Obtencion de Una Bebida Alcohólica a Partir de La Fermentación Del Mango de Azucar 26 Abril

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 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

OBTENCIÓN DE UNA BEBIDA ALCOHÓLICA A PARTIR DE LA FERMENTACIÓN DEL 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................................................ 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 2.2

Misión ............................................... ........................................................................ .................................................. .........................18

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)........................... 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 6.

DESCRIPCIÓN DE LA INSPECCIÓN Y SUPERVISIÓN DEL PROCESO ¡Error! Marcador no definido.

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 endproduct 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 start s 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.

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/cm 2.

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.

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 DETERMINACIÓN DEL GRADO ALCOHOLIMÉTRICO DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ TOTAL DETERMINACI N DE LA ACIDEZ VOLÁTIL DETERMINACI N DEL CONTENIDO DE METANOL DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE ANHÍDRIDO SULFUROSO

MÉTODO Se efectúa de acuerdo con lo indicado en las GTC 4, p. 13 Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la GTC 4, p.133. Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la GTC 4, p. 39 Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la GTC 4, p. 138 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.

DETERMINACI N DEL CONTENIDO DE ÁCIDO SÓRBICO

Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la GTC 4, p. 50. Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la GTC 4, p. 81 Se determina el extracto seco total y se calcula el reducido

IDENTIFICACIÓN DE COLORANTES DETERMINACIÓN DEL EXTRACTO SECO REDUCIDO

Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la Determinación del extracto seco total GTC 4, p. 61. Se calcula mediante la siguiente ecuación: ESR = EST - (AF + AzT) Donde: ESR = extracto seco reducido Determinación del 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 DETERMINACI N DEL CONTENIDO Se efectúa de acuerdo con lo indicado en DE SULFATOS la GTC 4, p. 78. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la DE CLORUROS GTC 4, p. 76 Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la DETERMINACIÓN DEL GTC 4, p. 140 o por espectrofotometría de CONTENIDO DE HIERRO absorción atómica. Se efectúa de acuerdo con lo indicado en la DETERMINACIÓN DEL GTC 4, p. 140 o por espectrofotometría de CONTENIDO DE COBRE absorción atómica Se efectúa directamente sobre le producto DETERMINACIÓN DEL pH 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.

OPORTUNIDADES •

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

DEBILIDADES Mal administración del tiempo dedicado al proyecto •

Poca solvencia económica para una producción al nivel industrial. •

AMENAZAS 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. •

•

FORTALEZAS

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. •

•

•

•

Poca disposición de información acerca del proceso fermentativo del mango de azúcar. •

Rápida descomposición -de la materia prima.

•

Programar en agenda semanal las actividades a desarrollar con respecto al proyecto, asignando funciones a cada persona. •

Corto plazo 0-6 meses

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. •

Realizar campañas publicitarias que permitan mostrar el producto y su calidad. •

Mediano plazo 6 meses  – 1 año

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. •

Establecer contratos con los agricultores para suplir la demanda de mango de azúcar durante todas las temporadas del año. •

Largo plazo 2 años en adelante

•

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 TERMINADO.(MUESTREO)

DE

MATERIA

PRIMA

Y

PRODUCTO

 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 (Mangif era Ind ica 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 F 8 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 H 2/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 most rará 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 espectrofotómetro de absorción atómica para el análisis de metales.

del

MATERIALES Y REACTIVOS: Equipo de absorción atómica Manual de operación del equipo Muestra problema, patrones.

1. 2. 3. 4.

Observe las condiciones iniciales de cómo se encuentra el instrumento. Prenda el estabilizador del equipo Encienda el equipo. oprima el botón naranja POWER 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

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.

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.

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 Kg DE MANGO Kg PULPA DE MANGO L AGUA POTABLE L JUGO TOTAL L CALDO MALTA L INOCULACION ENTRADAS L FERMENTACION L FILTRACION L CLARIFICACION L FILTRACION 2 L FILTRACION SIN BORRA L PASTEURIZACION Kg CORTEZA DE MANGO Kg SEMILLA KG PULPA DE MANGO SALIDAS L JUGO TOTAL L INOCULACIÓN L SUSTRATO L FERMENTACION

84,75 63,5625 254,25 317,8125 15,890625 190,6875 333,703125 333,703125 5,33925 272,30175 250,2773438 250,2773438 6,78 14,4075 63,5625 317,8125 190,6875 127,125 333,703125

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.

ENERGIA NETA POR SEMANA PERDIDAS DE ENERGIA POR SEMANA ENERGIA TOTAL POR SEMANA ENERGIA EN FORMA MECANICA EN HP ENERGIA EN FORMA DE CALOR EN KCAL COSTO TOTAL DE ENERGIA EN $ POR SEMANA

Energía en HP 2581,38 774,41 3355,80

Energía en KW 1924,94 577,48 2502,42

276,95 1478557,26 $ 443.981,30

Energía en forma de potencia Equipo

Energía por equipo en HP/H

Número de equipos

Tolva (energía en forma mecánica) Banda transportadora Despulpadora Tornillo sin fin Licuadora Tanque de almacenamiento Bomba centrifuga Fermentador Filtro prensa Tanque de agitacion Filtro centrifugo Embotelladora

0,5 1 2 1,4751 1 0,4425 1 1,2 2,0115 0,4425 0,75 0,5

1 3 1 1 1 2 4 1 1 2 1 1

Energía equipos totales en HP/h 0,5 3 2 1,4751 1 0,885 4 1,2 2,0115 0,885 0,75 0,5

horas gastadas Energía total gastada por equipos para en HP/semana cochada de 250 L (cochada de 250 L de de vino vino) 2 1 5 15 0,2 0,4 1 1,4751 3 3 1 0,885 4 16 192 230,4 2 4,023 2 1,77 2 1,5 3 1,5

horas gastadas Energía total gastada por equipos para en HP/semana cochada de 250 L (cochada de 250 L de de vino vino)

Energía en forma de calor Equipo Escaldadora (energía en forma de calor) Caldera Pasteurizador

Energía por equipo en HP/H

Número de equipos

Energía equipos totales en HP/h

Energía total gastada en Kcal/semana (cochada de 250 L de vino)

1

1

1

0,160

0,16

102,6585086

12 0,2682

1 1

12 0,2682

192,000 1,000

2304 0,2682

1478282,524 172,081325

3.3.3 Descripción de 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)

3.3.3 Descripción de 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 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 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

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 MICROORGANISMO

DEL

AISLAMIENTO

E

IDENTIFICACIÓN

DEL

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 prep aración 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).

FLUJOGRAMA DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO

 Alistamiento sustrato

1. Alistamiento de cepas Cultivo de la levadura en medio solido

Realización de pruebas de concentración

 Adecuación del microorganismo a medio líquido

Preparación y adecuación del sustrato

Esterilización del sustrato

Generación de biomasa

Inoculación del sustrato Desarrollo de la fermentación, llevar a temperatura de 27°c a 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 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.

ETAPAS

Filtración.

CAUSA

SOLUCIÓN

Las dos posibles La fibra soluciones pueden procedente del ser; retirar la fibra del mango de azúcar sustrato de mango y la biomasa generado en el generada en la licuado antes de fermentación iniciar el proceso de causa la demora fermentación, o en el proceso utilizar un equipo con aumentando el un medio filtrante de tiempo en esta mayor capacidad etapa. para disminuir el tiempo en el área de

separación y purificación. La elección del El objetivo de la agente y su dosis separación y óptima se purificación es obtener determina con un una bebida traslucida y test de jarras, el brillante, lo cual no se cual implica el uso logro después de de 6 litros de realizar las etapas que clarificación bebida se plantean para este fermentada, fin, por esto se debido a que se establecen causas y elabora tan solo 1 posibles soluciones litro fue imposible para optimizar el determinar el proceso. agente coagulante y su dosis óptima. El filtro membrana es empleado para Debido a la baja separaciones con capacidad del equipo la baja cantidad de filtración centrifuga no sólidos, al haber se realizo por esta presente fibra y razón se empleo un filtración biomasa genero el filtro de membrana de taponamiento del 0,2 micrómetros filtro, además aumentando la cantidad provoco que la de tiempo en la etapa. bebida filtrada fuese de bajo volumen.

Se recomienda producir mayor volumen de fermentado (alrededor de 7 litros) para determinar dosis de agente coagulante mediante el ensayo de test de jarras.

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/instrumentallaboratorio/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-PruebasBioquimicass 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 Calibr ación del m aterial v olu m é tric o

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 cm 3, 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.

Capacidad Nominal

Error máximo permitido Clase A

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

Tabla 1. Error máximo permitido en capacidad mililitros

Clase B 0,05 0,05 0,08 0,12 0,20 0,30 0,30 0,50 0,80 1 20

valores en

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.

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.

Capacidad nominal

Altura sin tapón

Diámetro del bulbo

Diámetro de la base

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

Capacidad nominal (ml)

Diámetro interno del cuello en la línea de graduación Clase A

5 10 25 50 100 200 250 500

Clase

6 a 10

6a8 8 a 10 10 a 12 12 a 14 14 a 17 14 a 17 17 a 21

Distancia mínima desde la línea de graduación hasta cualquier punto donde cambie el diámetro interno del cuello 5 5 5 10 10 10 10 15

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

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

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 cali brada 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.

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

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.

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 afor ado de 100 m l 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 pip eta aforada A (20 m L) de form a individu al  Tabla 3.2: Datos de la pip eta aforada B (20 m L) de form a individu al.

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 1824 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 alfanaftol 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: