obtencion de una bebida alcohólica a partir de la fermentación del mango de azucar 26 abril
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OBTENCIÓN DE UNA BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE LA
FERMENTACIÓN DEL MANGO DE AZUCAR (Mangifera Indica L)
RUBEN DARIO CANRO FARIAS
JEISSON FERNANDO CRUZ MENDOZA
VILMA ROCIO CASTAÑEDA ESPÍNOSA
JENNY ANDREA PERALTA BARRETO
ALEXANDRA MONTEALEGRE TOVAR
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA
CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL
TECNOLOGÍA EN QUÍMICA APLICADA A LA INDUSTRIA
BOGOTÀ, D.C.
2011
OBTENCIÓN DE UNA BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE LA
FERMENTACIÓN DEL MANGO DE AZÚCAR (Mangifera Indica L)
RUBEN DARIO CANRO FARIAS
JEISSON FERNANDO CRUZ MENDOZA
VILMA ROCIO CASTAÑEDA RODRIGUEZ
JENNY ANDREA PERALTA BARRETO
ALEXANDRA MONTEALEGRE TOVAR
Trabajo soporte del proyecto de formación – C.G.I.
Qco. Alex Ricardo Silva Olaya
Qco. Rosben Ruiz Molano
Ing. Qco. Henan Emanuel Cabarcas Cely
Lic. Qco. Giovanny Enrique Forero Castañeda
Mic. Bio. Etna Milena Sánchez Castelblanco
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA
CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL
TECNOLOGÍA EN QUÍMICA APLICADA A LA INDUSTRIA
BOGOTÀ, D.C.
2011
Contenido GLOSARIO .............................................................................................................. 6
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 8
JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................... 9
OBJETIVOS ........................................................................................................... 12
OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 12
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 12
1. IDENTIFICACIÓNDEL PRODUCTO QUÍMICO DE INTERÉS INDUSTRIAL . 13
1.1 ESTADO DEL ARTE................................................................................. 13
1.1.1 Descripción de la materia prima ......................................................... 14
1.2. LISTADO DE ANÁLISIS DE LABORATORIO ............................................. 14
1.2.1 Análisis de la materia prima; Mango de azúcar ..................................... 14
1.2.2 Análisis al producto terminado; Vino de mango ..................................... 15
1.3. DIAGNOSTICO ANÁLISIS DOFA DEL PROYECTO DE FORMACIÓN...... 17
2. ESTABLECIMIENTO DE LAS ACTIVIDADES PARA LA EJECUCIÓN DE LOS
ENSAYOS Y EL PROCESO QUÍMICO. ................................................................ 18
2.1 PLANEACIÓN ESTRATÉGICA ................................................................ 18
2.1.1 Misión ................................................................................................. 18
2.2 MANUAL DE CALIDAD ............................................................................ 19
2.3 PLAN DE MUESTREO DE MATERIA PRIMA Y PRODUCTO
TERMINADO.(MUESTREO) .............................................................................. 20
2.4 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y ORGANIGRAMA DEL PROYECTO
(SUPERVISAR PLANTAS)................................... ¡Error! Marcador no definido.
3. MATERIALES, INSUMOS Y EQUIPOS. ......................................................... 23
3.1 IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS DE ANÁLISIS
QUÍMICO. (MATRIZ DE LOS MISMOS, ALISTAMIENTO) (INFORME DE
RECONOCIMIENTO DEL LABORATORIO, VERIFICACIÓN DE BALANZAS Y
MANEJO DE MATERIAL- INFORME DE MANEJO DE MONTAJES Y
CALIBRACIÓN DE MATERIAL VOLUMÉTRICOANEXO). ................................ 23
3.2 CARACTERIZACIÓN DE EQUIPOS DE ANÁLISIS QUÍMICO
(ASEGURAR)(DESCRIPCIÓN DE LOS MISMOS) (INSTRUCTIVOS DE
ENSAYO, INSTRUCTIVOS DE MANEJO DE EQUIPOS BÁSICOS DE
LABORATORIO, INFORME DE VERIFICACIÓN DE FUNCIONAMIENTO DE
EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE ANÁLISISANEXO) ..................................... 24
3.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DEL
PRODUCTO QUÍMICO (A NIVEL EXPERIMENTAL) ........................................ 31
3.3.1 Diagrama de flujo del proceso químico (Flujograma) ......................... 33
3.3.2 Diagrama de bloques y balance de materia del proceso químico ...... 37
3.3.3 Descripción de especificaciones técnicas de equipos para el proceso
en planta. ........................................................................................................ 38
4. EJECUCIÓN DE ENSAYOS Y ANÁLISIS FÍSICOS, QUÍMICOS Y
MICROBIOLÓGICOS ............................................................................................ 41
4.1 DOCUMENTOS PARA ESTABLECER EL PLAN DE CALIDAD
(FORMATOS DILIGENCIADOS CON LA INFORMACIÓN OBTENIDA AL
IMPLEMENTAR EL PLAN DE CALIDAD EN EL LABORATORIO QUÍMICO Y
PLANTA DE PRODUCCIÓN DEL PROYECTO EN DESARROLLO. (ANEXOS)
¡Error! Marcador no definido.
4.2 PLAN DE MANEJO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS GENERADOS EN
EL PROCESO QUÍMICO(ANEXO DE REGISTRO DE CLASIFICACIÓN DE
DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS GENERADOS EN LOS ENSAYOS.
ALISTAMIENTO) ................................................................................................ 41
4.3 .DESCRIPCIÓN DE TOMA DE MUESTRA (REGISTROS DEL PROCESO
DE TOMA DE MUESTRAANEXO) ..................................................................... 44
4.4 REFERENCIA DEL PRINCIPIO DE ANÁLISIS (ANEXOINSTRUCTIVOS
DE ENSAYO) ..................................................................................................... 45
4.5 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOSQUÍMICOS CUALITATIVOS (cálculos
informe) ................................................................ ¡Error! Marcador no definido.
4.6 PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS PARA MODIFICACIÓN Y ANÁLISIS
QUÍMICOS CUANTITATIVOS DE LA MATERIA PRIMA; EVALUANDO LA
CALIDAD DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS. ¡Error! Marcador no definido.
4.7 DESCRIPCIÓN DEL AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DEL
MICROORGANISMO ......................................................................................... 46
4.8 RUTA BIOQUÍMICA PARA LA OBTENCIÓN DEL METABOLITO ........... 47
4.9 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO ................ 47
4.10 DESCRIPCIÓN OBTENCIÓN, SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN, DEL
METABOLITO DE INTERÉS. ............................... ¡Error! Marcador no definido.
5. IMPLEMENTACIÓNDEL PROCESO QUÍMICO Y/O BIOTECNOLÓGICO
TENIENDO EN CUENTA CONTROL DE ENSAYOS Y SUPERVISIÓN DE
VARIABLES. .......................................................................................................... 50
5.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CON DIAGRAMA PFD ......................... 50
5.2 PLAN DE PRODUCCIÓN DEL PROCESO QUÍMICO(ANEXO) ........¡Error!
Marcador no definido.
5.3 PROGRAMA DE SUPERVISIÓN DEL PROCESO QUÍMICO QUE
IDENTIFIQUE LAS ÁREAS Y PERSONAL RESPONSABLE DE CADA UNA DE
LAS ACTIVIDADES (FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE
INFORMACIÓN DEL PROCESO QUÍMICO ANEXOS) ..................................... 51
5.4 DESCRIPCIÓN DE LA INSPECCIÓN Y SUPERVISIÓN DEL PROCESO
¡Error! Marcador no definido.
6. EVALUACIÓN Y MONITOREO DEL PROCESO QUÍMICO ........................... 51
6.1 PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE CONTROL DE
CALIDAD DEL PROCESO QUÍMICO .................. ¡Error! Marcador no definido.
6.2 DESCRIPCIÓN DE NO CONFORMIDADES O CORRECCIONES
RESULTANTES DE LA EVALUACIÓN .............................................................. 51
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 53
ANEXOS .................................................................. ¡Error! Marcador no definido.
GLOSARIO
Ápice: este término expresa el extremo superior o punta (del latín apex, con el
mismo significado) de la hoja, del fruto, etc. El adjetivo apical se puede aplicar a
flores, frutos, con el significado del más distal. Distal, a su vez, es lo que se sitúa
hacia el extremo opuesto a la base o parte basal del órgano en cuestión.
Pedúnculo: Rabillo de la hoja, flor o fruto con que se une al tallo.
Propiedades organolépticas: Las propiedades organolépticas son el conjunto de
descripciones de las características físicas que tiene la materia en general, según
las pueden percibir nuestros sentidos, por ejemplo su sabor, textura, olor, color. Su
estudio es importante en las ramas de la ciencia en que es habitual evaluar
inicialmente las características de la materia sin instrumentos científicos.
Parámetro: Para las matemáticas, un parámetro es una variable que permite
identificar, en una familia de elementos, a cada uno de ellos mediante su valor
numérico.
Analito: En química analítica un analito es el componente (elemento, compuesto o
ion) de interés analítico de una muestra. Son especies químicas cuya presencia o
concentración se desea conocer. El analito es una especie química que puede ser
identificado y cuantificado, es decir, determinar su cantidad y concentración en un
proceso de medición química, constituye un tipo particular de mensurando en la
metrología química.
Metabolito: un metabolito es el producto final utilizada o producida durante el
metabolismo, es decir es el producto final o producto de interés.
Metabolismo: el metabolismo puede definirse como la suma de todas las
reacciones químicas que ocurren en el organismo viviente. En forma colectiva,
tales reacciones se encargan de mantener la viabilidad del organismo.
Coloide: un coloide se define como una partícula lo suficientemente pequeña
como para experimentar movimiento browniano pero a la vez mucho más grande
que las moléculas del medio en que se encuentra.
Residuo: Residuo es definido (por la Ley 42/1975) como todo material resultante
de un proceso de fabricación, transformación, utilización, consumo o limpieza,
cuando su poseedor o productor lo destina al abandono.
También residuo se define como el producto de desecho sólido, liquido y gaseoso
generado en actividades de producción y consumo, que ya no poseen valor
económico por la falta de tecnología adecuada que permita su aprovechamiento o
por la inexistencia de un mercado para los posibles productos a recuperar (OCDE)
Patógeno: El término patógeno procede de la unión de dos palabras: patos que
significa “enfermedad” y geno que se traduce como “engendrar”.
Un patógeno o agente biológico es aquel elemento o medio capaz de producir
algún tipo de enfermedad o daño en el cuerpo de un animal, un ser humano o un
vegetal, cuyas condiciones estén predispuestas a las ocasiones mencionadas.
Esterilización: La esterilización es un método de control del crecimiento
microbiano que involucra la eliminación de todas las formas
de vida microscópicas, incluidos virus y esporas, la temperatura utilizada para la
destrucción de los mismos, es de 100 °C en adelante. Es un término absoluto que
implica la pérdida de la viabilidad mediante la destrucción de todos
los microorganismos contenidos en un objeto, área específica o sustancia,
acondicionando de tal modo la posterior propagación o contaminación a otros
objetos o al medio ambiente.
Micronutrientes: los micronutrientes son aquellos nutrientes que suministran la
mayor parte de la energía metabólica del organismo. Los principales
son glúcidos, proteínas, y lípidos ya que se requieren en grandes cantidades.
Micronutrientes: Se conoce como micronutrientes a aquellas sustancias que el
organismo de los seres vivos necesita en pequeñas dosis. Son indispensables
para los diferentes procesos bioquímicos y metabólicos de los organismos vivos y
sin ellos morirían. Desempeñan importantes funciones catalizadoras en el
metabolismo, al formar parte de la estructura de numerosas enzimas.
INTRODUCCIÓN
En el siguiente documento se darán a conocer los procesos y procedimientos para
la obtención de una bebida alcohólica, todo esto se realizo con el fin de
aprovechar parte de la producción nacional de mango de azúcar que no se utiliza.
El fruto y el agua para consumo humano fueron las materias primas que se
utilizaron para la elaboración del vino, a las cuales se le realizaron ensayos
físicos - químicos para su caracterización y validación frente a los datos
reportados en las normas estandarizadas.
Así mismo, se incluye la identificación y el aislamiento del microorganismo que se
implemento en el proceso de fermentación, además la propuesta a nivel planta
piloto que contiene las operaciones unitarias, balance de materia y energía,
equipos (bandas transportadoras, escaldadora, despulpadora, fermentadores, filtro
prensa, filtro centrifugo, embotelladora y pasteurizador), que se requieren para
una producción semanal de 500 litros de vino de mango.
JUSTIFICACIÓN
El proyecto de formación SENA nace con el fin de innovar en el mercado con una
bebida alcohólica con sabor a mango, para ello se determinaron las diferentes
especies de mango, donde se eligió como materia prima el mango de azúcar
Mangifera Indica L, el cual presenta 14,8% en carbohidratos totales y
características organolépticas que lo hacen atractivo para el proceso fermentativo,
en la obtención del vino de mango.
Este fruto tropical se produce en muchos países del mundo ubicando a Colombia
en la octava posición con 165.000 toneladas anuales según el Plan Frutícola
Nacional PFN. Siendo los departamentos de Tolima, Cundinamarca, Magdalena,
Bolívar y Antioquia los mayores productores de este fruto.
Del total de estas toneladas solo se aprovecha el 44% el cual se utiliza en la
fabricación de jugos, salsas, conservas, mermeladas y jaleas, se pierden entonces
alrededor de 75.000 toneladas anuales que corresponden al 66%.Por esta razón
el mango de azúcar Mangifera Indica L se hace ideal para la obtención de la
bebida alcohólica, vino de mango. Por medio de este proyecto se va a aprovechar
la sobreproducción nacional de este fruto, ofreciendo un producto de alta calidad
en un mercado tan competitivo como lo es la industria licorera. Lo anterior se
implementa por medio de un proceso químico donde se transforma la materia
prima el cual se denomina fermentación alcohólica.
RESUMEN
La obtención de una bebida alcohólica a partir de la fermentación del mango de
azúcar (Mangifera Indica L) es un proyecto que busca aprovechar la
sobreproducción nacional del mango de azúcar e implementarla en un proceso de
fermentación obteniendo como producto final un vino de mango.
El proyecto inicia con la identificación de las materias primas, las cuales son el
mango de azúcar y agua para consumo humano, y su posterior caracterización por
medio de referencias teóricas que fueron corroboradas mediante análisis
físico – químicos realizados en el laboratorio.
En la transformación de la materia prima se implementa un proceso químico
biotecnológico, en este caso la fermentación alcohólica, la cual implica el
aislamiento del microorganismo (levadura), posterior identificación macroscópica y
microscópica y por medio de pruebas bioquímicas la verificación de que dicha
levadura metaboliza azucares reductores produciendo etanol, lo cual la hizo apta
para el proyecto.
La elaboración de vino de mango inicia con la recepción y selección de la fruta,
que a continuación es sometida a un pre tratamiento que consta de un lavado,
escaldado, descortezado, despulpado, licuado y dilución para la adecuación del
sustrato. Este sustrato es inoculado con la levadura previamente aislada para que
en este punto se inicie formalmente la transformación de la materia prima,
controlando variables como temperatura, pH y agitación constante durante un
periodo de 8 días.
Al terminar la fermentación se continua con la purificación de la bebida fermentada
por medio de una filtración, clarificación y filtración centrifuga con lo cual se
elimina la mayor cantidad de fibra, biomasa y sólidos suspendidos presentes en el
fermento.
De esta manera se obtiene una bebida alcohólica de color amarillo brillante, el
proceso finaliza con el embotellado y pasteurizado de la bebida alcohólica
asegurando que el producto final cumpla con estándares de calidad.
ABSTRACT
The obtainment of a alcoholic drink from fermentation of sugar’s mango (Mangifera
Indica L) is a project that search take advantage of the national overproduction of
sugar’s mango and implement it in a process of fermentation obtaining as end-
product mango’s wine.
The project starts with the identification of raw materials, which are sugar’s mango
and water to human consumption, and its’s further characterization by means of
theoretical references that was corroborated through physico-chemical analysis
made in laboratory.
In the transformation of raw materials is implement a biotechnological chemical
process, in this case the alcoholic fermentation, which implies the isolation of
microorganism (yeast), later macroscopic and microscopic identification and
through biochemical tests the verification of such yeast metabolized reducting
sugars producing ethanol, which made it suitable to project.
The elaboration of mango’s wine starts with the reception and selection of the fruit,
that below is subjected to a pretreatment that has a washing, scalding, debarking,
pulping, liquefied and dilution to adaptation of substratum. This substratum is
inoculated with the yeast previously isolation to that at this point start formally the
transformation of raw material, controlling variables like temperature, pH and
constant agitation during a period of 8 days.
At end of fermentation is continued with the purification of fermented beverage
through of a filtration, clarification, and centrifugal filtration whereupon is removed
the highest amount of fiber, biomass and suspended solids that is present in the
ferment.
Of that way is obtained a alcoholic beverage of brilliant yellow color, the process
end with the bottling and pasteurized of beverage, ensuring that the end-product
comply with quality standards.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Obtener productos químicos de interés industrial de manera más limpia y sostenible, manteniendo los estándares de calidad mediante la implementación de procesos químicos modificados y/o la aplicación de la biotecnología en procesos químicos industriales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-Identificar el producto de interés industrial a obtener -Definir el proceso químico o biotecnológico a implementar -Identificar y evaluar las variables de proceso susceptibles de ser modificadas -Efectuar las modificaciones al proceso y ejecutar el proceso modificado -Caracterizar el producto obtenido -Evaluar las modificaciones implementadas
1. IDENTIFICACIÓNDEL PRODUCTO QUÍMICO DE INTERÉS INDUSTRIAL
Cumpliendo con el objetivo principal y los lineamientos del proyecto establecidos
por el SENA, el producto químico de interés industrial a obtener es una bebida
alcohólica que se produce a partir de la fermentación de frutas de interés nacional,
para fines de este proyecto, al fruta elegida como materia prima es el mango de
azúcar, cuya fermentación tiene como producto final una bebida alcohólica con
sabor a mango o vino de mango.
ESTADO DEL ARTE
Colombia es un país rico en especies frutales, entre las que se encuentra el
mango de azúcar (Mangifera indica L), con una producción anual de 165000
toneladas, siendo los departamentos de Tolima, Cundinamarca, Bolívar,
Magdalena y Antioquia los mayores productores de este fruto. Según el DANE y el
plan Frutícola Nacional PFN tan solo se aprovecha el 44% del total de ellas; en la
industria se utiliza para la fabricación de jugos, salsas, conservas, mermeladas y
jaleas, así que esta fruta no es aprovechada en la industria licorera nacional.
Al realizar una consulta sobre la posibilidad de producir una bebida alcohólica a
partir de la fermentación del mango de azúcar se encontró que en Australia existe
una empresa dedicada a la producción de una gran variedad de bebidas
alcohólicas con sabor a mango a partir de su fermentación. El nombre de esta
empresa es Golden Drop la cual lleva 25 años en la producción de vinos de
mango, contando con sus propias plantaciones de fruta. Los productos que han
logrado desarrollar incluyen el vino seco, medio, dulce y espumoso y otros licores
con la combinación de diversas frutas.
En Australia occidental también se ha trabajado en la producción de vino de
mango de manera tradicional, donde se han obtenido resultados positivos a partir
tanto de la fruta picada como del jugo de mango.
1.1.1 Descripción de la materia prima
El mango de azúcar (Mangifera Indica L) de la familia Anacardiaceae es originario
del Asia tropical y ha sido plantado a través de todo el trópico. Proviene de un
árbol de copa redondeada y muy densa con hojas verdes y un tronco robusto con
corteza gruesa y áspera.
El fruto contiene una semilla cubierta de una pulpa fibrosa de color anaranjado
gruesa y jugosa, se caracteriza por tener forma aplanada con peso aproximado
de 20 a 25g. La corteza que equivale al 8% del fruto es de color amarillo-rojizo que
se refleja en su grado de maduración, para este caso color tres y cuatro según la
NTC 5139.
1.2. LISTADO DE ANÁLISIS DE LABORATORIO
Para el proceso fermentativo es necesario realizar los ensayos físicos-químicos
previos a la materia prima para determinar los parámetros de interés y tomar
acciones preventivas en caso de no estar dentro de un rango establecido los
cuales pueden afectar la obtención del vino, también es necesario realizar
ensayos al producto terminado para establecer estándares de calidad
contemplados en la NTC 708.
1.2.1 Análisis de la materia prima; Mango de azúcar.
Los siguientes ensayos se le realizan al mango de azúcar para establecer los
requisitos específicos indicados en la NTC 5139. Frutas frescas, mangos criollos,
especificaciones.
1.2.2 Análisis al producto terminado; Vino de mango
Los siguientes ensayos se le realizan al Vino de mango para establecer los
requisitos específicos indicados en la NTC 708. Bebidas alcohólicas, Vinos de
frutas.
ENSAYO MÉTODO
Determinación de la
consistencia
Se determina sobre la pulpa de mango
por medio de un penetrómetro (diámetro
del émbolo 8 mm) y el resultado se
expresa como Kgf/cm2.
Determinación del
contenido de sólidos
solubles totales
Se determina por el método refracto
métrico y se expresa en grados brix.
Determinación del pH Se determina por el método
potenciométrico.
Determinación de la
acidez titulable
Se determina por el método de titulación
potenciométrica. Se expresa como
porcentaje de ácido cítrico y se calcula
con la ecuación indicada en la NTC
5139, numeral 5.8.
ENSAYO MÉTODO
DETERMINACIÓN DEL GRADO
ALCOHOLIMÉTRICO
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en las
GTC 4, p. 13
DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ TOTAL Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p.133.
DETERMINACIÓN DE LA
ACIDEZ VOLÁTIL
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 39
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE
METANOL
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 138
DETERMINACIÓN DEL
CONTENIDO DE ANHÍDRIDO
SULFUROSO
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 60.
DETERMINACIÓN DEL
CONTENIDO DE AZÚCARES TOTALES
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 69.
DETERMINACIÓN DEL
CONTENIDO DE ÁCIDO SÓRBICO
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 50.
IDENTIFICACIÓN DE COLORANTES Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 81
DETERMINACIÓN DEL
EXTRACTO SECO REDUCIDO
Se determina el extracto seco total y se calcula
el reducido
Determinación del extracto seco total
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 61.
Determinación del extracto seco reducido
Se calcula mediante la siguiente ecuación:
ESR = EST - (AF + AzT)
Donde:
ESR = extracto seco reducido
EST = extracto seco total
AF = acidez fija expresada como ácido tartárico
AF = acidez total - acidez volátil
Az T = azúcares totales expresados como
glucosa
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO
DE SULFATOS
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en
la GTC 4, p. 78.
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO
DE CLORUROS
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 76
DETERMINACIÓN DEL
CONTENIDO DE HIERRO
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 140 o por espectrofotometría de
absorción atómica.
DETERMINACIÓN DEL
CONTENIDO DE COBRE
Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la
GTC 4, p. 140 o por espectrofotometría de
absorción atómica
DETERMINACIÓN DEL pH
Se efectúa directamente sobre le producto
terminado, empleando un medidor de pH
quepermita leer 0,1 unidades de pH
1.3. DIAGNOSTICO ANÁLISIS DOFA DEL PROYECTO DE FORMACIÓN. En el proyecto de formación es necesario realizar un análisis DOFA que permita identificar las debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas para así mismo tomar medidas y realizar las correcciones necesarias para el desarrollo del proceso. A continuación se muestra la matriz DOFA del proyecto y los objetivos estratégicos que surgen a partir del DOFA.
• Innovación en el sabor del producto
• Darle un valor agregado a una fruta que en
Colombia no se explota de la mejor manera
• Exportar el producto a nuevos mercados
• Fuerte competencia en el mercado de
licores.
• Poca disponibilidad de tiempo en el
laboratorio para realizar los ensayos.
• Condiciones climáticas que afectan la
producción de mango de azúcar.
•Rápida descomposición -de la materia prima.
• Mal administración del tiempo dedicado al
proyecto
• Poca solvencia económica para una
producción al nivel industrial.
• Poca disposición de información acerca del
proceso fermentativo del mango de azúcar.
• Disposición de la materia prima durante todo el
año.
• Insumos necesarios para la producción del
aperitivo.
• Comunicación asertiva entre los miembros del
grupo.
• Excelente apoyo técnico por parte de los
instructores.
• Se implementa un proceso sencillo, productivo,
y eficaz en la obtención del aperitivo de mango.
OPORTUNIDADES AMENAZAS
FORTALEZASDEBILIDADES
Corto plazo
0-6 meses
• Programar en agenda semanal las actividades a desarrollar con respecto
al proyecto, asignando funciones a cada persona.
• Gestionar el plan semilla para obtener los recursos necesarios en la
producción de la bebida alcohólica.
• Realizar ensayos para caracterizar la bebida alcohólica y establecer una
mejora continua.
Mediano plazo
6 meses – 1
año
• Realizar campañas publicitarias que permitan mostrar el producto y su
calidad.
• Programar los ensayos necesarios para el producto terminado en un
laboratorio certificado.
• Implementar una correcta refrigeración y almacenamiento para extender
el periodo de vida del mango de azúcar.
Largo plazo
2 años en
adelante
• Establecer contratos con los agricultores para suplir la demanda de
mango de azúcar durante todas las temporadas del año.
• Distribuir el producto en almacenes de cadena en la ciudad de Bogotá.
• Promocionar y distribuir el producto en las principales ciudades de
Colombia.
2. ESTABLECIMIENTO DE LAS ACTIVIDADES PARA LA EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS Y EL PROCESO QUÍMICO.
2.1 PLANEACIÓN ESTRATÉGICA
Dentro del proyecto de formación SENA se realiza una propuesta a planta
piloto con lo cual se busca simular el proceso productivo de una empresa, por
esta razón se desarrolla una misión, visión las cuales se presentan a
continuación.
2.1.1 Misión
La empresa Manguiluck se dedica a la elaboración, producción y distribución de
vinos con sabor a mango garantizando la calidad del proceso para la satisfacción
del cliente, innovando tanto en la industria biotecnológica como en la tecnificación
del proceso, buscando siempre la efectividad a través de la honestidad y la
responsabilidad consiguiendo así ser una industria líder en el sector licorero.
2.1.2 Visión.
Ser una empresa líder en el sector licorero e innovar en el mercado de bebidas
alcohólicas tanto nacional como internacionalmente, implementando altos
estándares de calidad.
2.2 MANUAL DE CALIDAD
Para el proceso de obtención de la bebida alcohólica es necesario
implementar los manuales de calidad de planta y de laboratorio los cuales
poseen los parámetros, equipos y ensayos que se realizan a cada área con
sus respectivas etapas.
2.3 PLAN DE MUESTREO DE MATERIA PRIMA Y PRODUCTO
TERMINADO.(MUESTREO)
A continuación se presenta el plan de muestreo implementado en la materia prima
mango de azúcar (Mangifera indica L) con el fin de realizar los respectivos análisis
presentados en la 1.2.1 Análisis de la materia prima.
PLAN DE MUESTREO PARA EL MANGO DE AZUCAR (Mangifera Indica L)
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Obtener muestras de carácter representativo del mango de azúcar (Mangifera
Indica L) destinadas a análisis fisicoquímico.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Establecer el lugar de la toma de la muestra
Establecer el tipo de muestra a recolectar que cumpla las características
necesarias para su posterior análisis.
Identificar los protocolos necesarios para llevar a cabo el muestreo tiendo en
cuenta los parámetro in situ.
Establecer las condiciones de conservación y preservación de la muestra.
MUESTREO
Tipo de muestra: muestra aleatoria
Naturaleza de la muestra: Solido
Fruta: mango de azúcar
Especie: Mangifera Indica L
Parámetro a analizar: Porcentaje de azucares, porcentaje de carbohidratos,
porcentaje de fibra
Normatividad vigente: Normas NTC 1266-1,-2,-3,-4.
Equipos:
Hielera portátil
Documentación requerida:
Sellos
Etiquetas
Libro de campo
Cadena de custodia
Hoja de remisión
Materiales:
Gafas de protección
Bata
Guantes de nitrilo
Tapa bocas
cofia
Parámetros in situ:
Olor
Color
Diámetro
Tamaño
Masa en gramos
Forma
Reconocimiento del lugar
Para realizar el muestreo se debe especificar el lugar para tomar la muestra que
en este caso es el abastecimiento de alimentos (Corporación de Abastos S.A
“CORABASTOS”).
Imagen 1: Ubicación del sitio
Google Earth Bogotá 11, de marzo de 2011
Para llegar a la Corporación de Abastos S.A “CORABASTOS” desde cualquier
punto de la ciudad, la alternativa más fácil es a través del Sistema de transporte
masivo “TRANSMILENIO”, por la ruta de la Avenida de las Américas hasta el
portal Intermedio de Banderas.
Después se hace necesario tomar la ruta alimentadora “Corabastos 8-4” que le
ofrece la posibilidad al visitante de ingresar tanto por la entrada 3 (Av. Agoberto
Mejía con Calle 35 sur), como por la entrada 4 (Av. Agoberto Mejía con Calle 36
Sur).
Si el visitante se transporta en vehículo propio puede tener en cuenta las
siguientes avenidas como guía para llegar a Corabastos.
• Avenida Ciudad de Cali (Avenida Carrera 86)
• Avenida Agoberto Mejía (Avenida Carrera 80)
• Avenida de las Américas
• Avenida Primera de Mayo
(Ubicación obtenida en la paginahttp://www.corabastos.com.co en la cual se indica
los diferentes métodos de llegada a este sitio de abastecimiento de alimentos)
Tipo de muestra
El tipo de muestra debe ser una que sea representativa debido a que cualquier
fruta debe tener las mismas características que las demás, un valor representativo
es de 10 unidades. Por cada unidad a muestrear se realizara una muestra
aleatoria la cual es la representación de cada punto de muestreo.
Conservación de la muestra
Para conservar la muestra se debe mantener refrigerada a una temperatura que
no altere sus características esto se pude realizar a una temperatura entre 1 y 4
grados Celsius (lo recomendable es no llevar a temperaturas menores a las
dichas anteriormente) y mantener cada muestra en bolsas Zip dentro de la hielera.
Transporte
Para transportar la muestra se debe establecer que la fruta no sufra golpes,
contacto con microorganismos o que sufra perdidas físicas ya que estos factores
alteran los analitos a determinar. Para esto el transporte se realiza en una hielera
portátil en la cual hay bolsa Zip cada una con su muestra correspondiente.
Entrega al laboratorio
La muestra se debe entregar con la documentación requerida, los sellos, los
rótulos, el libro de campo, la Cadena de custodia y esencialmente la hoja de
remisión. Además la muestra debe ser entregada máximo un día después de la
toma de la muestra. En el laboratorio la muestra se debe dejar hasta que ella
adquiera la temperatura ambiente para un buen análisis de los analitos.
Tipo de recipientes
Bolsas plásticas Ziploc
Tiempo máximo de preservación:
La muestra se debe preservar máximo por 24 horas ya que la refrigeración no
tiene temperaturas medianamente bajas.
Técnicas de preservación:
La preservación de las muestras se debe realizar a temperaturas entre 1 a 4
grados Celsius.
3. MATERIALES, INSUMOS Y EQUIPOS.
3.1 IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS DE ANÁLISIS QUÍMICO.
(MATRIZ DE LOS MISMOS, ALISTAMIENTO) (INFORME DE
RECONOCIMIENTO DEL LABORATORIO, VERIFICACIÓN DE BALANZAS Y
MANEJO DE MATERIAL- INFORME DE MANEJO DE MONTAJES Y
CALIBRACIÓN DE MATERIAL VOLUMÉTRICO).
Para la realización de los ensayos y la fermentación es necesario el uso de
material y equipos de laboratorio, para esto es preciso realizar un previo
reconocimiento de este material lo cual se hizo mediante el reconocimiento de los
laboratorios, la verificación de balanzas, el manejo y calibración del material
volumétrico. Cuyos informes se muestran en el anexo A.
3.2 CARACTERIZACIÓN DE EQUIPOS DE ANÁLISIS QUÍMICO
(ASEGURAR)(DESCRIPCIÓN DE LOS MISMOS) (INSTRUCTIVOS DE ENSAYO,
INSTRUCTIVOS DE MANEJO DE EQUIPOS BÁSICOS DE LABORATORIO,
INFORME DE VERIFICACIÓN DE FUNCIONAMIENTO DE EQUIPOS E
INSTRUMENTOS DE ANÁLISIS).
Para la realización de ensayos se utilizaron los siguientes equipos.
Cromatografo de gases
OBJETIVO: Describir el proceso de utilización apropiada del equipo
CROMATOGRAFO DE GASES en muestras de interés químico, bioquímico,
farmacéutico y alimenticio.
MATERIALES Y REACTIVOS: Columnas, gas de arrastre, patrones, muestra
problema, jeringas, impresora.
CROMATOGRAFO DE GASES
1-Verificar que las conexiones de los gases estén bien instaladas.
2- Identificar los diferentes componentes del CG (Unidad analizadora, hornos
para las columnas, panel neumático, unidad electrónica, el teclado, teclas
numéricas, teclas de funciones, teclas programables, unidad de video,
detectores y registradores).
3- Dejar la puerta del horno ligeramente abierta e introducir el gas portador a 60
psi aproximadamente.
4-Encender el instrumento. En el video aparece el titulo PERKIN ELMER. Esto
mientras se establece un diagnostico (30 s).
5-Verificar que la temperatura de la columna no exceda la máxima temperatura
de la misma, pues puede causar daños en ella.
Al encender aparece una de dos posibles páginas:
-Datos y forma del último método utilizado.
-Pagina de control, esto a causa del no uso por más de 6 meses.
-Si aparece la segunda pagina, se acepta tal configuración con F8 o se puede
cambiar si se desea.
IMPORTANCIA DE LA CONFIGURACION
La configuración del equipo esta dada por las condiciones y accesorios
instalados y de acuerdo a esto se realiza un análisis.
En el caso de aparecer la pagina de control presione la tecla INST/TERM dos
veces para ingresar a la pagina de funciones. Una vez se encuentre en esta
pagina oprima la tecla programable a la función configuración.
Existe la función (modif. Config) con esta se cambian los parámetros necesarios
para la nueva configuración, (temperatura del horno, temperatura del inyector,
temperatura de la columna, flujo, tipo de detector, velocidad de incremento de
temperatura, tiempo de incremento, tiempo de la corrida, sensibilidad, imprimir
etc.). Los parámetros a cambiar aparecen en video inverso, los nuevos valores
se ingresan con el teclado numérico seguido de la tecla programable con la
función ENTER F8.
Para el FID utilizar gas de arrastre H2/aire - nitrógeno y para el HWD y DCE
nitrógeno.
RECOMENDACIONES
1- Verificar conexiones del gas de arrastre
2- Al encender el equipo deje la puerta del horno ligeramente abierta, de este
modo el horno no calienta.
3- Usar una velocidad de gas portador según el diámetro de la columna ( 1/8 “ =
20 a 30 ml/min o ¼” = 60 a 80 ml/min).
4- Mantener una presión de 20 psi para el gas portador. Igualmente para el
método a desarrollar se debe evaluar.
5-La preparación de los parámetros para un análisis se hace en modo Terminal.
6-La muestras deben ser volátiles y se debe tener unos patrones de referencia.
7- Para apagar el instrumento se deben modificar (bajar valores de temperatura)
los parámetros térmicos y de esta forma si se puede finalizar.
8- Llene el formato de registro de hoja de vida del instrumento.
TECLADO
Teclas de funciones
1-INST/TERM. Pasa del modo Terminal al modo instrumento o viceversa. Acepta
el método.
2-PAGE: En el modo instrumento cambia la pantalla entre pagina de control y
pagina de estatus. En el modo Terminal pasa de la pagina uno a la dos y así
sucesivamente.
3-SCROLL KEYS: Teclas de avance, para avanzar de la línea presente de
teclas programables en la pantalla siguiente.
4_^: En el modo instrumento incrementa la atenuación ATTN del cromatograma
por un factor de dos, En el modo Terminal desplaza el cursor.
5- V: En el modo instrumento disminuye la atenuación ATTN del cromatograma
por un factor de dos. En el modo Terminal desplaza el cursor.
6-SET ZERO: Activa el modo de control, hace que actualice la línea base del
detector.
7-CLEAR: Borra cualquier entrada numérica que este en proceso. Borra
mensaje de error.
8-RUN: Para iniciar un análisis. Debe presionarse simultáneamente con la
inyección de la muestra, una vez aparezca en la pantalla READY.
9-GOTO: Únicamente se activa durante la corrida. Sirve para detener una corrida
o calentar el horno a la máxima temperatura.
Teclas programables
Su función cambia durante la operación del instrumento y se muestra en una fila
de ocho recuadros en la parte inferior de la pantalla.
Son las teclas F1( acepta el método), F2, F5(guarda el método, se le coloca el
nombre del análisis) F8 (trae el método)
Teclas numéricas: Son diez teclas del 0 al 9, un signo menos y un punto.
METODO DE OPERACIÓN
El cromatógrafo opera de dos modos: El modo Terminal y el modo instrumento.
a- Modo Terminal. En este modo el cromatógrafo es enlazado al método apropiado para ejecutar un análisis. Las funciones disponibles en el modo Terminal varían dependiendo de las operaciones con que venga el instrumento. Hay ciertas funciones disponibles en cada instrumento, estas funciones son :
- Método: Para generar el método analítico dentro de los rangos de temperatura y tiempo.
- Desviaciones de la corrida: Lista cualquier desviación del método durante una corrida, incluyendo aquellas que fueron entradas a través del teclado.
- Reloj. Sistema de reloj, calendario y cronometro.
- Configuración. Muestra la configuración física del cromatógrafo. - Pre/post. Comandos que se utilizan para la calibración y compensación
automática de la línea base.
b- Modo Instrumento (corrida analítica). Es usado cuando el instrumento esta
ejecutando un análisis. Los parámetros analíticos se presentan en la pantalla
y si el cromatógrafo tiene opción grafica instalada, es posible ver el
cromatograma en tiempo real.
Potenciómetro
OBJETIVO: Determinar la concentración de oxigeno disuelto con un Ion
selectivo en muestras de aguas.
MATERIALES Y REACTIVOS: Equipo y muestras de agua.
1. Sature la esponja con agua en el calibrador e inserte la sonda tan lejos como se pueda.
2. Conecte el equipo a una fuente de 110 V. 3. Encienda el equipo con el interruptor “ON/OFF” que se encuentra en el
panel trasero y conecte la sonda al conector de oxigeno. Espere a que se polaricen los electrodos de 10 a 20 min.
4. Oprima y sostenga “MODE” hasta que el cursor de la pantalla aparezca “CAL”
5. Presione rápidamente “MODE”. La pantalla mostrará 3 líneas centrales, verifique que el valor que aparece en la pantalla sea entre 0,7 y 1,2, y así podrá calibrar y trabajar en la medición. Si no se logra, consultar al profesor o al asistente de laboratorio sobre la solución de llenado y la membrana semipermeable.
6. Retire el electrodo del tubo de reserva e introdúzcalo dentro de la muestra a analizar, asegurándose que el termistor de acero inoxidable este completamente sumergido. ( 250 mL)
7. Oprima “MODE” y escoja las unidades de medida. 8. Tome la lectura de la concentración de oxigeno disuelto y la temperatura.
cuando se estabilice. 9. Repita las mediciones. 10. Limpie el electrodo de Ion selectivo con bastante agua, apague y registre
sus datos en la hoja de control del equipo. 11. Para ampliar la información lea el manual del equipo.
Espectrofotómetro de absorción atómica
OBJETIVO: Describir el proceso de utilización apropiada del
espectrofotómetro de absorción atómica para el análisis de metales.
MATERIALES Y REACTIVOS: Equipo de absorción atómica
Manual de operación del equipo
Muestra problema, patrones.
1. Observe las condiciones iniciales de cómo se encuentra el instrumento. 2. Prenda el estabilizador del equipo 3. Encienda el equipo. oprima el botón naranja POWER 4. Coloque la (s) lámpara (s) en el compartimiento respectivo (lado izquierdo)
teniendo de guía los orificios y la orientación de cada una. 5. Ajuste el amperaje según lo indicado en la caja de la lámpara. 6. Espere 10 minutos. dando tiempo a la estabilización de las lámparas 7. La lámpara que no va a utilizarse debe mantener el amperaje en 0. 8. Ajuste el control de ancho de banda espectral, la rejilla según tabla
propuesta por el fabricante. 9. Verifique altura del quemador graduando con la rejilla, según tabla. 10. Centre el haz de luz colocando la rejilla o el aditamento para este fin,
asegurando que el haz de luz pase por toda la mitad. 11. Ajuste la longitud de onda en nm (TABLA), bajando el seguro, registrando
el dato y luego asegurando hacia arriba la palanca. Igualmente el botón de scan en posición de apagado o con la perilla hacia abajo.
12. Pase el botón SIGNAL PROCESSING a INTEG y programe el equipo. 13. En el teclado de integración oprima ITG (se sugiere mínimo 2) y de el valor
con el teclado numérico y oprima E. 14. Oprima la tecla C1 y digite el valor de concentración (definido en el
manual), el estándar 1 debe ser el de menor concentración, pulse dos veces E para ingresar el dato.
15. Oprima la tecla C2 y digite el valor de concentración (definido en el manual), el estándar 2, debe ser el de mayor concentración, pulse dos veces E. (Recuerde que debe ser el doble de la concentración del primero.)
16. Oprima RPT y digite el número de repeticiones, seguido de E. 17. En emisión, direct y off ajuste el mayor valor de absorción (todos los
controles a la izquierda). 18. Prenda la campana extractora. 19. Abra la válvula del aire y ajuste la presión de salida a 2,5 bares. Presión
interna del equipo 1,5 Kg/cm2 y su rata de flujo sea 8-10 L/s. 20. Abra la bomba del acetileno (Válvula izquierda) y verifique con el
manómetro izquierdo del tanque. Presión interna 20-25 Kg/cm2, ajuste la presión de salida 0,8-1,0 Kg/cm2 y verifique presión interna del equipo 0,5 Kg/cm2, rata flujo 2,0-2,5L/min.
21. Verifique la entrada de los gases y su flujo oprimiendo el botón FLOW
Recomendaciones
Leer el manual de operación del instrumento.
Asesorarse del instructor o del asistente del laboratorio en todo momento.
No manipular el instrumento cuando la presión del acetileno este por debajo de 4 Bar.
En lo posible corra una muestra patrón de concentración conocida y alta pureza para asegurarse que el instrumento esta funcionado muy bien.
CHECK.
22. Ajuste el botón MODE a HCLAMB, el SIGNAL PROCESSING a DIRECT y AUTOCALIBRACION en ON.
23. Oprima el botón IGNITION para encender la llama en el quemador. 24. Introduzca la cánula blanca en un vaso con agua destilada presionando
ZETO SET y espere que el equipo marque 0,000. 25. Agite fuertemente la solución 1 que se va a utilizar. 26. Introduzca la cánula en el recipiente que contenga el estándar de menor
concentración, deje que absorba 5 segundos y oprimir STD 1, espere que el equipo marque la absorbancia y repita según el numero de repeticiones que definió en la calibración.
27. Espere que el equipo marque la concentración. 28. Si desea omitir algún dato de absorbancia, pulse el botón OMIT y el numero
del dato seguido de la tecla E dos veces. 29. Si no desea omitir ningún dato, oprimir OMIT seguido de dos veces la tecla
E. 30. Repita el procedimiento con el STD 2. 31. Ya calibrado el equipo se procede con la muestra problema, oprimiendo el
botón MEASURE, espere que imprima el dato de absorbancia, y repita según las veces que se halla especificado del RPT.
32. Si no se va a realizar mas determinaciones extinga la llama cierre la válvula primero del acetileno (oprima el botón flow check hasta que la aguja marque cero) y luego la del aire hasta que se, luego oprima FLOW CHECK, para sacar los gases del equipo. Las agujas de lo medidores deben quedar en cero - cero.
33. Apague la lámpara, desconéctela y guárdela en la caja en posición vertical. Apague el equipo y el estabilizador, déjelo enfriar, tápelo y apague la campana extractora.
34. Llene la hoja de control de manejo del equipo.
Espectrofotómetro infrarrojo
OBJETIVO: Describir el proceso de utilización apropiada del equipo Infrarrojo
FTIR Nicolet Impact 410 a muestras de referencia sólidas, liquidas o en fase de
vapor.
MATERIALES Y REACTIVOS:
Equipo infrarrojo
Celda para líquidos o prensa para sólidos.
Bromuro de potasio seco y grado espectroscópico.
1. Encienda el computador y espere que cargue Windows. 2. En la pantalla aparece un cuadro de dialogo, seleccione el modo de
operación OMNIC, de “clic” dos veces en él o bien de “OK”. 3. En el cuadro de dialogo siguiente confirme la operación dando “OK”. 4. Al desplegar la pantalla seleccione la opción “COLLECT”. 5. Elegir COLLECT BACK GROUND, no se debe tener muestra. Observe la
forma de la grafica y su significado. Luego coloque un patrón de poliestireno (collect sample) para apreciar las bandas de absorción características y el comportamiento del equipo.
6. La pantalla nos muestra un espectro blanco y luego aparecen las del compuesto aromático.
7. Proceda a realizar la pastilla de la muestra (totalmente seca, anhidra, hacer prueba con CuSO4) con KBr o ensamble la celda para líquidos. Seguir procedimiento de las guías del fabricante.
8. Introduzca el porta muestras al I.R. 9. Hacer clic el COLLECT y luego en COLLECT SAMPLE. 10. La pantalla nos muestra el espectro de la muestra problema. 11. Para ver el espectro en absorbancia o transmitancia cambiamos en la
función PROCESS. 12. Para suavizar la línea de trazado hacer clip en PROCESS y luego en AUTO
SMOOTH. Coloque los nombres de la muestra y el usuario. Asigne los valores de absorción a las bandas más representativas.
13. Para imprimir el espectro hacer clip en FILE y luego en PRINT. 14. Ya teniendo el espectro, proceder a sacar la muestra del porta muestras,
limpiar y entregar. 15. Para salir del programa se sale como cualquier programa “Windows”.
OJO NOTAS:
El equipo NUNCA DEBE APAGARSE. Asegurarse que el estabilizador este prendido (encendido y en rojo)
La proporción para empastillar es 1 de muestra por 3 de bromuro (1 a 50), tomando la medida con una micro espátula. Secos
Grabe o almacene sus ensayos con cuidado. Elimine los ***
Lave siempre las celdas con acetona y algodón, nunca con agua.
Controle la humedad y el color de la silica gel.
Registre en la hoja de control del instrumento las determinaciones, nombre del estudiante y algunas observaciones pertinentes.
Colorímetro
OBJETIVO: Describir el proceso de utilización apropiada del equipo
COLORIMETRO SPECTRONIC 20 para la cuantificación de sustancias en el
rango visible.
MATERIALES Y REACTIVOS: Colorímetro Spectronic 20.
Manual del colorímetro spectronic 20 y las muestras coloreadas.
1. Observe las condiciones de cómo encuentra el equipo. 2. Encienda el estabilizador y el equipo (botón izquierdo inferior) y deje
calentarlo por 15 minutos. 3. Ajuste la longitud de onda a trabajar, con el botón de mando de longitud de
onda (dial superior derecho). 4. Ajuste el control de 0,0 con el botón de encendido en la escala de
transmitancia. 5. Colocar en el porta muestras el blanco o disolvente según la técnica, cerrar
bien la cubierta. 6. Llevar la aguja hasta el 100% en la escala de transmitancia (botón derecho
de la parte inferior). 7. Coloque cada uno de los patrones en el porta muestras y anote la
respectiva lectura en % de transmitancia. 8. Coloque la muestra problema y lea el valor en transmitancia, anote la
lectura y haga los cálculos correspondientes. 9. Para realizar una curva espectral defina un patrón de concentración
conocida y varié el rango de longitud de onda ajustando todas las veces el 0 y 100 % de T. Con mucho cuidado mueva estos botones y tenga tranquilidad para no ir a dañar el equipo.
10. Apagar el equipo y el estabilizador, lavar los tubos y tapar el equipo. 11. Registre sus datos en la hoja de control del equipo.
3.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DEL PRODUCTO
QUÍMICO (A NIVEL EXPERIMENTAL)
A nivel laboratorio se llevo a cabo la obtención de vino de mango, en base a esto
se realizo un diagrama de flujo, se estimaron los balances de materia y energía los
cuales se realizaron con los equipos que se van a utilizar a nivel planta piloto y el
diagrama de distribución en planta del proceso de vino de mango
3.3.1 Diagrama de flujo del proceso químico
El proceso para la elaboración de vino de mango a nivel planta se describe
mediante 14 etapas, las cuales se distribuyen en 5 áreas productivas. Cada área
tiene un propósito específico y cada etapa incluye ciertas entradas y salidas que
controladas adecuadamente optimizan el proceso.
La primera área del proceso se denomina Supervisión de la materia prima (color
violeta claro en el diagrama), que tiene como propósito entregar al proceso una
materia prima que cumpla con los requisitos de calidad específicos para que ésta
sea considerada apta para la elaboración del vino de mango. Esta primera área
consta de dos etapas; recepción y selección, en la etapa de recepción se recibe la
materia prima por parte del proveedor autorizado y se verifica que la fruta
corresponda a la especie de interés, a continuación se almacena y se preserva en
bodega a 4°C durante máximos 4 días. La segunda etapa es la de selección, en
donde se clasifica la materia prima almacenada de acuerdo a grado de
maduración y características físicas para definir los mangos aptos que entran al
proceso.
Los mangos seleccionados entran a la segunda área del proceso, denominada
pretratamiento de la materia prima (color naranja claro en el diagrama) que tiene
como propósito entregar un sustrato listo a partir del mango para empezar la
fermentación, esto se lleva a cabo mediante 5 etapas; lavado, escaldado,
descortezado, despulpado y finalmente licuado – dilución. La etapa de lavado se
realiza con el fin de retirar tierra, látex y demás residuos que pueda contener la
fruta que son indeseables para el proceso, los mangos lavados entran a la
siguiente etapa, el escaldado, cuyo fin es ablandar la corteza y eliminar
microorganismos patógenos, esto se logra mediante un tratamiento térmico con
agua caliente y vapor a 60 °C por 10 minutos, los mangos escaldados continúan
a la etapa de descortezado, en donde de forma manual se retira la corteza del
mango, estos siguen a la etapa de despulpado, cuyo fin es retirar la semilla de la
fruta y permitir que la pulpa del mango entre a la etapa final del pretratamiento, un
licuado-dilución, el cual busca como primera medida, reducir el tamaño de la fibra
presente en la pula, y además, preparar un sustrato o mosto, de composición
20% pulpa de mango y 80% agua, que es la concentración optima para que se
lleve a cabo la fermentación.
El mosto preparado en el área de pretratamiento entra a la tercera área del
proceso, denominada Fermentación (color azul en el diagrama), que tiene como
propósito realizar la adecuación del microorganismo en el sustrato de trabajo, para
posteriormente llevar a cabo el proceso químico y transformación de la materia,
dando como resultado la bebida fermentada. Esto se logra por medio de dos
etapas; Preparación del inoculo y fermentación. En la preparación del inoculo se
adecua el microorganismo de trabajo en un porcentaje del mosto preparado, y a
continuación este se mezcla con el porcentaje restante de mosto, para que el
mosto o sustrato ya inoculado entre a la siguiente etapa de fermentación, la cual
busca transformar los azucares fermentables en etanol, para así obtener en
aproximadamente ocho días una bebida fermentada con sabor a mango.
La bebida fermentada continúa a la cuarta atapa, Separación y purificación (color
verde en el diagrama) que tiene como propósito darle transparencia y brillo a la
bebida fermentada retirando sólidos, fibra presente, biomasa producida y
partículas coloidales. Esto se lleva a cabo mediante tres etapas; Filtración,
clarificación, y filtración centrifuga. En la filtración se busca retirar la mayor
cantidad de las partículas grandes presentes en la bebida, como la fibra y parte
de biomasa, la bebida filtrada continua a la siguiente etapa, la clarificación, que
tiene como objetivo retirar las partículas más finas que no fueron removidas en la
filtración, esto se logra con la adición de un agente coagulante que aglomera estas
partículas facilitando su posterior remoción, lo cual se realiza con la filtración
centrifuga, de este modo se obtiene una bebida translucida y brillante,
denominada vino de mango.
El vino de mango continúa a la quinta y última área del proceso, Empaque (color
rosa en el diagrama) cuyo objetivo es entregar un vino de mango listo para ser
consumido, esta área consta de dos etapas, embotellado y pasteurización. En la
etapa de embotellado, se dosifica el vino en botellas de vidrio de 750 mL, las
cuales continúan a la última etapa de pasteurización, donde se busca eliminar
microorganismos patógenos en el vino, esto se logra a través de un tratamiento
térmico con vapor caliente y agua fría aplicados directamente en cada botella. De
este modo finaliza el proceso y se obtiene un vino de mango con estándares de
calidad apto para el consumo humano.
El diagrama de bloques que ilustra las etapas que hacen parte del proceso de
obtención de vino de mango con sus respectivas entradas y salidas se muestra a
continuación:
3.3.2 Diagrama de bloques y balance de materia del proceso químico
Al determinar las áreas y las etapas para la obtención del vino de mango, se
realizaron los balances de materia y energía para la obtención de vino de mango
de azúcar que se presentan a continuación.
En el balance de materia se encuentran las entradas de las materias primas a
utilizar y sus cantidades para una producción de un lote de 250 litros de vino de
mango, también se muestran los residuos generados durante el proceso y sus
respectivas cantidades.
Para el proceso de producción de vino de mango se necesitan 84,75 Kg de mango
de azúcar de los cuales una parte sale como de material de rechazo, a
continuación la materia prima entra al área de pre tratamiento donde se utilizan
aproximadamente 10 litros de agua por minuto para lavado y sale agua residual,
en la siguiente operación, escaldado, entra agua caliente y como residuo se
obtiene agua en forma de vapor y agua residual, posteriormente se realiza un
descortezado donde sale un 8% de corteza del peso total que equivale a 6,78 Kg,
después se realiza un despulpado, donde sale el 17 % de semillas equivalente a
14,4075 Kg, en la siguiente área de fermentación, entran 63,56 Kg de pulpa de
mango a la etapa de licuado y dilución, y se utilizan 254, 25 litros de agua para
bajar la concentración de la pulpa y llevarlo a una proporción de 80% agua y 20%
de pulpa, de esta operación se obtienen 317,81 litros de jugo que entran a un
tanque de almacenamiento, en este punto se divide el jugo en dos partes un 40%
sale a la etapa de inoculación, en la cual se utilizan 15,890 litros de levadura en
medio liquido, la otra parte del jugo que es el 60% sale como sustrato para
inocular, posteriormente en la etapa de fermentación se unen el inoculo y el
sustrato donde salen 333, 70 litros de fermentado que luego entran al área de
separación y purificación, en la primera etapa de esta área, filtración, entra el jugo
fermentado a una filtro prensa donde se retiran un 20 % del total de sólidos de
fibra y biomasa que contiene la bebida, el fermentado que sale de esta operación
entra a una clarificación donde se adiciona un 2% de agente clarificante respecto a
la cantidad total de fermentado que sale de la filtración, a continuación pasa la
bebida fermentada a una filtración centrifuga donde se elimina un 5% de sólidos
en suspensión que no han sido retirados en la primera filtración, luego el vino de
mango entra al área de empaque, donde se embotellan 250,2773 litros en botellas
de 750 ml, y finalmente el producto embotellado se somete a una pasteurización
donde se eliminan microorganismos patógenos y el producto queda listo para ser
distribuido.
Consolidado de balance de materia
ENTRADAS
Kg DE MANGO 84,75
Kg PULPA DE MANGO 63,5625
L AGUA POTABLE 254,25
L JUGO TOTAL 317,8125
L CALDO MALTA 15,890625
L INOCULACION 190,6875
L FERMENTACION 333,703125
L FILTRACION 333,703125
L CLARIFICACION 5,33925
L FILTRACION 2 272,30175
L FILTRACION SIN BORRA 250,2773438
L PASTEURIZACION 250,2773438
SALIDAS
Kg CORTEZA DE MANGO 6,78
Kg SEMILLA 14,4075
KG PULPA DE MANGO 63,5625
L JUGO TOTAL 317,8125
L INOCULACIÓN 190,6875
L SUSTRATO 127,125
L FERMENTACION 333,703125
Consolidado de balance de energía
Para realizar la producción de un lote de 250 litros de vino de mango el cual tarda
una semana en llevarse a cabo, es necesario la implementación de una serie de
equipos, los cuales consumen una cantidad de energía dependiendo del tiempo
que estos operen, en este caso la energía total consumida se divide en dos:
energía en forma de calor, la cual es aprovechada por equipos como la
escaldadora que se opera 0,16 horas y consume una energía 102,6585 Kcal,
una caldera la cual trabaja durante todo el proceso es decir 192 horas semanales
y consume 1478282,524 Kcal, un pasteurizador que funciona 1 hora
consumiendo 172,0813 Kcal. La energía en forma de potencia la cual engloba
equipos como: bombas centrifugas las cuales consumen 16 HP por un tiempo de
4 horas, un fermentador el cual funciona durante 8 días o 192 horas y que
requieren 230,4 HP. Estos son algunos de los ejemplos de los equipos que se
encuentran en la siguiente tabla, en la cual se observa el número de equipos, el
tiempo de trabajo y la cantidad de energía consumida, además de la cantidad de
energía total neta, las pérdidas de energía por fricción en tuberías de
aproximadamente un 30% , el total de energía consumida por semana y el costo
de esta en pesos colombianos para la obtención de la bebida fermentada de
mango de azúcar.
Energía en
HP Energía en KW
ENERGIA NETA POR SEMANA 2581,38 1924,94
PERDIDAS DE ENERGIA POR SEMANA 774,41 577,48
ENERGIA TOTAL POR SEMANA 3355,80 2502,42
ENERGIA EN FORMA MECANICA EN HP 276,95
ENERGIA EN FORMA DE CALOR EN KCAL 1478557,26
COSTO TOTAL DE ENERGIA EN $ POR SEMANA
$ 443.981,30
Energía en forma de potencia
Equipo Energía
por equipo en HP/H
Número de
equipos
Energía equipos
totales en HP/h
horas gastadas por equipos para cochada de 250 L
de vino
Energía total gastada en HP/semana
(cochada de 250 L de vino)
Tolva (energía en forma mecánica) 0,5 1 0,5 2 1 Banda transportadora 1 3 3 5 15 Despulpadora 2 1 2 0,2 0,4 Tornillo sin fin 1,4751 1 1,4751 1 1,4751
Licuadora 1 1 1 3 3 Tanque de almacenamiento 0,4425 2 0,885 1 0,885
Bomba centrifuga 1 4 4 4 16 Fermentador 1,2 1 1,2 192 230,4 Filtro prensa 2,0115 1 2,0115 2 4,023 Tanque de agitacion 0,4425 2 0,885 2 1,77 Filtro centrifugo 0,75 1 0,75 2 1,5 Embotelladora 0,5 1 0,5 3 1,5
Energía en forma de calor
Equipo Energía
por equipo en HP/H
Número de
equipos
Energía equipos
totales en HP/h
horas gastadas por equipos para cochada de 250 L
de vino
Energía total gastada en HP/semana
(cochada de 250 L de vino)
Energía total gastada en Kcal/semana
(cochada de 250 L de vino)
Escaldadora (energía en forma de calor)
1 1 1 0,160 0,16 102,6585086
Caldera 12 1 12 192,000 2304 1478282,524
Pasteurizador 0,2682 1 0,2682 1,000 0,2682 172,081325
3.3.3 Descripción de especificaciones técnicas de equipos para el proceso en
planta.
Para llevar a cabo el proceso productivo del vino de mango a nivel planta piloto se
requieren una serie de equipos con características y especificaciones las cuales
están detalladas en el manual de planta sección.
4. EJECUCIÓN DE ENSAYOS Y ANÁLISIS FÍSICOS, QUÍMICOS Y
MICROBIOLÓGICOS
4.1 PLAN DE MANEJO Y DISPOSICIÓN DE RESIDUOS GENERADOS EN EL
PROCESO QUÍMICO (ANEXO DE REGISTRO DE CLASIFICACIÓN DE
DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS GENERADOS EN LOS ENSAYOS.
ALISTAMIENTO)
A continuación se muestra la matriz de residuos, donde se identifica el tipo de
residuo, la cantidad generada y los análisis previos a realizar a cada uno para su
previa disposición, es importante resaltar que la matriz se realiza con el fin de
determinar los residuos generados en el proceso, siendo esto necesario para el
proyecto de formación.
Esta matriz se muestra a través de dos tablas las cuales están divididas en las 5
áreas de proceso establecidas para la obtención de vino de mango, en la primera
tabla se encuentra el tipo de residuo, una breve descripción, los análisis a realizar
y la disposición final que se les dará. En la segunda se determina el tipo de
residuo generado en cada área (solido, liquido o gas), el riesgo que puede
presentar que se divide en peligroso y ordinario, la descripción y la cantidad de
residuo generado por lote que se basa en el balance de materia realizado para el
proceso. La matriz se controla y verifica por medio de los supervisores de cada
área de proceso, los cuales son los encargados de inspeccionar que los
parámetros establecidos se estén cumpliendo de la mejor manera posible, dando
solución a las fallas que se pueden presentar a lo largo de la obtención del vino de
mango.
4.2 .DESCRIPCIÓN DE TOMA DE MUESTRA (REGISTROS DEL PROCESO
DE TOMA DE MUESTRA.
Tanto para la elaboración del vino de mango como para realizar los ensayos de caracterización y control de calidad del mango de azúcar, previamente se realiza una toma de la muestra siguiendo un plan de muestreo descrito en la sección 2.3, la ejecución de este plan de muestreo y la toma de la muestra
PASO 1: se ubico el lugar donde se tomo
la
muestra teniendo en cuenta la calidad del producto.
PASO 2: se tomó la muestra representativa.
PASO 3: Posteriormente se peso la muestra.
PASO 4: se empaco la muestra siguiendo el debido proceso.
PASO 5: se selló bien la bolsa donde se depositó la muestra.
4.3 REFERENCIA DEL PRINCIPIO DE ANÁLISIS (ANEXOINSTRUCTIVOS DE
ENSAYO)
Determinación de nitrógeno y de proteínas por el método kjeldhal
Para realizar la determinación de este parámetro en una muestra de mango, se
llevo a cabo una digestión en la cual se utiliza acido sulfúrico concentrado en
presencia de un catalizador para oxidar hasta dióxido de carbono y agua el
hidrogeno, oxigeno y carbono proteico en presencia de calor, después de esto el
residuo generado se destila con hidróxido de sodio al 40% para la liberación del
amoniaco y este es recogido en vapor de agua para que se genere el hidróxido de
amonio que posteriormente es recolectado en acido bórico y titulado con acido
clorhídrico previamente estandarizado. De este modo se puede conocer la
cantidad de nitrógeno presente y por medio de un factor se calcula la cantidad de
proteína contenida en la muestra.
Determinación de hierro y cobre por espectrofotometría de absorción
atómica en el vino de mango.
La determinación de estos metales de realizo hallando la densidad de la bebida
para así saber cuanto volumen correspondía a un gramo del fermento, la
alícuota tomada se le efectuo una dilución , posteriormente se realizo la lectura en
el equipo de absorción atómica con los respectivos patrones de calibración para
hallar la concentración en la muestra, en el equipo por medio de una llama
compuesta por un oxidante que es el aire y un combustible que es el acetileno se
llevan los metales presentes a un estado elemental, al irradiar la nube atómica
generada con una luz monocromática se presentan transiciones electrónicas de
los niveles atómicos de energía del estado basal a uno excitado , de esta forma
se determino la concentración de hierro y cobre en la bebida alcohólica.
Determinación del porcentaje de etanol y metanol en el vino de mango por
cromatografía de gases.
Para la determinación del porcentaje de etanol y metanol se prepararon patrones
de metanol, etanol y propanol, este ultimo se utilizo como patrón interno. Para
realizar la cuantificación de los alcoholes se empleo una columna capilar y como
gas portador hidrogeno, en la columna se realizo la separación por pesos
moleculares de los compuestos a estudiar dando como resultado un 0.56% de
etanol y 0% de metanol. Estos valores se compararon con los parámetros en la
NTC 708, Vinos de frutas, dando como resultado que la bebida obtenida no se
consideraba un vino de frutas por su bajo porcentaje alcohólico.
4.4 DESCRIPCIÓN DEL AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DEL
MICROORGANISMO
En el proceso de obtención del vino del mango se realiza una fermentación
alcohólica, esta fermentación es mediada por microorganismos los cuales se
deben aislar e identificar.
En este caso el aislamiento fue realizado con una muestra solida y una muestra
liquida, la muestra solida, un mango de azúcar y la muestra liquida, una muestra
de banano que fueron adecuadas para realizar diluciones y posteriores siembras
en cajas de Petri con PDA. De estas siembras se seleccionaron aquellas cajas
que al realizar la identificación macroscópica y microscópica presentaron
desarrollo y crecimiento de levaduras
A las colonias seleccionadas por aislamiento, se le realizaron pruebas
bioquímicas para determinar cuál era la más optima en el proceso fermentativo.
De dichas pruebas se definió que el microorganismo que se adecuaría a medio
líquido seria la muestra a partir de banano, pues de esta se obtuvieron resultados
más contundentes comparados con los obtenidos por la muestra de mango.
Los microorganismos provenientes de la muestra de banano fueron
implementados en el proceso de fermentación para la obtención del vino de
mango.
Para mayor información acerca del aislamiento e identificación del microorganismo
diríjase al anexo B.
4.5 RUTA BIOQUÍMICA PARA LA OBTENCIÓN DEL METABOLITO
Dentro del proceso de obtención de vino de mango intervienen microorganismos,
los cuales son los encargado de transformar los azucares presentes en la materia
prima en etanol por medio de la ruta metabólica de glucolisis.
Esta ruta comprende una secuencia de reacciones catabólicas intermediadas por
enzimas que convierten la glucosa en piruvato. Esta conversión de una molécula
de glucosa a dos moléculas de piruvato se acompaña de la conversión neta de
dos moléculas de ADP en ATP, que se obtiene por medio de 10 reacciones.
El piruvato producido por glucolisis tiene varios destinos posibles, en condiciones
anaerobias el piruvato es convertido a lactato, pero también con la implementación
de varios microorganismos es posible la obtención de productos diferentes.
Para el caso del proyecto donde se implementan levaduras que convierten el
producto obtenido de la glucolisis (piruvato) en etanol se necesitan condiciones
anaerobias, es decir en ausencia de oxigeno, para que se obtenga de esta manera
el metabolito de interés vino de mango.
4.6 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO
Para la obtención del vino del mango se implementa un proceso biotecnológico
para este caso una fermentación alcohólica mediada por microorganismos dicho
proceso se desarrolla en dos grandes etapas. Por un lado se tiene la preparación
del sustrato y por el otro se tiene el aislamiento del microorganismo.
Se empieza entonces con la preparación del sustrato, para ello es importante
establecer la concentración exacta que se va a utilizar en el proceso, ello se
realiza mediante pruebas de concentración para este caso se realizaron dos, una
de ellas con una concentración de 100g en un litro de agua y la otra de 200g en un
litro de agua, por literatura consultada y recomendación del instructor se estableció
que la concentración con la cual se desarrollaría el proceso seria de la de 200g en
un litro.
Al haber sido establecida la concentración se procedió entonces a la preparación y
adecuación del sustrato, ello se hace pesando 200g de pulpa de mango que se
licuan en un litro de agua y se transfieren a un frasco de dilución de 1000mL que
ha sido previamente esterilizado. Para este caso no fue necesario modificar las
condiciones del sustrato como pH ni adición de macronutrientes y micronutrientes
pues se encuentra dentro de parámetros establecidos en la literatura para correcto
desarrollo de la fermentación.
Finalmente se realiza entonces una esterilización del sustrato en ciclo de
autoclave por quince minutos con la tapa del frasco semi abierta.
Paralelamente a la preparación del sustrato se realiza el aislamiento del
microorganismo el cual empieza con la toma de 10mL de una muestra de banano
en descomposición que se transfiere a un frasco de dilución de 90m el cual es
llevado a volumen. A partir de la anterior se realizaron tres diluciones y de estas se
tomo 0,1mL para sembrar en cajas con PDA siendo incubadas a 27°C durante
cuatro días.
Pasados los cuatro días se realizo la identificación macroscópica y microscópica
escogiendo de todas ellas la colonia que mayor cantidad de levaduras en
reproducción presentara; a dicha colonia se le realizo el aislamiento por estría,
después de realizado el aislamiento se procedió con pruebas bioquímicas para
establecer si el microorganismo metaboliza azucares y los convierte en etanol.
Como resultado de estas pruebas se pudo comprobar que el microorganismo
utiliza como fuente de carbono la glucosa con la cual realiza el proceso de
fermentación.
Con la certeza de que el microorganismo metaboliza azucares se procede
entonces a llevar medio liquido para este caso caldo malta. Cuando se realiza esta
adecuación se continúa con la generación de biomasa aproximadamente 120mL
de la misma.
A este punto ya está todo listo para proceder a inocular el sustrato, este se realiza
tomando 120mL de biomasa que son adicionados a 600mL de sustrato de mango,
el sustrato ya inoculado es dejado en Shaker a 27°C y 135 rpm durante 24 horas.
Pasadas las 24 horas se adiciona 280mL de sustrato de mango hasta llegar a un
volumen final de 1000mL, se deja nuevamente en Shaker a 27°C y 130 rpm
durante 8 días.
Al cabo de los 8 días se procedió a realizar filtración al vacio y se envaso en
recipientes de vidrio de 250mL previamente esterilizados y rotulados.
Finalmente se realizo una pasteurización la cual consiste en poner la botella de
vino a baño maría durante 5 minutos a una temperatura de 80°C, pasados los 5
minutos se transfiere la botella de vino a baño frio durante otros 5 minutos y se
deja en nevera para posteriores análisis.
A continuación se presente el diagrama de flujo el cual sintetiza el proceso de
obtención de vino de mango a nivel experimental (laboratorio).
Alistamiento sustrato
FLUJOGRAMA DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO
1. Alistamiento de cepas
Cultivo de la levadura en medio
solido
Adecuación del microorganismo a medio
líquido
Generación de biomasa
Realización de pruebas de concentración
Preparación y adecuación del sustrato
Esterilización del sustrato
Inoculación del
sustrato
Desarrollo de la fermentación, llevar a temperatura de 27°c a
130 rpm
Supervisión y control de variables
involucradas
Inactivación de la fermentación
Filtración
Embotellado
Pasteurización
5. IMPLEMENTACIÓNDEL PROCESO QUÍMICO Y/O BIOTECNOLÓGICO
TENIENDO EN CUENTA CONTROL DE ENSAYOS Y SUPERVISIÓN DE
VARIABLES.
5.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CON DIAGRAMA PFD
A partir del diagrama de bloques se genero un diagrama de equipos con la
distribución en planta para la obtención de la bebida; de color morado se
encuentra el área de supervisión de materia prima en la cual se observan
equipos como una tolva y una banda transportadora, en el área de pretratamiento
de materia prima la cual se denota de color naranja se encuentran las duchas de
aspersión, la despulpadora, el tornillo sin fin el cual realiza el transporte de la
pulpa de mango, la licuadora y un tanque en donde se almacena el sustrato
generado en el licuado, el área tres que se resalta de color azul esta constituida
por bombas las cuales realizan el transporte del fluido, un tanque en el cual se
desarrolla la inoculación de una parte del sustrato y dos tanques en lo que se
lleva a cabo la fermentación, en el área de separación y purificación de color verde
se utiliza un filtro prensa, un tanque clarificador y un filtro centrifugo para la
remoción de los sólidos presentes en el fermento y por ultimo de color rojo se
encuentra el área de empaque la cual posee una embotelladora y un
pasteurizador, al final de todo este proceso se logra el producto deseado; vino de
mango.
5.2 PROGRAMA DE SUPERVISIÓN DEL PROCESO QUÍMICO QUE
IDENTIFIQUE LAS ÁREAS Y PERSONAL RESPONSABLE DE CADA UNA DE
LAS ACTIVIDADES (FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
DEL PROCESO QUÍMICO ANEXOS)
Las listas de verificación del proceso de obtención de vino de mango, están
diseñadas para cada una de las áreas del proceso ( supervisión de la materia
prima, pre tratamiento, fermentación, separación y purificación y empaque) y sus
respectivas etapas, e incluyen el objetivo de cada área, y los indicadores de cada
etapa con el fin de comprobar que las variables presentes se controlen y se
cumplan de acuerdo a la operación que se realiza, siguiendo la documentación
que se requiere en cada etapa, como son formatos, registros, fichas de
caracterización, y normas relacionadas con la operación que se esté verificando,
se encuentra también el personal que se encarga de supervisar lo anteriormente
mencionado.
6. EVALUACIÓN Y MONITOREO DEL PROCESO QUÍMICO
6.1 DESCRIPCIÓN DE NO CONFORMIDADES O CORRECCIONES
RESULTANTES DE LA EVALUACIÓN
Al realizar el proceso la separación y purificación de la bebida fermentada se
presentan dificultades en algunas de las etapas que comprenden este proceso,
tanto las causas como las posibles soluciones de esta problemática en la
elaboración del vino de mango se evalúan y sintetizan en la siguiente matriz.
PROBLEMATICA ETAPAS CAUSA SOLUCIÓN
Debido a la cantidad de
sólidos presentes en la
bebida fermentada, a la
hora de realizar la
filtración se provoco la
obstrucción del medio
filtrante demorando el
proceso de separación
de la biomasa y fibra
afectando directamente
todo el proceso.
Filtración.
La fibra
procedente del
mango de azúcar
y la biomasa
generada en la
fermentación
causa la demora
en el proceso
aumentando el
tiempo en esta
etapa.
Las dos posibles
soluciones pueden
ser; retirar la fibra del
sustrato de mango
generado en el
licuado antes de
iniciar el proceso de
fermentación, o
utilizar un equipo con
un medio filtrante de
mayor capacidad
para disminuir el
tiempo en el área de
separación y
purificación.
El objetivo de la
separación y
purificación es obtener
una bebida traslucida y
brillante, lo cual no se
logro después de
realizar las etapas que
se plantean para este
fin, por esto se
establecen causas y
posibles soluciones
para optimizar el
proceso.
clarificación
La elección del
agente y su dosis
óptima se
determina con un
test de jarras, el
cual implica el uso
de 6 litros de
bebida
fermentada,
debido a que se
elabora tan solo 1
litro fue imposible
determinar el
agente coagulante
y su dosis óptima.
Se recomienda
producir mayor
volumen de
fermentado
(alrededor de 7
litros) para
determinar dosis de
agente coagulante
mediante el ensayo
de test de jarras.
Debido a la baja
capacidad del equipo la
filtración centrifuga no
se realizo por esta
razón se empleo un
filtro de membrana de
0,2 micrómetros
aumentando la cantidad
de tiempo en la etapa.
filtración
El filtro membrana
es empleado para
separaciones con
baja cantidad de
sólidos, al haber
presente fibra y
biomasa genero el
taponamiento del
filtro, además
provoco que la
bebida filtrada
fuese de bajo
volumen.
La solución mas
efectiva y
correspondiente a la
etapa es utilizar un
filtro centrifugo que
tenga una capacidad
requerida para el
proceso,
minimizando el
tiempo.
6.2 ACCIONES CORRECTIVAS Y DE MEJORA, SEGÚN LOS RESULTADOS
OBTENIDOS EN EL PROCESO QUÍMICO.
En el proceso de obtención de la bebida alcohólica se presentaron inconvenientes
que se dieron en el área de separación y purificación, dentro de las etapas de esta
área se proponen soluciones con el fin de mejorar el proceso.
En la etapa de filtración la cantidad de sólidos presentes en el fermento provoco la
obstrucción del medio filtrante del equipo y por esta razón se proponen dos
posibles soluciones, las cuales son: emplear un medio filtrante de mayor
capacidad o retirar la fibra antes de iniciar la fermentación, al presentarse este
inconveniente en la etapa de filtración se vio afectado directamente el proceso ya
que provoco demora en la operación.
En la etapa de clarificación la producción de un bajo volumen de fermento fue la
causa del problema, ya que no se pudo realizar el ensayo para determinar la
dosis optima de coagulante, en este caso si se realiza una producción de mayor
volumen se solucionara la falla en esta operación.
Por ultimo en la etapa de filtración centrifuga, el equipo que se utilizo fue de baja
capacidad y el tiempo que requería esta etapa aumento, la mejor y única opción
es evitar la utilización de equipos de baja capacidad del lecho filtrante y así no
provocar demoras y posibles “cuello de botella” en el proceso.
BIBLIOGRAFIA
NTC 2322; VIDRIO. MATERIAL DE VIDRIO PARA LABORATORIO.
BALONES VOLUMÉTRICOS DE UN SOLO TRAZO.
NTC 2175: 1986, Material de vidrio para laboratorio. Buretas. Requisitos generales.
NTC 2198: 1986, Material de vidrio para laboratorio. Pipetas graduadas.
NTC 2052: 1985, Material de vidrio para laboratorio. Pipetas aforadas (de un solo trazo).
NTC 2321: 1987, Material de vidrio para laboratorio. Probetas graduadas.
http://www.uhu.es/gem/docencia/fisica-amb-ita/fis-amb-2.pdf 18/02/2011
http://tplaboratorioquimico.blogspot.com/2008/08/bureta.html 17/02/2011
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/c
urso/materiales/propiedades/volumen.htm 18/02/2011
http://tplaboratorioquimico.blogspot.com/2008/09/probeta.html 18/02/2011
http://www.monografias.com/trabajos34/instrumental-
laboratorio/instrumental-laboratorio.shtml
http://www.utu.edu.uy 17/02/2011
http://tplaboratorioquimico.blogspot.com/2008/08/matraz-de-aforo.html
19/02/2011
http://es.quimica.wikia.com/wiki/Matraz_aforado 19/02/2011
http://es.scribd.com/doc/5203044/Medios-de-Cultivo-y-Pruebas-
Bioquimicass
http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/licenciatura/diversos/AQUIAHUA
TL_RAMOS_MARIA_DE_LOS_ANGELES_Manual_de_practicas_de.pdf
ANEXOS
ANEXO A.
LABORATORIO NO 6
Calibración del material volumétrico
Fecha: 30-Marzo-2011
OBJETIVOS
Objetivo General:
Verificar adecuadamente la calibración del material volumétrico siguiendo los
parámetros establecidos y las indicaciones de las normas NTC.
Objetivos Específicos:
Determinar mediante los ensayos de calibración la precisión y exactitud del
material volumétrico.
Realizar adecuadamente y con las debidas precauciones la verificación de la
calibración del material volumétrico.
Lograr una buena práctica de laboratorio con la ayuda de las instrucciones del
profesor, las normas NTC y los conocimientos previos.
MARCO TEORICO:
BALONES VOLUMÉTRICOS DE UN SOLO TRAZO
Tomando como referencia y documento de consulta la norma técnica colombiana NTC 2322; VIDRIO. MATERIAL DE VIDRIO PARA LABORATORIO. BALONES VOLUMÉTRICOS DE UN SOLO TRAZO. Se aplican varios conceptos que se deben tener en cuenta para realizar una correcta verificación de la calibración de un balón volumétrico o balón aforado. Unidad de volumen: La unidad de volumen tomada es el cm3, aunque también se puede utilizar el nombre de mililitro (ml).
Temperatura de referencia: Es la temperatura estándar de referencia a la que el balón volumétrico debe contener du capacidad nominal, esta temperatura es generalmente 20ª C. Series de capacidades y Precisión: La capacidad de un balón volumétrico se define como el volumen de agua a 20 °C, expresado en mililitros, contenido por el balón a 20 °C cuando esté lleno hasta la línea de graduación. Las series de capacidades para los balones volumétricos de un solo aforo, en mililitros, son las siguientes: 5 - 10 -25 - 50 - 100 - 200 - 250 - 500 - 1 000 y 2 000. La capacidad del balón no diferirá de su capacidad nominal más que en el error máximo permitido, indicado en la Tabla 1. Existen dos clases de precisión; A para grado alto y B para grado bajo.
Tabla 1. Error máximo permitido en capacidad valores en mililitros Línea de graduación: La línea de graduación será nítida, permanente y uniforme, con un espesor que no exceda de 0,4 mm, situada en un plano paralelo a la base del balón y será trazada sobre toda la circunferencia del cuello. *Construcción Material: Los balones volumétricos serán construidos con vidrio que posea propiedades químicas y térmicas adecuadas y que en lo posible esté libre de defectos visibles y razonablemente libre de tensiones internas. Los balones volumétricos tendrán una construcción robusta para asegurar su uso normal y el espesor de pared será de preferencia uniforme.
Capacidad Nominal Error máximo permitido
Clase A Clase B
5 10 25 50 100 200 250 500 1 000 2 000
0,025
0,025
0,04
0,06
0,10
0,15
0,15
0,25
0,40
0,60
0,05
0,05
0,08
0,12
0,20
0,30
0,30
0,50
0,80
1,20
Forma: El cuerpo del balón tendrá preferiblemente la forma indicada en la imagen 1, de manera que posea una base amplia sobre la cual se mantenga verticalmente, sin oscilar.
Imagen 1.
Cuello: El cuello del balón será aproximadamente cilíndrico con excepción del el esmerilado (si los hay), sin variaciones excesivas en su diámetro interno y espesor de pared. El eje del cuello será perpendicular a la base del balón. El extremo del cuello de un balón de cuello liso terminará en un reborde reforzado. Tapón: Si el balón está provisto de tapón, será adecuado al cuello del balón y podrá fabricarse de vidrio o de un material plástico inerte.
Dimensiones: Los balones volumétricos cumplirán con las dimensiones indicadas en la Tabla 2. Las dimensiones recomendadas en la Tabla 3 son únicamente aproximadas, pero sirven de orientación para casos prácticos de uso. La línea de graduación estará ubicada en el segundo tercio inferior del cuello del balón y la distancia mínima desde la línea de graduación hasta cualquier punto donde cambie el diámetro interno del cuello, será la especificada en la Tabla 2. Tabla 2. Dimensiones
6 a 10
Capacidad nominal Altura sin tapón Diámetro del bulbo Diámetro de la base
Capacidad
nominal (ml)
Diámetro interno del cuello en la línea de graduación
Distancia mínima desde la línea de graduación hasta cualquier punto
donde cambie el diámetro interno del cuello
5 10 25 50
100 200 250 500
1 000 2 000
Clase A Clase
B 6 a 8
8 a 10 10 a 12 12 a 14 14 a 17 14 a 17 17 a 21 21 a 25 25 a 30
5 5 5 10 10 10 10 15 15 15
Tabla 3. Dimensiones recomendadas Dimensiones en milímetros
Inscripciones: En todos los balones volumétricos se marcarán en forma indeleble las siguientes inscripciones: a) El número que indica la capacidad nominal b) El símbolo "cm3" o el símbolo "ml" para indicar la unidad de volumen c) La inscripción "20 °C" para indicar la temperatura estándar de referencia d) Una abreviatura apropiada para indicar que el balón ha sido ajustado para contener la capacidad indicada. Con el fin de evitar dificultades de lenguaje, se recomienda utilizar las letras "In" e) La letra "A" o (cuando se considere necesario) "B" para indicar la clase de precisión del balón volumétrico f) El nombre del fabricante o la marca
5
10
25
50
100
200
250
500
1 000
2 000
70
90
110
140
170
210
220
260
300
370
22
27
40
50
60
75
80
100
125
160
15
18
25
35
40
50
55
70
85
110
g) En el caso de balones con tapón intercambiable, se marcará sobre el cuello y sobre el tapón el número de la junta. BURETA: Son tubos largos graduados, de diámetro interno uniforme en toda su extensión, se usan para emitir cantidades variables de líquido con gran exactitud y precisión, y por lo tanto, presentan varias subdivisiones las cuales permiten realizar una descarga controlada del líquido que está contenido en ella. Mayores especificaciones en la NTC 2175: 1986, Material de vidrio para laboratorio. Buretas. Requisitos generales.
Imagen 2
PIPETA GRADUADA:
Es un elemento de vidrio que es utilizado para dar volúmenes exactos con bastante reproducibilidad, con esta pipeta, se pueden medir distintos volúmenes de líquido, ya que lleva una escala graduada.
Las especificaciones en cuanto a los parámetros establecidos para una pipeta graduada y calibrada se encuentra en la NTC 2198: 1986, Material de vidrio para laboratorio. Pipetas graduadas.
Imagen 3
PIPETA VOLUMÉTRICA:
Es un elemento de vidrio, que posee un único valor de medida, por lo que sólo puede medir un volumen específico, esto aparentemente es una desventaja pero en cuanto a precisión y exactitud es un instrumento bastante competitivo.
Las pipetas graduadas permiten medir volúmenes intermedios, pues están graduadas, mientras que las pipetas volumétricas sólo miden el volumen que viene indicado en ellas.
Las especificaciones con respecto a este material se encuentran en la NTC 2052: 1985, Material de vidrio para laboratorio. Pipetas aforadas (de un solo trazo).
Imagen 4
PROBETAS:
Tubo de cristal o borosilicato alargado y graduado, cerrado por un extremo, usado
como recipiente de líquidos o gases, el cual tiene como finalidad medir el volumen
de los propios. Cabe denotar que este instrumento por sus características clasifica
en el material volumétrico de contención.
Las especificaciones referentes a este instrumento se encuentran consignadas en
la NTC 2321: 1987, Material de vidrio para laboratorio. Probetas graduadas.
Imagen 5
DIAGRAMA DE FLUJO
Inicio
Coja un balón aforado de 100 ml
púrguelo con una solución de
alcohol etílico y acetona.
En una balanza analítica pese el
balón sin líquido y bien seco.
Agregue agua destilada hasta el
afore.
Pese el balón con el líquido hasta
el afore en una balanza analítica y
registre el dato obtenido.
Desocupe el balón y agregue
una o dos chorros de alcohol
etílico y uno o dos chorros de
acetona.
Deseche la solución de acetona
y alcohol etílico presente en el
balón.
MATERIALES
Pipeta graduada
Balón aforado de 100 mL
Pipeta volumétrica de 20 mL
Probeta de 100 mL
Pipeta aforada de 2 mL
Bureta de 50 mL
Balanza analítica
Erlenmeyer
Gotero
Reactivos
Acetona
Agua des ionizada
Alcohol etílico
DATOS, RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Seque el balón con el calor
corporal de su mano.
Realice el mismo procedimiento
establecido en los pasos 3, 4, 5,
6 y 7 hasta obtener 5 datos en la
balanza.
Fin
Grupo 1: PIPETA GRADUADA TABLA 1
ANALISIS DE RESULTADOS
Según los datos obtenidos de la pipeta graduada se puede deducir que la pipeta
es bastante reproducible porque su porcentaje de precisión es considerablemente
alto, por otro lado se puede decir que la medida 5 tuvo un valor bastante
aproximado al valor teórico y un error porcentual bajo, de esto se deduce que la
medida fue muy exacta. Si se observa la incertidumbre porcentual del dato numero
9 se observa que se obtuvo un valor muy elevado, por lo tanto su precisión estuvo
muy lejos del valor que se esperaba. Al notar los datos consignados en la tabla de
las medidas podemos inferir en que posiblemente las medidas 9 y 10 al momento
de recolectar los datos no se realizo de forma correcta lo que altero los resultados.
Por los porcentajes de exactitud, precisión y demás datos presentados en la tabla
podemos decir que este instrumento se encuentra descalibrado lo que hace que el
volumen se vea afectado a la hora de medir cantidades que requieran de una alta
exactitud y precisión.
Grupo 2: BALON AFORADO
Tabla 2: balón aforado de 100 ml a 19ºC
ANALISIS DE RESULTADOS, grupo 2.
Al pesar el agua contenida en un balón aforado de 100 mL, y este peso convertirlo
matemáticamente a volumen con el dato de la densidad del agua a 19º C (0,9982),
la precisión calculada fue 99,8854, lo que nos indica que los valores en un ensayo
de repetitibilidad, la desviación estándar va a tender a cero, con esto concluimos
que es un instrumento con bastante precisión. Al calcular la exactitud, nos dio un
resultado de 99,8665, el cual no está muy alejado del valor teórico; que debería
ser 100 mL, por ende es un valor que presenta muy poco error porcentual, por
esto podemos decir, que el instrumento es también muy exacto.
Si comparamos la exactitud con la precisión, el balón aforado, tiene un pequeño
grado más de precisión que de exactitud, un 0,01994 más exactamente. Aunque
desde los dos puntos de vista, podemos afirmar que este instrumento esta
calibrado.
Grupo 3: PIPETA AFORADA (20 ml)
Tabla 3.1: Datos de la pipeta aforada A (20 mL) de forma individual
Tabla 3.2: Datos de la pipeta aforada B (20 mL) de forma individual.
ANÁLISIS DE RESULTADOS. Grupo 3
Después de conocer e interpretar los datos tomados por nuestros compañeros del
peso del agua contenida en dos pipetas aforadas de 20 mL, y este dato, dividido
sobre la densidad del agua a 19°C (0,99849) nos da el resultado del volumen
exacto hallado matemáticamente, de agua destilada que contenían cada una de
las pipetas aforadas, con estos datos determinamos la precisión y exactitud con
gota y sin gota de estos valores comparados con el valor teórico que es 20 mL. Y
luego comparamos las dos pipetas aforadas en cuanto a su calibración.
Con la pipeta aforada A, al calcular el volumen con gota y con este calcular los
datos, obtuvimos una precisión y una exactitud de 99,5565 y 99,1829, que
comparado con el volumen calculado sin gota y sus respectivos datos de precisión
y exactitud, que fueron 99,8973 y 99,5592, concluimos que para tomar la medición
de un volumen de 20 mL mas exacto y preciso, lo ideal es realizarlo sin tener en
cuenta la gota que queda en la punta de la pipeta, esto es debido a que algunas
pipetas son calibradas descontando esta gota desde el momento de su
fabricación.
Con la pipeta aforada B, al calcular la precisión y exactitud del volumen contenido
teniendo en cuenta la gota, obtuvimos 91,8389 y 94,3843 respectivamente, estos
valores nos indican que esta pipeta, a diferencia de la anterior está bastante
descalibrada, pero esto puede deberse a que a la hora de llenar la pipeta con
agua, el menisco no estaba tangente a la línea de afore, lo que a la hora de pesar
esta cantidad de agua, varía significativamente. Analizando ahora los datos de
precisión y exactitud obtenidos sin tener en cuenta la gota, los valores son
93,1116 y 94,75255 respectivamente, que al igual que los datos obtenidos con
gota, son bastante imprecisos e inexactos, pero aun así, la incertidumbre
porcentual y el error porcentual son un poco más bajos que al momento de hacer
la medida teniendo en cuenta la gota.
Si comparamos la pipeta aforada A, con la pipeta aforada B, según los datos
reportados y calculados, podemos asumir que la pipeta aforada A es mucho más
precisa y exacta que la B, o viéndolo desde otro punto de vista podemos inferir
que la pipeta aforada A esta bien calibrada, mientras que la pipeta B no. Esta
conclusión nos lleva a decir que esto se debe a que probablemente la
descalibración se deba al trato y al tiempo de uso que ha tenido este material,
aunque lo más seguro es que a la hora de realizar la práctica, los datos del peso
del agua contenida en la pipeta aforada B, fueron mal tomados por la persona
encargada, esto lo concluimos analizando los datos y lo distantes que estuvieron
unos con otros y lo alejados frente al valor teórico esperado.
Grupo 4: PROBETA DE 100 (ml) Tabla 4
ANALISIS DE RESULTADOS: Grupo 4
Según los datos obtenidos podemos afirmar y corroborar con la tabla allí
planteada que la probeta es un instrumento el cual es poco reproducible debido a
que su precisión es bastante baja, obteniendo como precisión más alta un
resultado de 98,94417583 frente a otros instrumentos más precisos que se pueden
implementar en el laboratorio; este instrumento a la hora de llevar a cabo una medición
no es el más apropiado ya que su desviación oscila entre 0,4 y 1,3, otro dato que nos
corrobora esta afirmación es el margen de error que presenta ya que es muy elevado
frente a otros instrumentos más competitivos a la hora de observar su margen de error.
Con esto concluimos inicialmente que la probeta al ser un instrumento de contención mas
no de transferencia no es el más indicado para realizar medidas que requieran una alta
precisión y exactitud, puesto que según los resultados obtenidos no es la más confiable,
también nos indica que el material esta descalibrado lo que nos impide realizar medidas
reproducibles. Otro factor que pudo haber influido en los resultados fue mala toma de los
datos por parte del personal encargado.
Grupo 5: PIPETA AFORADA 2(ml)
ANALISIS DE RESULTADOS: Grupo 5
Al analizar los datos recolectados, podemos observar que la pipeta, se
aproxima al valor teórico esperado, pero aun así mirando la proporción de la
medida sin gota varia relativamente el valor que nos arroja el instrumentó frente
a la medida en la cual se tiene en cuenta la gota, con esto podemos decir que la
medida que no tiene en cuenta la gota es más precisa pero menos exacta con
respecto a la medida en la cual se tiene en cuenta la gota la cual es más exacta
y menos precisa que la anterior. Con lo cual concluimos que si necesitáramos
realizar una medida con mayor precisión escogeríamos la pipeta en la cual no
se tiene en cuenta la gota, pero si necesitáramos una medida con mayor
exactitud requeriríamos la pipeta en la cual se tiene en cuenta la gota.
Grupo 6: BURETA DE 50(ml) tabla 6
ANALISIS DE RESULTADOS: Grupo 6
Tras realizar una serie de ensayos con la bureta y un numero de pesadas
podemos observar que este instrumento presenta una serie de datos que al ser
vistos desde un ángulo critico no es bastante reproducible, ya que presenta una
precisión baja y una incertidumbre alta. podemos ver en la tabla que en ciertos
datos aumenta y luego se reduce significativamente lo que nos indica que los
datos no son constantes lo que hace que se alteren los resultados, haciendo que
en ciertos casos que requieran exactitud no lo haga de la forma más adecuada y
fiable, con lo que concluimos, que la bureta al ser un instrumento de transferencia
no está dando la precisión y la exactitud que se espera hacia un material
volumétrico lo que nos indica finalmente que la bureta esta descalibrada.
CONCLUSIONES
Se determino mediante los ensayos de calibración la precisión y exactitud del
material volumétrico.
Se realizo adecuadamente y con las debidas precauciones la verificación de la
calibración del material volumétrico.
Se Logro una buena práctica de laboratorio con la ayuda de las instrucciones
del profesor, las normas NTC y los conocimientos previos.
Se observaron los datos tomados por los demás grupos y se les realizo los
respectivos cálculos y análisis para verificar la calibración de dichos
instrumentos.
ANEXO B
INFORME DE MICROBIOLOGÍA
AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE UN MICROORGANISMO CAPAZ DE
FERMENTAR LA GLUCOSA PARA OBTENER UNA BEBIDA ALCOHOLICA
A PARTIR DEL MANGO DE AZÚCAR (MANGIFERA INDICA L)
RUBEN DARIO CANRO FARIAS
JEISSON FERNANDO CRUZ MENDOZA
JENNY ANDREA PERALTA BARRETO
VILMA ROCIO CASTAÑEDA ESPINOSA
HERNAN DARIO PEREZ SANTOS
ALEXANDRA MONTEALEGRE TOVAR
INSTRUCTORA:
Etna Milena Sánchez Castelblanco
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA
CENTRO DE GESTIÓN INDUSTRIAL
TECNOLOGÍA EN QUÍMICA APLICADA A LA INDUSTRIA
BOGOTÀ, D.C.
2011
RESUMEN
Para la realización del aislamiento de levaduras se ejecutaron ciertas prácticas
las cuales se presentan en este informe, el cual contiene en su estructura una
secuencia de contenidos, conceptos y metodología que permite que se siga un
procedimiento adecuado para llegar a unos resultados y posteriormente su
respectivo análisis.
El orden de los contenidos presenta un orden lógico comenzando por las
técnica de esterilización que se le realizaron, seguido por la preparación del
medio de cultivo, la realización de la respectiva siembra donde se obtuvo el
microorganismo que más adelante fue definido mediante identificaciones
macro y microscópicas de la colonia que se obtuvo, para luego realizar las
técnicas de frotis y tinción de Gram, para poder definir el tipo de
microorganismo que se está trabajando.
Luego del aislamiento de los microorganismos se comprobó el metabolismo de
estos, lo cual se logró utilizando las diferentes pruebas bioquímicas para las
levaduras, en este caso se utilizaron kliger, rojo de metilo y TSI, con el fin de
comprobar si el microorganismo fermenta azucares para la implementación en
el proyecto de formación cuyo objetivo es la obtención de una bebida
alcohólica a partir de la fermentación del mango de azúcar (mangifera Indica
L).
2. INTRODUCCIÓN
El proyecto de formación Sena tiene como fin la obtención de una bebida
alcohólica a partir de la fermentación del mango de azúcar (Mangifera Indica
L) mediado por la levadura sacchromyces cerevisiae, para lograr este objetivo
es de vital importancia realizar un aislamiento del microorganismo de interés lo
cual se ha ejecutado durante tres sesiones de formación del área de
microbiología.
Esto agiliza y facilita la asimilación del proyecto que se va a llevar a cabo
proporcionando teoría y principios básicos del tema, además posibilita la
aplicación de estos conceptos y contenidos, teniendo en cuenta los diferentes
cuidados que se deben tener a la hora de la realización de las prácticas y
también un logro de los objetivos propuestos despertando un sentido crítico y
analítico basado en el marco de investigación seria y responsable que se
realizó.
El informe que se presentará a continuación contiene la información sobre las
practicas realizadas (siembra, aislamiento por agotamiento y pruebas
bioquímicas) el modo en el cual fueron llevadas a cabo, los resultados y el
análisis realizado a cada uno de ellos. Para así determinar que medio de
cultivo es el adecuado para extraer el microorganismo de interés.
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
1. Aislar e identificar una levadura capaz de fermentar el mango de azúcar
(Mangifera indica l ). para la obtención de una bebida alcohólica.
3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
2. Adquirir el conocimiento básico sobre los microorganismos, en especial las
características morfológicas y microscópicas.
3. Controlar y adquirir las habilidades necesarias para la manipulación en el
laboratorio de los microorganismos.
4. Establecer posibles medios de cultivo donde se puede encontrar el
microorganismo de interés.
5. Aplicar las técnicas de esterilización de materiales de vidrio para facilitar y
permitir la posterior siembra del microorganismo de manera aséptica.
6. Preparar los medios de cultivo y hacer su respectiva siembra.
7. Realizar la identificación macroscópica de las diferentes colonias obtenidas
en la siembra.
8. Llevar a cabo el recuento en placa para verificar las unidades formadoras
de colonia.
9. Realizar la identificación microscópica de las colonias implementando
técnicas de tinción diferencial (tinción de gram).
10. Ejecutar las técnicas de aislamiento en medios de cultivo solido para la
obtención de un cultivo puro, aplicando la técnica de agotamiento superficial.
11. Desarrollar pruebas bioquímicas en medios de cultivo con sustratos
específicos con el fin de demostrar actividades metabólicas de la levadura
aislada.
12. Concluir a partir de los resultados obtenidos la efectividad del
microorganismo aislado para la aplicación en nuestro proyecto de formación.
4. MARCO TEORICO
Los microorganismos tienen una gran capacidad de sobrevivencia y
diversidad, debido a esto se han podido adaptar a diferentes cambios
ambientales incluyendo condiciones extremas de tipo físico y químico. Estos
sobreviven gracias a su forma, velocidad de reproducción y cambios
genéticos. En el caso de las levaduras (unicelulares) las cuales son
eucariotas, es decir tienen un núcleo definido se caracterizan por su gran
tamaño 10-100 mm, crecen a temperaturas de 20- 26 °C, en condiciones de
pH de 6,5-4,5 y son microorganismos aerobios facultativos lo cual indica que
pueden crecer en ausencia o presencia de oxigeno. La obtención de energía y
fuentes de carbono la realizan por medio de materia orgánica
(quimiorganótrofo), reproduciéndose por gemación donde se forma una yema
de la célula madre que más adelante se separa como célula individual.
Generalmente los microorganismos son inoculados en medios de cultivo los
cuales contienen todos los elementos indispensables que requieren para
crecer, estos pueden ser líquidos o sólidos (agar) para que se dé su
propagación, conservación y así poder estudiar sus características de
crecimiento. Para que se de este crecimiento se utilizan técnicas de
esterilización para obtener cultivos totalmente puros (que se encuentren
microorganismos de una sola especie) y no se dé ninguna clase de
contaminación, esto se logra trabajando cerca del mechero o en cabina de
flujo laminar. La esterilización con calor seco (mechero) que destruye los
microorganismos y húmedo (auto clave) que se aplican para esterilizar medios
de cultivo, soluciones en el que se utiliza vapor de agua a presión para
alcanzar temperaturas de 121 °C durante 15 minutos para asegurarse de la
destrucción de endosporas las cuales son muy resistentes al calor, estos son
los procedimientos más utilizados en microbiología, esto se realiza en las asas
y en todo el material de vidrio que se va a utilizar durante la práctica.
Como se sabe los microorganismos forman colonias, las cuales son formadas
por una célula madre que es visible al ojo del ser humano (morfología
macroscópica) allí se observa la forma, superficie, consistencia, elevación,
color y tamaño donde también se puede realizar un recuento en placa para
determinar las unidades formadoras de colonias (UFC) inoculadas en el agar.
En la morfología microscópica es necesario utilizar un microscopio óptico
debido al pequeño tamaño de los microorganismos, para esto se utiliza la
técnica de frotis que se prepara haciendo una extensión del microorganismo
sobre un portaobjetos fijándolos con calor y posteriormente la tinción de gram
utilizando reactivos como los son el cristal violeta, el lugol, alcohol-acetona y
fucsina, los cuales se dejan durante un tiempo determinado y se enjuaga
luego de la aplicación de cada uno de ellos, para que así los microorganismos
puedan ser observados de una manera más fácil al microscopio y allí
determinar qué clase de microorganismos fueron los que se obtuvieron en el
medio de cultivo.
Las técnicas de aislamiento permiten la obtención de microorganismos a partir
de medios de cultivo en las que hay una gran diversidad de microorganismos
agrupados (colonias) así como para comprobar la pureza de los cultivos
obtenidos. Este aislamiento se puede dar en cultivos sólidos por estría para
que se dé un agotamiento del microorganismo, es decir cada microorganismo
se separa y da origen a una población que formara una colonia característica.
Cuando se tenga el microorganismo aislado se debe comprobar si fermenta
glucosa, lactosa y/o sacarosa y produce ácidos, para esto se inoculan los
microorganismos en diferentes tipos de medios de cultivos para conocer las
actividades metabólicas, para este caso en kliger, rojo de metilo y TSI para
que se dé su diferenciación e incluso su identificación, se toma la muestra de
la colonia aislada con un asa de siembra recta previamente esterilizada y
enfriada se pica en el fondo del tubo que contiene kliger y se incuban a 35-36
°C durante 24 horas, se realiza este mismo procedimiento para TSI y para
MRVP se le agregan 4 a 5 gotas de rojo de metilo se agita y se observan los
resultados.
PRUEBAS BIOQUÍMICAS
Prueba de kliger
Medio de cultivo frecuentemente usado en microbiología para la diferenciación
de enterobacterias y levaduras en base a la fermentación de la glucosa,
lactosa y la producción de acido sulfhídrico.
Instrucciones: Suspender 54.8g del polvo en un litro de agua destilada.
Mezclar bien y calentar con agitación frecuente, hervir 1 o 2 minutos hasta
disolución total. Llenar hasta la tercera parte de los tubos de ensayo.
Esterilizar a 121 oC por 15 minutos. Dejar enfriar con pico de flauta.
Fundamento:
1. El rojo de fenol es el indicador de pH y el cloruro de sodio mantiene el
balance osmótico. El agar es el agente solidificante.
2. Por fermentación de azúcares se producen ácidos, que se detectan por
medio del indicador rojo de fenol, el cual vira al color amarillo en menor ácido.
3. El tiosulfato de sodio se reduce a sulfuro de hidrogeno el que reacciona
luego con una sal de hierro proporcionando el típico sulfuro de hierro color
negro.
Resultados
1. Pico alcalino / fondo acido (pico rojo / fondo amarillo): El microorganismo
fermenta solamente glucosa
2. Pico acido / fondo acido ( pico amarillo/ fondo amarillo): el microorganismo
fermenta glucosa y lactosa
3. Pico alcalino / fondo alcalino (pico rojo /fondo rojo): el microorganismo no es
fermentador de azucares.
4. La presencia de burbujas, o ruptura del medio de cultivo, indica que el
microorganismo produce gas.
5. El ennegrecimiento del medio indica que el microorganismo produce acido
sulfhídrico.
TSI (TRIPLE SUGAR IRON)
Introducción
El agar triple azúcar hierro es un medio nutriente y diferencial que permite
estudiar la capacidad de producción de ácido y gas a partir de glucosa,
sacarosa y lactosa en un único medio. También permite la detección de la
producción de H2S. Es un medio útil para la identificación de enterobacterias.
Principio
El agar se prepara en forma de pico de flauta. Esto determina que existan dos
cámaras de reacción dentro del mismo tubo. La porción inclinada (pico)
expuesta en toda su superficie al oxígeno es aerobia y la porción inferior
(fondo) está protegida del aire y es relativamente anaerobia. Al crecer un
microorganismo en el TSI, el pico tiende a virar al pH alcalino (color rojo por el
rojo fenol) por la producción de aminas, debido a la utilización aerobia de las
peptonas. En el fondo del tubo -donde no hay oxígeno- la degradación de
peptonas es menor y no se generan aminas, de manera que se pueden
detectar la producción de pequeñas cantidades de ácido (color amarillo por el
rojo fenol). Si se inoculan microorganismo no fermentadores no se formarán
ácidos, pero por la producción de aminas en el pico, todo el medio quedará
rojo. La glucosa en el TSI está en una proporción 10 veces menor que la
lactosa y la sacarosa. Si el TSI es inoculado con una bacteria fermentadora de
glucosa pero no de lactosa ni de sacarosa, la cantidad de ácido producida por
fermentación será baja (porque la cantidad de glucosa inicial es baja
Procedimiento
Inocular los tubos de TSI con punta (alambre recto). Para eso introducir la
punta hasta 3 a 5 mm del fondo del tubo. Tras retirar la punta del fondo, estriar
el pico con un movimiento hacia uno y otro lado. Incubar a 35 °C durante 18-
24 hrs, pero no más de 24 hrs.
Interpretación de resultados
Para el TSI siempre se informa el resultado en el siguiente orden: pico, fondo,
producción de gas y H2S.
1. Pico alcalino/fondo alcalino (Alc/Alc/gas-/H2S-) No hay fermentación de
azúcares. Pico alcalino/fondo ácido (Alc/Aci/gas/ H2S)
2. Glucosa fermentada, ni lactosa ni sacarosa fermentadas. No hay producción
de gas ni de H2S.
3. Pico alcalino/fondo ácido (Alc/Aci/gas/ H2S) Glucosa fermentada, ni lactosa
ni sacarosa fermentadas. No hay producción de gas, si de H2S.
4. Pico alcalino/fondo negro (Alc/Aci/gas/H2S) Glucosa fermentada, ni lactosa
ni sacarosa fermentadas, producción de gas y producción de ácido sulfhídrico
5. Pico ácido/fondo ácido (Aci/Aci) Glucosa y lactosa y/o sacarosa
fermentadas. Puede producirse H2S o (A/A/H2S) a estos resultados se les
agrega el resultado de la producción de gas. Ej. Aci/Aci/gas/H2S.
ROJO DE METILO - VOGES-PROSKAUER (RM VP)
Principio
Una de las características taxonómicas que se utilizan para identificar los
diferentes géneros de enterobacterias lo constituyen el tipo y la proporción de
productos de fermentación que se originan por la fermentación de la glucosa.
Se conocen dos tipos generales: la fermentación ácido-mixta y la fermentación
del 2,3 butanodiol. En la fermentación ácido mixta se forman
fundamentalmente láctico, acético y succínico, además de etanol, H2 y CO2.
En la vía del butanodiol se forman cantidades menores de ácido (acetato y
succinato) y los principales productos son el butanodiol, etanol, H2 y CO2. El
rojo de metilo es un indicador de pH con un intervalo de viraje entre 6,0
(amarillo) y 4,4 (rojo), que se utiliza para visualizar la producción de ácidos por
la vía de fermentación ácido mixta. El acetil-metil-carbinol (o acetoína) es un
producto intermediario en la producción de butanodiol. En medio alcalino y en
presencia de oxígeno la acetoína es oxidada a diacetilo. Este se revela en
presencia de alfa-naftol dando un color rojo-fucsia.
Procedimiento
Inocular el caldo RMVP con un cultivo puro de no más de 24 horas del
microorganismo en estudio. Incubar a 35°C durante 48 horas. Luego de
finalizado el tiempo de incubación transferir 1 mL del caldo a un tubo limpio
para VP. En el caldo restante revelar RM agregando unas 4 - 8 gotas del
indicador rojo de metilo. Para revelar VP agregar 0,6 ml (10 gotas) de alfa-
naftol al 5% y 1 gota de KOH al 40%. Agitar cuidadosamente para exponer el
medio al oxígeno atmosférico y dejarlo reposar durante 10 a 15 minutos.
Interpretación de resultados
6. La prueba RM es positiva si se desarrolla un color rojo estable. Esto indica
que la producción de ácido es suficiente para producir el viraje del indicador y
el microorganismo fermentó la glucosa por la vía de ácido mixta. Un color
anaranjado, intermedio entre el rojo y el amarillo no es considerado como
positivo.
7. La prueba VP es positiva si se desarrolla un color rojo-fucsia luego de 15
minutos, que indica la presencia de diacetilo, producto de oxidación de la
acetoína.
5. METODOLOGÍA
PREPARACIÓN DEL CULTIVO PDA (CONDICIONES ASÉPTICAS)
Para garantizar el crecimiento de microorganismos se prepararon medios de
cultivo que contienen los nutrientes necesarios óptimos para el desarrollo de
colonias microbianas.
INICIO
De acuerdo a los cálculos, se pesaron 7.8g de PDA.
Se disolvieron en 100 ml de agua destilada, en un frasco de dilución y luego
se llevo a volumen. (200ml)
Se calentó la solución hasta punto de ebullición por un minuto.
La solución se esterilizo en el autoclave.
Se agregaron los 200 ml en las cajas de petri, previamente esterilizadas,
adicionando 25 ml en cada caja.
FIN
Se dejo solidificar, se envolvió en papel vinipel y se llevo a la nevera.
PROTOCOLO PREPARACION DE AGUA PEPTONADA
El agua peptonada se uso para realizar las diluciones ya sea a partir de medio
sólido o líquido para luego proceder a la siembra en las cajas de Petri con el
medio de cultivo que en este caso fue PDA.
Se disolvieron 3.51 de agua peptonada en 234 ml de agua destilada.
INICIO
Se fracciono el agua en tubos taparosca, 9 ml en cada uno.
Se calentó hasta punto de ebullición por 2 minutos
FIN
Se realizo el ciclo de auto clave para esterilizar
PREPARACIÓN DE DILUCIONES DE LA MUESTRA (CONDICIONES
ASÉPTICAS)
Las diluciones se realizaron con el fin de disminuir la concentración de la
muestra, como consecuencia de esto se obtienen colonias microbianas mas
separadas unas de la otras.
INICIO
Se tomaron 10 ml de cada muestra (Banano y mango), se adicionaron en los
frascos de dilución de 90 ml cada uno.
Para la muestra sólida (mango) se realizo una previa maceración
Se agito y se dejo reposar por cinco minutos
Posteriormente se realizaron las diluciones (10-2,10-3,10-4) partiendo de los
frascos de 90 ml que contenían las muestras.
Se sembraron en los medios previamente preparados, tomando 0.1 ml de las
diluciones.
Se llevaron a la incubadora a una temperatura de 27 °C.
FIN
SIEMBRA DE LAS MUESTRAS EN LAS CAJAS DE PETRI (CONDICIONES
ASÉPTICAS)
La siembra en cajas de Petri se lleva a cabo de forma aséptica con el fin de
que solo crezca el microorganismo de interés y no de lugar para que otros
microorganismos contaminen el cultivo, generando así un cultivo axénico.
Posteriormente se rotularon las cajas en la base de acuerdo a la muestra y
dilución.
Se tomaron las diluciones de cada muestra y se sembraron en las respectivas
cajas de petri, utilizando el asa de vidrio previamente esterilizada.
INICIO
Se llevaron las cajas a la incubadora a una temperatura de 27 grados Celsius.
Se envolvieron en papel vinipel y luego se llevaron a la nevera.
FIN
PREPARACIÓN DEL FROTIS (CONDICIONES ASÉPTICAS)
El frotis y la tinción diferencial de Gram se realizan para identificar más fácil y
efectivamente microorganismos al microscopio.
INICIO
Se coloco una gota de agua en el portaobjetos.
Se pincho la colonia con el asa recta, previamente esterilizada y se
homogenizo en la gota de agua.
Se dejo secar la muestra en el portaobjetos, y posteriormente se fijo
flameándola en el mechero.
Se agrego cristal violeta por un minuto y se lavo con agua.
Se agrego lugol por un minuto y se lavo con agua
Se agrego alcohol-acetona por medio minuto y se lavo con agua
Se agrego fucsina por un minuto y se lavo con agua, se dejo secar.
Se llevo la muestra al microscopio.
FIN
TÉCNICA DE AISLAMIENTO POR ESTRIA (CONDICIONES ASÉPTICAS)
Las técnicas de aislamiento, permiten la obtención de microorganismos a
partir de muestras complejas (Suelo, agua, alimentos etc.) en las que hay gran
diversidad microbiana, así como para comprobar la pureza de los cultivos
obtenidos.
FIN
Se envolvieron las cajas en papel vinipel y se llevaron a la nevera.
Se distribuyo la muestra de la colonia en el agar en forma de estrías.
Se coloco la muestra de cada colonia en el medio de cultivo. (PDA)
Se pincho la colonia más aislada para el aislamiento en cada muestra.
INICIO
REALIZACIÓN DE PRUEBA BIOQUÍMICA TSI
Las pruebas bioquímicas se realizan para la diferenciación de
microorganismos, basadas en el comportamiento metabólico de los mismos.
FIN
Se llevaron los tubos a la incubadora durante 24 horas y se observaron los
cambios.
Se pincho la colonia más aislada de cada una de las muestras y se coloco en
los tubos de ensayo que contenían la prueba (TSI)
Se realizaron replicas de la prueba para cada muestra.
Se disolvieron en 100 ml de agua y se llevaron a un volumen de 210 ml.
Se inclinaron los tubos con el fin de formar picos.
Se agregaron 10 ml en cada tubo, y se dejo solidificar.
Se llevo hasta punto de ebullición.
Según los cálculos realizados para 21 tubos de ensayo se pesaron 13.63 g de
TSI.
INICIO
REALIZACION DE PRUEBA BIOQUIMICA KLIGER
INICIO
Se pincho la colonia representativa de cada muestra, con el asa recta
previamente esterilizada.
Se coloco en los tubos de ensayo sin tocar el fondo y luego se realizo una
estría en la superficie.
Se llevaron los tubos a la incubadora durante 24 horas y se observaron los
cambios.
FIN
REALIZACIÓN DE LA PRUEBA BIOQUÍMICA MRVP (ROJO DE METILO)
INICIO
FIN
En este caso la prueba es liquida.
Se llevaron los tubos a incubadora durante 24 horas y se observaron los
cambios.
Se introdujo en los tubos de ensayo y se homogenizo.
Se pincho la colonia representativa de cada muestra.
6. RESULTADOS:
Resultados con muestra sólida: (mango de azúcar)
*Resultados de la siembra De la muestra sólida se pesaron 10 g, los cuales
se maceraron completamente para así realizar una dilución en 90 ml de agua
peptonada (dilución 10-1), posteriormente se hicieron 3 diluciones, cada una
en 9 ml de agua peptonada (dilución 10-2, y 10-4). Cada dilución fue
sembrada en las cajas de petri debidamente rotuladas y posteriormente
llevadas a la incubadora a 27.6 ºC durante 36 horas para luego ser
trasladadas a la nevera. Al cabo de 4 días en la nevera se obtuvieron los
siguientes resultados:
CONCLUSIONES
Se obtuvo una bebida de mango con 0,56% de etanol, que de acuerdo
a la NTC 708, no se considera un vino de frutas.
Se definió como proceso biotecnológico una fermentación alcohólica
mediada por una levadura capaz de fermentar glucosa y sacarosa
produciendo etanol.
Se diseñó el diagrama de proceso para la producción a nivel piloto del
vino de mango, con un total de 5 áreas y 14 etapas de proceso,
contando con un total de 28 equipos.
Se identificaron las variables a modificar para optimizar la fermentación,
estas son cantidad de oxígeno disuelto y concentración de azúcares
fermentables en el sustrato.