del almidón a azucares simples.
PCC
1
MEDIDAS
NIVEL DE OBJETO O
PREVENTIVAS
TOLERANCIA
Análisis para la determinación de azucares reductores.
Niveles de concentración constantes en azucares reductores
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VIGILANCIA
REGISTROS
MEDIDAS CORRECTORAS
Validación del Permitir que método para continúe el determinar la proceso de concentración hidrólisis hasta de azucares obtener valores reductores. constantes que nos indican la transformación total del almidón en azucares simples.
Registro que consta de: fecha hora # lote
Desviaciones observadas Medidas correctoras observadas
TRAZABILIDAD Definición de trazabilidad.- Según la Comunidad Europea
en el Artículo 3 del reglamento
N°178/2002, menciona a la trazabilidad como ¨La posibilidad de encontrar y seguir el rastro, a través de todas las etapas de producción, transformación y distribución, de un alimento, un pienso, un animal destinado a la producción de alimentos o una sustancia destinada a ser incorporada en alimentos o piensos o con posibilidad de serlo.¨ Según la norma ISO 9000:2000, la trazabilidad es la capacidad para seguir la historia o la ruta de un producto, sus componentes o información asociada, desde el origen hasta el punto de destino y viceversa. Según el Codex Alimentarius, es la capacidad de seguir el desplazamiento de un alimento a través de una o más etapas, especificadas desde la producción transporte, y distribución. Es decir, los objetivos objetivos de la trazabilidad se basan en las medidas de gestión de riesgos de inocuidad alimentaria. En las mismas se recalca la importancia de contar con un manual de procedimientos que permita un rápido retiro de los alimentos del mercado, en caso de que estos se encuentren contaminados, de tal forma que se minimice el riesgo a los consumidores.
Aspectos específicos de la Trazabilidad En el presente trabajo se desarrollara un plan de trazabilidad interna, cuyo ámbito de aplicación está definido desde el ingreso de materia prima hasta el almacenamiento del producto final. Se han considerado los siguientes sig uientes factores: Datos del Proveedor.- En los mismos deberá constar información pertinente del responsable, que nos permita, en caso de ser necesario contactarlo. Información tal como: nombre, dirección, teléfono, fax, correo electrónico; y en caso de no poder localizarlo los datos de un sustituto que actué, del cual se indicara el parentesco. A cada proveedor se le asignara un código de identificación.
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Ejemplo: CODIGO
24024
Nombres
Felipe Arturo
Teléfono
2837332
Apellidos
Jadán Piedra
Fax
2845620
Dirección
Av. Américas
Email:
[email protected]
Nombres
Juan Pablo
Parentesco
Compañero de trabajo
Apellidos
Cárdenas Ávila
Teléfono
2894562
Dirección
Circunvalación
Email
[email protected]
Cuadro: Datos del Proveedor. Datos de ingreso e identificación de la Materia Prima.- La misma constara del código del
proveedor, tipo de producto, sus características
bromatológicas, físicas y
organolépticas
aplicables; además de su origen, fecha de ingreso, hora, y un apartado para observaciones en caso de ser necesario. A todo esto se le otorga una identificación la que se sugiere a continuación:
Identificación de Productos Identificación de la Materia Prima Las materias primas a ser analizadas serán las batatas y el maíz y el agua.
Identificación Materias Auxiliares Las materias auxiliares a ser analizadas serán enzimas, la levadura, así como la glucosa para la preparación del medio.
Identificación de Producto Terminado Sera el bioalcohol al 95%
Criterios de Identificación Para la identificación de la materia prima se utilizara códigos tanto para el camote, maíz y el agua. El código para el camote será: BT-(fecha de elaboración: día/mes/ año). El código del maíz será: MZ-(fecha de elaboración: día/mes/ año). El código para el agua que entrara en contacto con el alimento será MH:( fecha de elaboración: día/mes/año).
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Para la identificación de materias auxiliares utilizaré códigos para las enzimas, la levadura y la glucosa. El código para identificación de la enzima ᾳ amilasa será: AF-(fecha de utilización: día/mes/año). El código para la identificación de la enzima beta amilasa será: BA-(fecha de utilización: día/mes/año). El código para la identificación de la S. cerevisiae Safwhisky M-1 será: SCM SCM11- (fecha de utilización: día/mes/año). El código para la identificación de la solución de glucosa al 10% será: G10 (fecha de utilización: día/mes/año). El código para la identificación del producto terminado (bioalcohol al 95%) el código será: BA 95 (fecha de utilización: día/mes/año).
Código Producto
BT-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
IPOMEA BATATAS LAM
Características
Grados de madurez
Bromatológicas:
Herida presentes en la piel Resistencia al corte y a la penetración
Características
Color
Organolépticas
Textura Tamaño
Origen Peso Observaciones
Cuadro: Identificación de batata
Código Producto
MZ-dd/mm/aa.
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Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
MAIZ
Características
% de Humedad
Bromatológicas: Características
Color
Organolépticas
Textura Tamaño
Origen Peso Observaciones
Libre de plagas
Cuadro: Identificación de maíz.
Código Producto
MH-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
Agua de proceso
Características
pH
Bromatológicas Físicas
Dureza
químicas:
Alcalinidad de las aguas Cloro Residual
Características
Color
Organolépticas
Olor Sabor Aspecto
Origen Observaciones
Cuadro: Identificación del agua que entra en contacto con el alimento.
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Código del Producto
AF-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
Enzima ᾳ amilasa
Características
Alto poder catalítico Especificidad Capacidad para regular su capacidad catalítica mediante diversos compuestos de origen natural.
Origen
Casa comercial
Observaciones
Cuadro: Identificación de la enzima alfa amilasa
Código del Producto
BA-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
Enzima beta amilasa
Características
Alto poder catalítico. Especificidad. Capacidad para regular su capacidad catalítica mediante diversos compuestos de origen natural.
Origen
Casa comercial
Observaciones
Cuadro: Identificación de la enzima beta amilasa.
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Código del Producto
SCM1-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
S. Cereviceae
Características
Alto rendimiento
Origen
Casa comercial
Observaciones:
Lote
Cuadro: Identificación le la levadura S.Cereviceae.
Código Producto
G10-dd/mm/aa.
Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
Solución de glucosa al 10%
Características
pH
Bromatológicas Físicas
Brix
químicas: Características
Color
Organolépticas
Olor Sabor Aspecto
Origen Observaciones
Cuadro: Identificación de la Solución de Glucosa al 10%
Código Producto
BA-dd/mm/aa.
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Código del Proveedor Fecha/hora TIPO:
Bioalcohol 95%
Características
Grado GL
Bromatológicas:
Acidez Total Acidez Fija Acidez Volátil Determinación Acido Cianhídrico Cenizas
Características
Color
Organolépticas
Olor Aspecto
Origen Observaciones
Cuadro: Identificación de Bioalcohol al 95%
CONTROL DE MATERIAS PRIMAS Dada la importancia de la calidad de las materias materias primas estas estas deberán cumplir con unas especificaciones básicas para su procesamiento. En la etapa de cosecha en las batatas se producen heridas ine inevitables vitables en diversos grados, estas heridas predisponen a las raíces a la infección infección por organismos de putrefacción y al arrugamiento por pérdida de agua. Sin embargo mediante un tratamiento adecuado de las raíces por 10 a 15 días a 30° C, con una humedad relativa del 85% que se llama ¨curado¨, se producen capas de células corchosas protectoras bajo la superficie de la herida, que inhiben la entrada de los organismos de putrefacción y retardan las pérdidas de agua. La conservación posterior del camote puede puede efectuarse a una te temperatura mperatura entre 13 o 15°C a 85% de humedad relativa hasta por 6 meses, meses, conservando el producto con un buen aspecto. aspecto. El camote así ¨curado¨ esta menos expuesto al daño por el frío que los no curados. Se puede aplicar el criterio de un controlador por atributos, en lo relacionado con lo organoléptico, teniendo presente que cuando mayor sea la calidad menor será el número de 76
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defectos aceptados. Cuando se comprueban tipos de defectos que se repiten, deberá registrarse la frecuencia de ocurrencia de cada defecto y la fracción defectuosa del producto; de esta forma se puede reconocer el defecto más significativo, y se puede iniciar un proyecto adecuado para corregir la causa del defecto. La determinación de la calidad en esta fase se efectúa por la apreciación de sus caracteres organolépticos por expertos, o bien por determinaciones reológicas (resistencia al corte, a la penetración, etc.). En el control de materias primas se incluye el examen de dell agua, el tratamiento de la misma y la conducción de aguas residuales. En la fábrica de productos alimenticios se emplean las siguientes clases de aguas: - Agua que entra en contacto con el producto. -Agua de enfriamiento. -Agua de limpieza. -Agua para uso humano. -Agua para calderas. Las primeras cuatro clases deben cumplir con las normas establecidas para el agua potable. El agua para calderas debe tener un bajo contenido de minerales. Cuando no es posible abastecerse de agua de la red municipal, la fábrica deberá de surtirse de agua de manantiales, pozos, ríos, y lagos. Las aguas superficiales deben tratarse para que alcancen las propiedades requeridas. Cuando la calidad del agua municipal sea variable, se deberá purificar. El agua potable debe estar libre, en lo posible de gérmenes que puedan ejercer una influencia nociva en ella o en el producto. Requisitos: pH = 6 – 8 Cuenta total microbiana= < 100 gérmenes/ml. Gérmenes patógenos= ausentes en 1ml. Colibacterias= ausentes en 50 ml.
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La calidad del agua se enfoca desde dos ángulos diferentes interconectados, por un lado se estipula de condiciones físico-químicos con parámetr parámetros os tales como propiedades organolépticas, pH, alcalinidad, dureza, oxigeno disuelto en ella, presencia de materia orgánica, contenido particular de algunos metales presentes en sales, o de sales en particular, tal es el caso de los nitratos, nitritos, cloruros. El exceso de contenido mineral trae una serie de contratiempos, tales como acción nociva sobre organismos, por ejemplo en la función digestiva, acción dañina sobre suelos de cultivo.
METODOS EMPLEADOS PARA PURIFICACION DEL AGUA QUE ENTRA EN CONTACTO CON EL PRODUCTO 1) 1) Filtración Gravitacional.- Se emplean filtros de grava, arena, o sílice con partículas de diferente tamaño a efectos de que al pasar el agua por la cámara produce un acomodamiento de estas partículas haciendo que las más pequeñas ocupen los intersticios, dejados por las más grandes formándose así la cámara de filtración que impide el paso de los sólidos en suspensión. 2) 2) Floculación o Sedimentación.- Conlleva el empleo de reactivos químicos especialmente sales de aluminio como el sulfato que tiene la propiedad de formar coágulos, o flóculos que se encarga de cubrir a sustancias sustancias extrañas
presentes en el agua, llegando llegando a
precipitarlas por efecto de la gravedad, por ejemplo; en una agua es muy factible que haya bicarbonato de calcio, haciéndola reaccionar con sulfato de aluminio, se suscita la siguiente reacción: (SO4)3Al2 + (CO3H)2Ca + H2O
SO4Ca + CO2 + H2O +Al OH
3) Ebullición.- Muy recomendada sobre todo a nivel rural porque tiene doble efecto, por un lado precipitación de sales termoinestables, como los los bicarbonatos, y por otro lado la ebullición garantiza ausencia de microorganismos patógenos. 4) 4) Cloración, Clorificación, Clorinación.- Se emplea cloro como purificador del agua en calidad de bactericida puesto que se trata un agente oxidante, es decir en algún instante del proceso elimina el oxigeno que es el verdadero agente germicida, la dosificación del cloro contempla acción inmediata y una acción residual, o potencial a futuro mediato.
Dureza de las Aguas.- Se dice que el agua es dura cuando cuando disuelve mal el jabón y no cuece bien las legumbres. Este factor está determinado por la presencia de sales de metales alcalinotérreos de los cuales los principales son el calcio y el magnesio.
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Determinación de la Dureza Total.- Tomamos unos 50ml de agua muestra, añadimos 2ml de buffer pH=10, mas 1ml de sulfuro de sodio(o trietanolamina), sobre todo esto el indicador NET, y procedemos a titular con el EDTA, viraje que se opera entre un color fucsia que pasa al azul turquesa.
El sulfuro de sodio evita la interferencia de los cationes divalentes tales como hierro, manganeso y cobalto
Determinación de Dureza Cálcica.- Tomamos 50ml de agua muestra, sobre los que se adiciona 2ml de sosa 2N, sobre todo esto se adiciona el indicador murexida que se combina con los iones calcio para dar un complejo rosado. También aquí se recomienda el empleo del sulfuro de sodio, luego se deja caer desde la bureta bureta la solución de EDTA hasta que aparezca un color morado ppmCo3Ca * 0.4= ppm Ca
Determinación de Dureza Magnésica.-
Es aquella que obtenemos de restar los
volúmenes de EDTA consumidos en la dureza total y en la cálcica, o sencillamente diferenciando las ppm de la de la dureza total menos la cálcica. Se puede expresar como carbonato de magnesio o solo magnesio.
Determinación de Materia Orgánica.- Cuando se hace la determinación del residuo seco, es posible advertir en el un color amarillento motivado por la existencia de materia orgánica; cuando el color es parduzco rojizo nos indica la existencia de sales de hierro. Lo importante de esta determinación estriba en que la presencia de materia orgánica es síntoma de contaminación agua; a tal punto que la norma fija como máximo 2.5 ppm de oxigeno consumido que es la forma como se expresa a la materia orgánica. Para su determinación se recurre a un método indirecto oxidando la muestra de agua con permanganato de potasio y calculando la cantidad de oxigeno necesario para dicha oxidación. REACTIVOS: *Solución 0.01 N de Acido Oxálico. *Solución 0.01N de permanganato de potasio.
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*Solución (1 + 3) de acido sulfúrico. Toda agua puede tener nitritos y/o sulfuros, los mismos que podrían consumir parte del permanganato empleado en la titulación, por lo que es necesario oxidarlos previamente con el acido sulfúrico para transformarlos en nitratos y sulfatos respectivamente. Procedimiento: Sobre 100ml de agua se adiciona 5ml de la solución de acido sulfúrico, haciendo hervir 5 – 10 minutos ante la posibilidad de que en el agua existan sulfuros o nitritos que serán oxidados a sulfatos y nitratos respectivamente. Entonces en el agua hirviente agregamos 20ml de la solución de permanganato y continuamos la ebullición, en caso positivo, es decir en presencia de materia orgánica, se produce la decoloración del líquido por consumo de permanganato por parte de la materia orgánica, en cuyo caso y siempre en caliente adicionamos mas permanganato exactamente medido y continuamos con la ebullición del líquido, si se decolora por segunda vez será necesaria otra adición de permanganato, caso contrario desde otra bureta se adiciona la solución de acido oxálico hasta decoloración del excedente de permanganato y un ligero exceso anotando el volumen para por fin desde la bureta y en ebullición adicionar tanto permanganato hasta obtener un ligero y persistente color rosa.
CONTROL DE PROCESOS Se lo puede definir como un sistema de inspección, análisis y actuación aplicado a una operación de producción, de tal forma que por muestreo e inspección de una pequeña cantidad del producto regularmente producido, se pueda estimar su calidad completa y determinar, si fuere el caso, que cambios deberán llevarse a cabo en el proceso de elaboración para alcanzar y mantener el nivel de calidad requerido. Esta definición guarda relación con los modernos sistemas de Gestión de Calidad, que incluyen el Control de Calidad, los Círculos de Calidad, las Gestiones Gerencial y Administrativa, etc. La calidad de la producción tiene forzosamente que ser controlada, como condición indispensable para garantizar un producto con las características previstas. En la industria de alimentos este control está estrechamente vinculado con la actividad asociada a los aspectos sanitarios e higiénicos.
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Inspección Inspección significa toma de muestra y examen crítico de un producto para determinar su concordancia con las especificaciones de calidad aplicables. Como resultado de la inspección los productos pueden ser aceptados o rechazados.
Control Cuando el resultado de la inspección es comunicado a otros para una acción, la calidad puede ser controlada. Ahora bien si la calidad promedio no es satisfactoria es una indicación de que los procesos o los equipos necesitan un ajuste. Si el ámbito de la variación de la calidad no es satisfactorio, es una señal de que el proceso o los equipos no son capaces de producir la calidad deseada. En estos casos los supervisores de líneas de producción tienen la responsabilidad de ejecutar los cambios en la operación. Por lo tanto podemos decir que el control de calidad funciona para evitar que la producción este fuera de las normas de calidad aplicables.
Normas de Muestreo Las muestras para realizar los análisis y controles, deben ser recogidas al azar, en un 1% del total del lote. Si luego de realizado el control se detectan anormalidades, se puede ex extender tender el rastreo, igualmente al azar, hasta el 10%; y si persiste el problema habría que desechar o reprocesar el producto. Al hacer las determinaciones se calcula: el promedio, y el ámbito de variabilidad de cada muestra; para proceder a realizar una ficha de calidad, cualquier valor promedio o de ámbito que caiga fuera de los limites tiene que ser explicado y se debe realizar una acción correctiva apropiada para eliminarla causa de aquellas desviaciones.
Análisis Químicos Determinación Semi-Cuantitativa de Etanol por la Técnica del Dicromato de Potasio La técnica del dicromato consiste en tomar 2ml del medio crecido de levaduras (centrifugado a 3200 rpm, durante 30 minutos, y mezclado con 2ml de una solución oxidante de dicromato de potasio, la mezcla se homogeniza en vortex a 1500 rpm y se calienta en baño maría de 80-85°C. Se enfría a temperatura ambiente y se lee la absorbancia a 440nm, se interpola en la curva de calibración, reportando el valor de etanol en g/l en dos tiempos 24 y 48 horas. Esta prueba también nos puede servir para escoger las mejores levaduras productoras de etanol, pues es una prueba semicuantitativa.
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Cromatografía de gases acoplada a espectrómetro de masas Al caldo de cultivo de levaduras se le realiza una determinación por cromatografía de gases acoplada al espectrómetro de masas, utilizando como gas de arrastre helio y una temperatura del inyector de 250°C. El fin de esta prueba es comprobar la presencia de etanol en esta etapa del proceso.
Brix Este ensayo se lo debe realizar como una verificación de la correcta transformación del azúcar en alcohol durante la etapa de fermentación, debido a que en este pun punto to la concentración inicial de azúcares (Grados Brix) es alta, y a medida que las levaduras consumen esta fuente de carbono carbono va disminuyendo paulatinamente hasta detenerse el proceso por la falta de sustrato. Al final obtendremos un viraje pues la concentración de alcohol será alta vs la concentración de azúcares reductores que será baja. Esta determinación se la realiza mediante un refractómetro de azúcares. El equipo es un instrumento óptico simple, calibrado normalmente para soluciones acuosas de azúcares reductores. La determinación se realiza colocando unas gotas del mosto en la base del refractómetro se cierra la tapa superior y observamos a través del visor que nos da directamente la lectura en una escala que va de 0 a 100 grados Brix.
pH Tiene por objeto establecer el método para determinar la concentración de ion-hidrogeno (pH). Se utiliza un potenciómetro, o pH meter. Procedimiento Si la muestra es liquida se debe preparar homogeneizándola mediante agitación. Se coloca en un vaso de precipitación aproximadamente 10 ml de muestra preparada, si existen partículas en suspensión dejar en reposo el recipiente para que el líquido decante por una hora aproximadamente. Determinar Determinar el pH introduciendo los electrodos del potenciómetro potenciómetro en el vaso que contiene la muestra, cuidando que estos no toquen las paredes del recipiente ni las partículas sólidas en caso de que existan. El pH considerado normal para las bebidas alcohólicas están entre 3- 4.5
Determinación de la concentración de Azúcares Reductores. Esta determinación se la lleva a cabo en la etapa de hidrólisis, pues nos interesa conocer si el almidón ha sido convertido co nvertido en azúcares simples.
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Se debe primero, valorar; una solución de fehling con una solución de glucosa al 0.5% (p/v), a partir de la cual se calcula en contenido de azúcares reductores. Procedimiento.- Se deben verter 5ml de solución de fehling A y 5ml de solución de fehling B en un erlenmeyer de 250ml con 150ml de agua destilada, agregando perlas de ebullición, para regular la ebullición, llevándose posteriormente a ebullición sobre la estufa con malla de asbesto durante 1.5-2 minutos. Mientras se va agitando desde una bureta se añade la disolución de glucosa al 0.5% (p/v) hasta que solo quede una una coloración azul suave, añadiendo gotas de azul de metileno al 1% para continuar la valoración. El punto final corresponde al cambio de coloración de azul de metileno a rojo ladrillo. La determinación se debe repetir hasta que los resultados no difieran en ± 0.2 ml. Se valora mediante la siguiente ecuación:
T= gramos de glucosa empleados para titular la solución de fehling. fehling. Pg= Peso de glucosa empleado para preparar la solución patrón, en gramos. Vg= Volumen del patrón (titulante) para producir el viraje en la solución solución de fehling en ml.
Valoración de la Muestra En un erlenmeyer se agrega 5ml de la solución A, 5ml de la solución B, de fehling, 150ml de agua destilada, y unas perlas de vidrio. Procediéndose como se indico en el apartado anterior, pero empleando como titulante el filtrado recogido de las muestras en estudio.
Calculo de Azúcares Reductores El volumen de muestra y los gramos de solución de glucosa gastados para titular la solución de fehling son equivalentes. Azúcares reductores expresados en gramos de glucosa de producto:
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T= gramos de glucosa empleados para titular la solución de fehling. fehling. V= volumen gastado de la muestra problema.
Cálculo de la Gravedad Específica Una vez terminada la destilación y completado el volumen de destilado se procede a determinar la gravedad especifica o peso especifico, por el método del picnómetro para lo cual se utiliza un picnómetro vacio limpio y seco. En este producto la densidad será menor a 1 por no tener aditivos, el alcohol volatiliza.
Picnómetro
Procedimiento Se llena de agua a 20°C y se pesa. Se desocupa el picnómetro se lava varias veces con pequeñas cantidades del destilado, llenándolo llenándolo con el destilado a que debe en encontrarse contrarse a 20°C y volviéndolo a pesar para obtener el peso del destilado. Cálculo de la Gravedad específica Se calcula con la siguiente fórmula:
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CONTROL DEL PRODUCTO TERMINADO (CONTROL DE CONSERVACION DEL PRODUCTO) Objetivo Establecer una metodología para verificar que el producto cumple con los requisitos especificados y la manera como se documentan los resultados. Asegurar que los productos sean liberados por personal autorizado, una vez complementadas satisfactoriamente las verificaciones y pruebas establecidas cumpliendo la documentación correspondiente.
Grado Alcohólico Se lo mide con el alcoholímetro, se coloca la solución en una probeta y se gira el alcoholímetro, evitando que el mismo toque las paredes de la probeta. Obtenemos la concentración en grados Gay Lussac. Grado alcohólico es el volumen de alcohol etílico, (etanol) contenido en 100cm3 de solución, la medición correcta se lleva a 15 °C. El resultado fue alcohol del 96%.
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DETERMINACION DEL GRADO ALCOHOLICO UTILIZANDO EL ALCOHOLIMETRO AL COHOLIMETRO
Acidez Total Por la naturaleza de las bebidas se debe hacer una acidez, total, fija, y volátil, esto debido a la presencia de ácidos fijos y volátiles. vo látiles.
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La acidez total.- Para esta determinación se colocan 250ml de agua destilada hervida y
neutralizada, en un matraz erlenmeyer, añadir 25 ml de muestra y 5 gotas de la solución de fenolftaleína, titular con sosa 0.1 N. Se aplica la siguiente fórmula:
Acidez Fija.Evaporamos a sequedad 25ml de muestra en baño María, colocamos este volumen en un crisol y lo llevamos a una estufa con una una temperatura de 100 °C durante 30 minutos; luego disolvemos el residuo con alcohol neutro, después lo pasamos a un matraz debe contener 250ml de agua destilada adicionamos 5 gotas de fenolftaleína y procedemos a titular. *Se utiliza la misma fórmula para determinar la acidez total. Esla diferencia entre la acidez total y la fija.
Acidez Volátil.Cenizas.- Secar en la estufa a 100° C la cápsula vacía durante 30 minutos, dejar enfriar en el desecador y pesar (m). Luego pesar en la cápsula, con exactitud una cantidad de muestra alrededor de 5 gramos y colocar en un baño maría a ebullición durante 30 minutos. Transferir la cápsula a la estufa y calentar durante 3 horas, luego de este tiempo dejar enfriar la capsula con los sólidos totales en el desecador (m2). Colocar la cápsula con los sólidos totales cerca de la puerta de la mufla abierta, y mantenerla unos pocos minutos para evitar pérdidas por proyección de material, que podría ocurrir si la cápsula se introduce directamente en la mufla. Introducir la capsula en la mufla hasta obtener cenizas libres de partículas de carbón (al cabo de 2 o 3 horas), (m3). Sacar la cápsula, dejar enfriar en el desecador y pesar. Repetir la incineración por periodos de 30 minutos enfriando y pesando hasta peso constante.
Cálculos:
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C= Cantidad de cenizas en el etanol. m= masa de la cápsula vacía, en g.
m3= masa de la cápsula con cenizas. m2= masa de la cápsula con la muestra. El resultado fue 0.8g/100g de muestra húmeda.
DETERMINACION DE CENIZAS CON LA MUFLA
Extracto Seco Pesar la cápsula vacía, previo desecamiento, (m1).Tomar 50ml de muestra, someter a calentamiento para eliminar el agua a una temperatura de 90°C, (m2).
Se expresa en . ES= (20)*(m2-m1) El número 20 de la ecuación se lo obtiene estableciendo la siguiente relación:
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m2= cápsula con muestra m1= cápsula sin muestra
Determinación de Acido Cianhídrico (HCN) Los reactivos para la determinación son: Solución 0.02N de nitrato de plata Solución 0.02N de tiocianato de amonio Amoniaco d= 0.755 gr/ml Acido Nítrico al 10% Solución de alumbre férrico Procedimiento: Colocar en un matraz 100ml de muestra alcalinizada fuertemente con el amoniaco, agregar la solución de nitrato de plata en exceso y anotar el volumen respectivo (precipita), acidular con el acido nítrico y llevar a volumen de 200ml con agua destilada, dejar en reposo y luego filtrar. Tomar 100ml del filtrado, nuevamente acidular con acido nítrico y agregar de 2 -3ml de la solución de alumbre de hierro (indicador), y se procede a titular el exceso de nitrato de plata con la solución de tiocianato de amonio hasta aparición de un color rosado.
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Subproductos y su Aprovechamiento El Dióxido de Carbono CO 2 Al utilizar levadura se produce alcohol y CO 2 mientras que determinados microorganismos producen disolventes y una mezcla gaseosa de H2 y CO2. El rendimiento de CO2 varía con la forma de fermentación. La recuperación y purificación del dióxido de carbono procedente de la fermentación, se diferencia del sistema de absorción, en que la temperatura rara vez excede de 40°C por lo cual no es necesario un enfriamiento especial, y el contenido inicial de CO2 habitualmente es superior al 99.5%; en el proceso tecnológico cuando se cierran los fermentadores para la recuperación de los gases se obtiene un dióxido de carbono c arbono más puro, y el rendimiento por galón de mosto es más alto, aumentando también el rendimiento de alcohol en un 1% por lo menos, debido a la recuperación de alcohol en los lavadores de CO2.
Purificación del Dióxido de Carbono El proceso es el siguiente: El gas procedente de los fermentadores pasa por tres ¨scrubbers¨ (depuradores que se utilizan para limpiar el aire, gases de diversos contaminantes, y partículas de polvo) rellenos con piezas de barro en forma de espiral, y de ellos al gasómetro. El primero de ellos contiene una solución alcohólica débil que actúa como purificador preliminar y separa la mayor parte del alcohol arrastrado por el gas. Los dos siguientes, en el que el medio lavador es agua exenta de aire, separan casi todas las impurezas solubles en el agua. El líquido de lavado se bombea a los destiladores o a los fermentadores para la recuperación de alcohol. El gas procedente del gasómetro se lleva a un lavador que contiene una solución de K 2Cr2O7, para oxidar los aldehídos y alcoholes que acompañan al gas. En el segundo lavador, que contiene ácido sulfúrico se completa la oxidación y se deshidrata el gas. El dióxido de carbono que sale del scrubber de ácido arrastra algo de este, este, que se separa separa en una torre rellena de cok sobre la cual circula una solución de Na 2CO3; al neutralizar el ácido se desprende dióxido de carbono. Antes de llegar al compresor pasa el gas por un lavador con una pequeña cantidad de glicerina que absorbe los productos oxidados y suministra al compresor un gas inodoro. El ácido sulfúrico, es almacenado nuevamente.
Existen otros métodos para purificar el dióxido de carbono como el del, sílica gel; en el cual se separan el agua y los olores del gas parcialmente comprimido, por absorción absorción con gel de sílice, que
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se regenera con aire caliente. El proceso de Backhaus emplea carbón activo para los mismos fines, pero opera con gas sin comprimir. El carbón se regenera calentándolo con gas vapor directo e indirecto y secándolo finalmente por aire air e caliente.
Concentración de CO2 Para la concentración de CO2 se emplean además del carbonato sódico, otros líquidos absorbentes. El carbonato potásico ofrece otras ventajas sobre el sódico, aunque es más costoso. Los amino-alcoholes tienen un mayor poder de absorción de CO2 y una fácil reversibilidad de esta absorción. En particular la monoetanolamina, tiene importancia industrial por su gran poder de absorción de CO2, se emplea en solución acuosa entre el 10 y el 20%. Se utilizan soluciones acuosas de monoetanolamina, para la absorción del CO 2 de los gases de combustión como un paso en la fabricación del CO 2 líquido; en un c aso especial cuando el CO2 ha de separarse de SH2 se emplea una solución acuosa de dietanolamina. En algunos casos soluciones de monoetanolamina y etilenoglicol, operan separando CO2 y deshidratando los gases simultáneamente. El CO2 no se separa por completo de las soluciones de monoetanolamina por ebullición a la presión atmosférica en las instalaciones industriales, quedando un contenido residual de CO 2 después de la regeneración que es aproximadamente de 12g de CO 2 por litro y por cada unidad del tanto por ciento de monoetanolamina que contiene la solución. Siendo necesario aumentar la presión a que se opera hasta unos 3Kg, con el objeto de elevar la temperatura del reactivador hasta unos 145°C; este CO2 residual puede desprenderse casi completamente de las soluciones de monoetanolamina por efecto de la temperatura más alta pues disocia el carbonato de monoetanolamina. En estas condiciones se llega a obtener una separación completa del CO2 y con un rendimiento de la solución de hasta 99gr de CO 2 por litro líquido de lavado. Con las soluciones de carbonato sódico en condiciones ordinarias la recuperación solo será de un medio a los dos tercios por cada 25 g, siendo necesario utilizar un tiempo de contacto entre los gases y la solución de carbonato en el lavador cuatro o cinco veces veces mayor, requiriéndose también más calor para liberar el CO 2 de la solución. Se necesita menos volumen de absorción para la amina que para el carbonato, sódico, pero la recuperación es la misma en uno o en otro caso si la instalación está debidamente proyectada. Las soluciones de monoetanolamina que se emplean para separar el CO 2 del hidrógeno son habitualmente mas concentradas que las utilizadas para recuperar el CO 2 procedente de la combustión.
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En el momento actual, una objeción al empleo de las soluciones de monoetanolamina consiste en su acción corrosiva debida a su oxidación formando glicocola y acido oxálico, compuestos ambos corrosivos para el hierro.
El dióxido de carbono sólido.- Se
fabrica a partir de CO 2 líquido. La instalación de
compresión emplea frecuentemente frecuentemente dos grupos de compresores. Los primarios son maquinas en tres o cuatro etapas que comprimen el gas procedente del gasómetro hasta una presión de 80Kg. (que es la presión de trabajo ideal). Los gases de retorno procedentes de las prensas y de los recipientes de expansión, se recomprimen hasta la citada presión de trabajo en los compresores secundarios que funcionan en dos etapas. El gas procedente del compresor primario pasa a través de un refrigerante y se condensa, ffluyendo luyendo en forma de CO2 líquido al depósito correspondiente. correspondiente. A medida que va siendo requerido requerido por las prensas se hace pasar el líquido por un tanque de expansión donde se disminuye parcialmente la presión (a 40Kg), con el objeto que se verifique el enfriamiento preliminar (0°C). Con este enfriamiento preliminar aumenta el rendimiento de un 25 a un 50%. El gas liberado pasa al segundo compresor en dos etapas, que lo lleva a la presión de 80Kg y luego a un refrigerante para condensarlo de nuevo. El CO2 líquido procedente del tanque de expansión se expande finalmente al entrar a través de una boquilla en la prensa que lleva dos pistones, uno en la parte superior y otro en la parte inferior. El ciclo de funcionamiento de la prensa es muy sencillo. Subido el pistón superior y con el inferior cerrado el fondo de la cámara de expansión, se introduce el CO 2 líquido durante cierto tiempo hasta que se forma bastante nieve. Durante este período el gas formado en la expansión se conduce desde la cámara a los compresores secundarios. Se corta entonces la alimentación del líquido y se deja escapar la presión residual en la cámara de expansión al gasómetro. Una vez llevada a cabo esta operación, baja el pistón superior para comprimir la nieve formando una torta densa que tiene un peso especifico de 1.5 aproximadamente; sube otra vez y entonces baja el pistón inferior sobre el cual descansa el bloque acabado. Descargado el bloque pasa a las mesas de corte y después se envasa y se almacena. En el caso del CO2, se realiza a veces una purificación especial del gas parcialmente comprimido, mediante un lavado con solución de KMnO4 secándolo en una torre con cloruro cálcico o con acido sulfúrico.
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Residuos y su Aprovechamie Aprovechamiento nto En el proceso de producción se emplean tanques en los cuales se lleva a cabo entre otros la preparación del mosto, la fermentación del camote, y el almacenamiento del producto terminado, por tratarse de un producto de consumo humano los requerimientos de higiene de los equipos y de control de calidad son bastante estrictos, es así que estos tanques deben ser lavados con frecuencia generando una alta cantidad de aguas residuales (ricas en materia orgánica) las cuales deben ser tratadas antes de su vertimiento. Este tratamiento trae como consecuencia la generación de lodos. Por otra parte, en la etapa del destilado se acumula en el fondo un líquido rico también en materia orgánica, conocido conocido como ¨vinazas¨; ¨vinazas¨;
por lo tanto tanto es posible posible su
aprovechamiento para la obtención de carbones activados que provienen del tratamiento de los lodos formados. El proceso y parámetros para obtener los lodos es el siguiente:
Parámetros para la obtención de lodos activados Parámetros Operacionales Hay unos parámetros operacionales que son característicos del proceso y cuyos rangos se deben respetar para mantener un óptimo rendimiento, son parámetros que se fijan en el diseño de la planta: Carga Másica.- Es la relación entre la carga de materia orgánica que entra en el reactor biológico al día y la masa de microorganismos existentes en el mismo. Edad del Fango.- Es la relación entre la masa de fangos existente en la cuba de aireación y la masa de fangos purgados por unidad de tiempo, días normalmente. Según la edad del fango se tendrá un cultivo más o menos estable estable con mayor o menor capacidad de degradar el DBO. Carga Volumétrica.- Es la relación entre la masa de materia orgánica que entra en el reactor, por unidad de tiempo, y el volumen de la cuba. Rendimiento de la Depuración.- Es la relación entre la masa de la materia orgánica eliminada, y la del influente que entra en el reactor biológico.
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Parámetros de Control Se basa en la evaluación y actuación sobre determinados factores relacionados entre sí: Cantidad de Fangos que hay que mantener en el proceso respecto a la Carga Orgánica
Entrante Para conseguir los rendimientos deseados es fundamental mantener una carga másica determinada, controlando los Kg de DBO 5 que entran en el tratamiento y la concentración concentración de sólidos en suspensión en el licor mezcla en la cuba. Decantabilidad de los Fangos en el Clarificador
La decantabilidad puede controlarse mediante el índice volumétrico de fangos o IVF. Tiempo de Permanencia del Fango Activo en el Decantador Secundario.
El fango del decantador debe extraerse tan pronto como se forme la manta de fangos, cuyo espesor se recomienda que este comprendido entre 0.3 -1m, esto se controla con el disco Secchi Concentración de Oxígeno Disuelto en la Cuba de Aireación.
La aportación de O 2 a la cuba debe ser suficiente para que los microorganismos puedan respirar y oxidar la materia orgánica, y debe regularse en función de la carga orgánica que llegue a la cuba.
Lodos Activados Definición.- Los lodos son los productos resultantes de procesos de tratamiento, que se aplican a las aguas residuales, son una fuente potencial de materia orgánica, y energía, si no se le da un adecuado manejo representan un grave problema. El lodo extraído y producido en las operaciones y procesos de tratamientos de aguas industriales generalmente suele ser un líquido, o líquidos semisólidos, en una proporción del 0.25 al 12% promedio. El lodo es por mucho el constituyente de mayor volumen eliminado en los tratamientos. Los lodos separados en el sedimentador primario y aquellos producidos en el tratamiento biológico, deben ser estabilizados, espesados y desinfectados antes de ser retirados al sitio de tratamiento. A continuación se analizan los procesos que se utilizan para reducir el contenido de agua, y materia orgánica del lodo.
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Estabilización del Lodo La estabilización del lodo se lleva a cabo para reducir la presencia de patógenos, eliminar posibles olores desagradables, reducir o eliminar su posible potencial de putrefacción. La supervivencia de microorganismos patógenos y la proliferación de olores en el lodo se producen cuando se permiten que los microorganismos se desarrollen sobre la fracción orgánica del mismo. Los medios de estabilización más eficaces para eliminar el desarrollo de estas condiciones son: La reducción biológica del contenido de materia volátil; la oxidación química de la materia volátil, la aplicación de calor con el objeto de desinfectar o esterilizar el lodo. Las técnicas de estabilización de lodos más recurridas son: la digestión anaerobia, la digestión aerobia, la estabilización con cal.
Digestión Anaerobia La digestión anaerobia es uno de los procesos más antiguos empleados en la estabilización de lodos. En este proceso se propicia la degradación de materia orgánica contenida, en ausencia de oxigeno molecular. En el proceso de digestión anaerobia, la materia orgánica contenida en la mezcla de lodos primarios y secundarios se convierte en metano y CO 2. . El proceso se lleva a cabo en un reactor completamente cerrado. Los lodos se introducen en el reactor de forma continua e intermitente, y permanecen en estos tanques durante periodos de tiempo considerable. Así se obtiene un lodo estabilizado.
Tipos de Digestores Anaerobios Los dos tipos de digestores más empleados empleados son los de alta y baja carga. En el proceso de de digestión de baja carga, no se suelen calentar ni mezclar el contenido del digestor, los tiempos de retención varían entre 30 y 60 días. En los procesos de digestión de alta carga el contenido del digestor se calienta y se mezcla completamente. El lodo se mezcla mediante recirculación de gas, mezcladores mecánicos, bombeo o mezcladores con tubos de aspiración y se calienta para optimizar la velocidad de digestión. El tiempo de retención generalmente generalmente es menor a 15 días. La combinación de estos procesos se conoce como proceso de doble etapa. El primer tanque se utiliza para la digestión y se equipa con dispositivos para mezclado. El segundo tanque se utiliza para el almacenamiento y concentración del lodo digerido y para la formación de un sobrenadante clarificado.
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Aprovechamiento de Lodos Una vez obtenidos los lodos, (residuos industriales con alto contenido de carbono) se lo puede procesar para obtener carbones activados. El proceso es el siguiente: Una vez recolectados los lodos de la planta, son sometidos a un secado para eliminar el exceso de humedad y posteriormente se lleva a cabo la activación física, que se realiza en dos etapas. La primera de estas, llamada carbonización, consiste en el calentamiento de la materia prima, bajo una atmosfera inerte, por ejemplo de gas nitrógeno, que no reacciona con el material carbonáceo. Durante esta fase se remueven remueven las especies no arbonáceas y se produce una masa fija de carbono conocida como char. En la segunda fase de este método, llamada activación física, se le da la estructura porosa a la char, convirtiéndola en un carbón activado. En esta fase, se utiliza como gas de arrastre bien sea vapor de agua o dióxido de carbono. El rango de temperaturas empleadas para la activación física oscila entre los 600 y los 1.100°C. Otro aprovechamiento que se puede tener de este material, es como restaurador de suelos degradados. Estos fangos tienen altos contenidos de nitrógeno, fósforo y potasio que mejoran las propiedades de la tierra además de incrementar la población microbiana que favorece la transformación de la materia orgánica. Los suelos agrícolas y forestales sufren un desequilibrio en el mantenimiento de niveles estables de materia orgánica debido a diversas razones: producción intensiva, uso de fitosanitarios, deforestaciones irracionales, incendios forestales, etc.; ocasionando una disminución de la fertilidad natural del horizonte superficial, más acentuada en regiones con poca producción de biomasa, como consecuencia de ello se presentan problemas ambientales, tales como mayor erosión, poca infiltración, menor capacidad de almacenamiento del agua, dificultad para el desarrollo radical y deficiente en poblaciones microbianas benéficas. En este sentido el uso de lodos como fuente de materia orgánica mejora tanto las propiedades físicas como químicas del suelo agrícola, en cuanto a incrementos en los niveles de materia orgánica, disminución de la densidad aparente, mayor formación, estabilidad de agregados, y en el incremento en el tamaño de poros. La aplicación en las zonas forestales puede acortar el tiempo de aprovechamiento de la madera y de obtención de productos forestales, debido a que aceleran los ciclos de crecimiento de los arboles especialmente en suelos con productividad marginal.
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En los suelos erosionados se determinan las dosis adecuadas de biosólidos, que deben agregarse a fin de mejorar las condiciones de la tierra y permitir que los cultivos eleven su productividad; con ello los lodos son aprovechados de manera ecológica. De las plantas tratadoras se se envían los lodos en camiones de volteo a las hectáreas donde se colocarán. El material debe dejarse secar aproximadamente 8 días, tiempo tiempo tras el cual se incorpora a la tierra mediante el arado mecánico. Se deben realizar controles de metales pesados como el plomo, el cadmio, cromo, zing, y níquel, tanto en los lodos como en las zonas de sie siembra mbra deben vigilarse constantemente para evitar cualquier aumento en la toxicidad de los cultivos. La posibilidad de contaminar suelos y aguas subterráneas constituye la principal limitante, de ahí que su uso no puede ser indiscriminado sin una adecuada planeación y supervisión. Como resultados positivos se ha observado que estos fangos incrementan la altura de las plantas y el tamaño de los frutos.
Vertidos y su Tratamiento Acondicionamiento del agua y Tratamiento de las Agua Residuales Métodos para Acondicionar el Agua.- La purificación y el ablandamiento del
agua
pueden realizarse por diferentes procedimientos, el uso al que está destinada determina el tratamiento a seguir. Ablandamiento es el término aplicado a aquellos procedimientos encaminados a eliminar o reducir la dureza del agua. El termino purificación para diferenciar este proceso del anterior, se refiere generalmente a la eliminación de la materia orgánica y de los microorganismos del agua.
Proceso de Ablandamiento por Zeolitas.- El método más importante para ablandar el agua es el de las zeolitas o sistema de intercambio de cationes. Zeolita es la denominación que se aplica a una clase de silicatos de alúmina, hidratados, que contienen iones fácilmente intercambiables, como el sodio y el potasio. Durante el proceso de ablandamiento los iones Ca y Mg son separados del agua dura por la zeolita, remplazándose por los iones Na. Cuando la zeolita se ha transformado totalmente en compuestos de calcio y magnesio, se regenera tratándola con un exceso de solución salina, restaurándose la zeolita sódica. La ecuación típica de esta forma de ablandamiento es: Na2Ze + Ca (HCO3)2
CaZe +2NaHCO3
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Ze representa una zeolita. En la regeneración la reacción es: CaZe + 2NaCl (exceso)
Na2Ze+CaCl2
El aparato en donde se lleva a cabo el proceso consiste en un gran tanque cilíndrico cerrado, en donde se coloca la zeolita sobre grava clasificada por tamaños. A través del tanque se hace circular el agua que va ha ser ablandada. Como aparatos auxiliares figuran los tanques de almacenamiento de la sal muera y de la sal. El lavado y la regeneración pueden verificarse automáticamente o de modo manual. Estos ablandadores se instalan en las conducciones de agua y operan a la presión de agua que sea necesaria. Como la capa de zeolita ejerce también una acción filtrante, cualquier sedimento procedente del agua o de la sal ha de ser lavado mediante un contralavado eficaz. Esta operación pone en suspensión a la zeolita y la vuelve a clasificar hidráulicamente. El agua procedente del tratamiento por zeolita tiene una dureza prácticamente igual a cero. En los casos en que el agua es muy dura conviene tratarla previamente por el método de la cal y seguir el tratamiento con la zeolita. El método de la cal elimina la dureza de bicarbonatos, bicarbonatos, mientras que el tratamiento por zeolitas intercambia los iones Ca y Mg con los iones Na. Comercialmente se emplean dos tipos de zeolitas (1) un producto tratado, estabilizado y grueso derivado de la arena verde natural (glauconita), que tiene una capacidad para el intercambio de bases de 105.000 a 175.000 granos de dureza de carbonato cálcico por m 3 y (2) las diversas zeolitas sintéticas que no son tan gruesas, pero que tienen más capacidad para el intercambio de 3
bases, el cual llega a ser de 280.000 a 420.000 granos por m . La ventaja de los ablandadores de zeolita consiste en que resultan cómodos y suministran un agua de dureza cero sin necesitar atención ni regulación, aun aunque que el agua varíe de dureza de un día a otro, mientras no hayan de ser regenerados.
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Método de Desionización o Desmineralización Son materiales sintéticos para el intercambio de iones que eliminan por completo las sales disueltas en el agua ordinaria, son una generalización del método de la zeolita; estos productos pueden dividirse en dos clases: de intercambio de catión y de intercambio de anión. Intercambio de catión.- Son en su mayor parte de origen orgánico y pueden subdividirse en materiales orgánicos naturales sulfonados, como carbón de piedra, cok, carbón de madera, lignito y virutas de madera. Intercambio de anión.- Son resinas orgánicas sintéticas que contienen grupos sulfónicos activos, y derivados con mucha frecuencia de las resinas de fenol-formadehido o de poliestireno. Estos productos contienen un ion hidrogeno intercambiable y pueden utilizarse para eliminar todos los cationes según la ecuación siguiente: Ca (HCO3)2+ 2HSO3R
Ca (SO3R)2 +2CO2+2H2O
En este caso el acido formado H2CO3 se descompone y puede ser eliminado fácilmente. En el caso de los bicarbonatos de magnesio y de sodio tendría lugar una reacción análoga. Los sulfatos y cloruros reaccionan de la siguiente forma: CaSO4 + 2HSO3R
Ca (SO3R)2+H2SO4
NaCl + HSO3R
NaSO3 R+ HCL
Estos intercambiadores de catión poseen una capacidad considerable para el intercambio, llegando a 560.000 granos por m3 El agua acida resulta inconveniente para la mayor parte de las aplicaciones, por ello se debe neutralizar el efluente del tratamiento de intercambio de catión, o, en caso de requerirse la desmineralización se hace pasar a través de un material de intercambio de anión son, por lo general resinas básicas, productos de la condensación de aminas con formaldehido. Las reacciones, incluída la regeneración puede representarse así: R`2NR``+HCL
R`2N (HCL) R´´
2R`2 N (HCL) R´´+Na3CO3 (exceso)
2R`2NR``+2NaCl+H2O+CO2
El radical R` puede ser hidrogeno.
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Este tratamiento doble desioniza el agua por completo. Los aparatos necesarios para la aplicación de los intercambiadores de anión y de catión son muy similares a los que se utilizan en el método de ablandamiento por zeolitas, teniendo teniendo en cuenta que es preciso un un material antiácido. Si se emplean los dos tipos de intercambiadores se necesitan dos cámaras, una para cada etapa.
Las resinas de intercambios de iones están compitiendo con la destilación como medio para purificar el agua debido a su capacidad para desionizarla, sin limitarse únicamente a ablandarla. La composición final del agua después del tratamiento en dos etapas difiere algo del agua original. or iginal. En la siguiente tabla se presenta un análisis medio del efluente. Expresado en Ca CO3 en ppm Dureza Total
0-2
Alcalinidad respecto al naranja de metilo
1-6
Cloruros
0-4
Sulfatos
0-3
Co2 libre en ppm
5-10
ANALISIS DEL EFLUENTE PROCEDENTE DEL TRATAMIENTO DE INTERCAMBIO DE ION EN DOS ETAPAS
Aparte del método de intercambio de ion en dos etapas, solamente existe otro procedimiento para eliminar todos los iones del agua: la destilación. Tanto el agua destilada como el agua desionizada deben manejarse en tuberías especiales para evitar que el agua blanda disuelva pequeñas cantidades de metal contaminándose con ellas. Se está utilizando tubos de aluminio y de cloruro de polivinilideno para la conducción de agua pura.
Acondicionamiento con Fosfatos.-
Se añaden al agua normalmente fosfatos mono
sódicos, disódico, y trisódico para precipitar todos los iones duros en forma de lodos de fosfatos blandos, fácilmente separables. El hexametafosfato sódico ablanda igualmente el agua, pero en lugar de precipitar los iones duros forma complejos solubles con los iones Ca, Mg, Fe y Al, secuestrándolos para evitar que formen incrustaciones o jabones insolubles, siempre que el fosfato se halle en exceso y que el agua no esté demasiado caliente, el sulfato posee también la valiosa propiedad de dispersar los jabones insolubles previamente formados.
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Eliminación de la Sílice.- La
sílice disuelta no se elimina por ninguno de los métodos
corrientes de ablandamiento de agua, constituye una impureza muy inconveniente en el agua de calderas de alta presión por formar unas incrustaciones muy tenaces. Se puede eliminar la sílice por absorción con hidróxido férrico precipitado a partir de sulfato férrico y cal.; sin embargo la absorción con magnesia o con hidróxido magnésico parece ser preferible por tener mayor capacidad de absorción y no aumentar la cantidad de sólidos disueltos. Esta eliminación puede llevarse a cabo conjuntamente con otras etapas del acondicionamiento, como el ablandamiento por la eliminación de la turbidez.
Desgasificación.- Es necesario eliminar el oxigeno del agua con el objeto de acondicionarla para que resulte adecuada para fines industriales, resultando en cambio, esta eliminación innecesaria cuando se trata de aguas urbanas. El oxigeno disuelto acelera la corrosión en muchas reacciones, dependiendo de las condiciones. Un ejemplo típico es la corrosión del hierro por el agua, acelerada por el oxigeno, en medio alcalino o neutro. El hierro en contacto con el agua ejerce una cierta presión de disolución e inicia la oxidación, o reacción anódica: Fe(s)
Fe ++ (aq)+2e
El agua saturada de ordinario con aire a 10°C
contiene 8cm3 de oxigeno por litro,
aproximadamente. Este oxigeno se elimina haciendo caer el agua en forma de cascada o pulverizándola sobre una serie de bandejas contenidas en un tanque. Durante la circulación del agua hacia la parte inferior se limpia con el vapor que sube. Generalmente un generador de calor con alimentación de agua tipo regadera, hace bajar el contenido de oxigeno disuelto por debajo de 0.3cm3 por litro. Esta cantidad c antidad ya muy pequeña puede eliminarse químicamente combinándola con un aceptor como el sulfito sódico: O2 +2Na2 SO3
2 Na2SO4
Esta desoxigenación completa resulta necesaria para evitar la corrosión en las calderas modernas, que funcionan a temperaturas y presión altas. al tas.
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Legislación Aplicable Materias Primas
Según el Código Alimentario (Boletín Oficial del Estado). En el Capitulo XIX 3.19.00
Tubérculos y derivados. Sección 3a Otros Tubérculos y sus derivados 3.19.19 (pág. 13.) Agua, Real Decreto 140/2003.
Aditivos
Enzimas, Reglamento No 1332/2008
Reglamento (CE) N 1331/2008. Procedimiento de autorización común para los aditivos, aditivos, las enzimas y los aromas alimentarios.
Instalaciones Industriales
Decreto 3288/1974. Según el Código Alimentario (Boletín Oficial del Estado).corresponde
el Apéndice 2 (pág. 308.) Producto Terminado
Según el Código Alimentario (Boletín Oficial del Estado). Capitulo XXX Bebidas Alcohólicas.
Sección 6.a Alcohol 3.30.19 y como Alcohol destilado 3.30.21 (pág. 249.)
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