Química Aplicada
TECSUP
TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN Rúbrica de Calificación Conducen pruebas, analizan e interpretan los resultados, para evaluar y mejorar las diferentes etapas de los procesos p rocesos productivos. 3.1:
Criterio de desempeño: 3.2:
Realiza pruebas en equipos y sistemas de diversa tecnología utilizando utilizando procedimientos, normas y estándares. Analiza respuestas respuestas de equipos y sistemas, utilizando utilizando los resultados resultados para la mejora del del proceso productivo. LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA
Curso:
LABORATORIO Nº5: PROCESO DE FERMENTACION
Actividad:
Dani Lucinda
Nombre y apellido del alumno:
Mendoza Gutiérrez
Sección:
“C”
Docente:
Ciclo:
II
Semana:
9
Ing. Luis Gustavo Zavaleta Rodríguez
2017-I
Fecha:
13/06/17
Excelente
Bueno
Requiere Mejora
No aceptable
Determina la cantidad de insumos necesarios para la producción de hidróxido de sodio.
3
2
1
0
Determina la velocidad de reacción y el rendimiento de la reacción de producción de hidróxido de sodio.
3
2
1
0
Culminó la tarea en el tiempo previsto
1
0,5
0
0
Demostró conocimiento acerca de los temas tratados (prueba escrita / oral, intervenciones)
4
3
2
0
Presenta informe (redacción, ortografía, formato)
2
1,5
1
0
Presenta análisis crítico (datos, esquemas, observaciones, conclusiones)
3
2
1
0
2
1,5
1
0
2
1,5
1
0
Observaciones
Periodo:
CRITERIOS A EVALUACIÓN
Aplica procedimientos procedimientos seguros. Trabaja en equipo (orden, colaboración)
Puntaje Total
Comentarios al alumno: (De llenado obligatorio)
1
Puntaje Logrado
LABORATORIO N°5
PROCESODE FERMENTACIÒN CARRERA
:
TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
CICLO
:
II
SECCIÓN
: “D”
DOCENTE
:
ZAVALETA GARCÌA LUIS GUSTAVO
CURSO
:
LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA
:
MENDOZA GUTIERREZ DANILUCINDA
ALUMNA
FECHA DE ENTREGA:
13/06/17
TRUJILLO – PERÚ 2017 - I
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3
1. OBJETIVOS
Utilizar microorganismos en la obtención de un producto químico.
Identificar los parámetros de control para el proceso de fermentación.
Producir alcohol etílico a partir de azúcar de caña utilizando la levadura (Saccharomyces Cerevisae).
Aplicar la técnica de la determinación de la densidad de soluciones a partir de la densidad de patrones preestablecidos.
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2.
FUNDAMENTO TEÓRICO S eg ún el módulo de laboratorio de química aplic ada-Tecs up define
que la mezcla de azúcar y levadura es uno de los métodos más utilizados hoy en día, en la manufactura de etanol por fermentación. Este proceso se aplica particularmente en los países de las latitudes tropicales, donde se cultiva caña de azúcar. El azúcar es fermentado a alcohol etílico de acuerdo a la reacción para azúcares tipo hexosa. C6H12O6 + (H2O, levadura y nutrientes) 2C2H5OH + 2CO2 + calor En el proceso de preparación de alcohol tiene lugar tres etapas básicas: a. Preparación del substrato b. Fermentación c. Destilación (esta etapa se desarrollará en la siguiente sesión)
a. Preparación del substrato Los azúcares contenidos en la mezcla deben ser diluidos a una concentración adecuada para su utilización económica adecuada a su conversión a etanol. El grado de dilución depende de la concentración alcohólica que puede ser obtenida en la fermentación antes que la levadura pierda su actividad debido a la inhibición que produce el etanol y también otras influencias. b. Fermentación Por la adición de la levadura y nutriente dentro de la solución de azúcares se produce un cambio químico. Las células vivas de las levaduras tienen catalizadores bioquímicos llamados enzimas, las cuales, en ausencia de aire facilita la transformación de los azúcares en etanol y dióxido de carbono, también se libera energía en forma de calor. c. Destilación Mediante el equipo de destilación usando vapor de agua como medio calefactor, se logra la concentración de los productos de la fermentación seguido de la purificación y recuperación de etanol. El efluente líquido conteniendo materia no fermentable se denomina vinaza, producto de desecho que se elimina al desagüe y representa entre 8 a 13 veces el volumen de etanol producido.
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La fermentación alcohólica Es un conjunto de transformaciones bioquímicas por lo cual los azucares contenidos en el mosto se transforman en alcohol etílico .Para ello es necesaria la presencia de levaduras, que son unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en las piedras de las uvas ,concretamente ,en la capa de polvillo blanco que recubre las uvas denominada pruina (aunque como veremos ,con frecuencia se le añaden al mosto levaduras seleccionadas ).Una gota de mosto puede contener más de 5.000.000 millones de levaduras. Aunque las levaduras necesitan inicialmente el oxígeno, sin embargo, al final de la fermentación hay que conseguir que su presencia sea pequeña, para evitar la pérdida de etanol y la aparición en su lugar de acético. AZUCARES
+
LEVADURAS
ALCOHOL ETILICO
+ CO2 +
CALOR
+
OTRAS SUSTANCIAS
Condiciones de la fermentación: Esta demostrado que la temperatura y la aireación, influye en la formación de los aromas. Así una temperatura baja y una fermentación lenta conserva mejor los aromas varietales. Los aromas secundarios tienen generalmente un olor vinoso intenso. (Gallego, 2008) El concepto microbiológico de fermentación Desde el punto de vista microbiológico, en la actualidad, se entiende por fermentación aquel proceso en el que los microorganismos producen metabolitos o biomasa, a partir de la utilización de sustancias orgánicas en ausencia o presencia de oxígeno. La descomposición de los sustratos es llevada a cabo por encimas producidos por los microorganismos del proceso, siempre y cuando estén presentes sus enzimas; sin embargo, en estos casos, la velocidad de obtención y los rendimientos del producto. Saccharomyces cerevisiae Conocida desde la antigüedad, la levadura del pan, del vino y de la cerveza, Saccharomyces cerevisiae, se ha convertido en un organismo de estudio común en el laboratorio. La investigación biotecnológica ha mantenido el uso tradicional que se ha hecho de esta levadura, mejorando e innovando los procesos de panificación y de producción de bebidas alcohólicas. A la vez, este organismo ha ganado protagonismo en el laboratorio al convertirse en un potente modelo biológico de organismos eucariotas. Fue el primer organismo eucariota en ser secuenciado y actualmente es el genoma eucariota mejor conocido. (genoma, 2017) 6
3. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales Vaso de precipitación 500 ml. Embudo Botella de vidrio de 2 litros de capacidad Fiola de 100 ml Trípode Matraz Erleymmer. Varilla de agitación Rejilla de asbesto Probeta
Equipos
Balanza analítica
Reactivos
100 g de Chancaca 55 g Levadura fresca Alcohol etílico absoluto
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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS a. Pesar 100 g de chancaca. b. Disolverlo en un litro de agua destilada a 30°C, aproximadamente (substrato). c. Proceder a filtrar toda la solución. d. Mientras se va filtrando, tomar los primeros 300 ml filtrado y efectuar las siguientes preparaciones:
Grupo No. 2 pesar 55 g de levadura. e. Mezclar la levadura pesada (inóculo) con los 300 ml de substrato filtrado, formando una suspensión homogénea. f. Devolver la mezcla - suspensión preparada, al resto del litro de substrato filtrado. g. Agitar bien la solución y llevarlo a una botella de vidrio. h. Tapar la botella colocando un papel de filtro entre la tapa y la botella con el fin de que no entre aire, pero debe dejar salir los gases (CO2). NO SE DEBE CERRAR HERMÉTICAMENTE. i. Identificar la botella de acuerdo al grupo y sección. j. Dejar fermentar en la refrigeradora por 15 días (hasta el próximo laboratorio). k. Agitar la botella todos los días para acelerar su proceso de fermentación.
PREPARACIÓN DE LA CURVA DENSIDAD VERSUS % DE ALCOHOL
Agregar 4 ml de alcohol absoluto y completar con agua la fiola hasta 50 ml. Agregar 5 ml de alcohol absoluto y completar con agua la fiola hasta 50 ml. Hallar el peso de cada una de las soluciones.
Determinar la densidad de cada una de las soluciones.
Determinar el % volumétrico de alcohol en cada fiola.
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5.
PROCESAMIENTO DE DATOS SOLUCIÒN Determinación de la densidad del destilado: (a) Pesar la fiola de 100 ml vacía y seca = g WfV = 53,14 g (b) Peso de fiola + 100 ml de destilado = g Wfll = 151.24 g (c) Peso de destilado = (b) – (a) = g Wsol = 98.1 g (d) densidad del destilado = (c)/(d) = g/ml =
98.1 100
= . /
(e) del gráfico patrón hallar el % de alcohol = % de alcohol % 2 5 =
8 − 100 ()
× 100% = %
SOLUCIÒN Determinación de la densidad del destilado: (f) Pesar la fiola de 100 ml vacía y seca = g WfV = 53,14 g (g) Peso de fiola + 100 ml de destilado = g Wfll = 150.544 g (h) Peso de destilado = (b) – (a) = g Wsol = 97.404 g (i) densidad del destilado = (c)/(d) = g/ml =
97.404 100
= . /
(j) del gráfico patrón hallar el % de alcohol = % de alcohol
% 2 5 =
10 − 100 ()
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× 100% = %
6. RESULTADOS Tabla Nº 01: Resultados de la curva densidad versus % de alcohol
Porcentaje (%)
Densidad 0.98 0.97
8% 10% FUENTE:Propia
Preparar el gráfico patrón de densidad vs. % vol. de alcohol. Y alcohol (%) 10%
8%
0,9g/ml
0,98g/ml
soluciòn
G rafica N.º 1: Porcentaje Vs Densidad
10
(g/ml)
X Densidad de
7. ANÀLISIS DE RESULTADOS
Al terminar el laboratorio se analizo que a partir de la chancanca mezclado con la levadura despues de un tiempode reposo a temperatura ambiente y posteriormente sometido aun proceso de destilacion se produce alcohol. De esta fermentacion tambien se obtuvo como producto resultante la presencia de Dioxiode Carbono (CO 2) en estado gaseoso ,siendo este el que provoca el burbujeo de la mezcla ,la ebullicion y el aroma caracteristico de una cuba de mosto en fermentacion. En esta fermentacion se obtuvo un pH de 5,5 esto indica que el proceso fermetacion se realizo con excelencia y esta dentro de los parametros requeredidos de fermentacion.
En el segundo experimento se analizo preparación de la curva densidad versus % de alcohol ,y apartir de los valores obtenidos y graficados en el planao cartesiano se obtuvo una pendiente negativa; esta indica que la densidad del alcohol es mayor que la masa en gramos del agua. En algun caso que la grafica mostrara una pendiente positiva ,esto indica que la masa del agua es mayor quela densidad del alcohol
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8. CONCLUSIONES
Se utilizaron microorganismos en la obtención de un producto químico.
Se identificaron los parámetros de control para el proceso de fermentación.
Se logró Producir alcohol etílico a partir de azúcar de caña utilizando la levadura (Saccharomyces Cerevisae).
Se aplicó la técnica de la determinación de la densidad de soluciones a partir de la densidad de patrones preestablecidos.
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9. RECOMENDACIONES
Usar los EPPs adecuados para el desarrollo de la práctica dentro del laboratorio.
Verificar los materiales que se encuentren en un buen estado antes de ser utilizarlos.
Leer la práctica de laboratorio antes para no tener ninguna dificultad a la hora de realizar el laboratorio.
Prestar atención a las indicaciones del profesor antes de empezar a realizar la práctica.
Tener en cuenta los pesos precisos de cada reactivo a utilizar para poder obtener una buena solución.
Limpiar y secar los instrumentos utilizados para luego colocarlos en sus respectivos lugares.
Dejar limpio y ordenado el área de trabajo.
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10.
CUESTIONARIO
a. ¿Qué es el proceso de fermentación? La fermentación es un proceso natural que ocurre en determinados compuestos o elementos a partir de la acción de diferentes actores y que se podría simplificar como un proceso de oxidación incompleta. La fermentación es el proceso que se da en algunos alimentos tales como el pan, las bebidas alcohólicas, el yogurt, etc. y que tiene como agente principal a la levadura o a diferentes compuestos químicos que suplen su acción. b.
Señale seis tipos de industrias que estén relacionadas con los procesos de fermentación. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Industrias cerveceras. Industrias de yogurt. Industrias pulquerías. Industrias destilerías. Industrias de vino. Industrias de algunos lácteos, quesos.
c. ¿Qué son las levaduras? Son hongos microscópicos y unicelulares, que se reproducen gracias a la división o gemación, y que producen ciertas enzimas que generan la fermentación de los hidratos de carbono y por caso producen diferentes sustancias.
d. ¿Qué tipos de levaduras se utilizan industrialmente? Saccharomyces cerevisiae: Panificación, elaboración de bebidas fermentadas (vino, cerveza, licores, sake, etc.). Producción de etanol. Elaboración de complementos nutricionales, saborizantes, vitaminas, extractos, etc. Candida utilis: Proteína unicelular, producción de alcohol. Yarrowia lipolytica: Proteína unicelular, lipasa, bioquímicos. Phaffia rhodozyma Brettanomyces sp: Proteína unicelular para acuacultura Fermentación cervezas “lámbicas”
e. ¿Qué es la chancaca? La chancaca es un producto orgánico derivado del jugo de caña de azúcar en su máxima extensión.
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f. ¿Cómo se produce la chancaca? Moler la caña de azúcar en una maquina llamada trapiche. Verter todo el jugo en una caldera, el juego es pasado a un perol o paila. Se hierve a altas temperaturas durante aproximadamente 13 horas. Cuando se observe que tome un color amarillento y que este denso se procede a retirar del fuego y verter en depósitos y moldes para la chancaca.
g. ¿Qué concentración de sacarosa tiene la chancaca? La chancaca tiene una concentración de sacarosa de 83.33% h. ¿Qué son las enzimas? Las enzimas son proteínas que cataliza las reacciones bioquímicas del metabolismo.
i. ¿Cómo actúan las enzimas? Las enzimas actúan sobre las moléculas conocidas como sustratos y permiten el desarrollo de los diversos procesos celulares.
j. ¿Cómo se determina el grado alcohólico de una cachina (producto de la fermentación de un tipo de uva)? Para determinar el grado alcohólico de una cachina se utiliza un instrumento llamado ebullómetro El grado alcohólico se expresó en cm3 de alcohol por 100 cm 3 de cachina (v/v), referidos a 20 ºC. k. La producción de cerveza ¿se obtiene por un proceso de fermentación? si se produce por medio de la fermentación. El proceso es fermentación alcohólica. Su fermentación es aproximadamente en una semana.
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Bibliografía Gallego, J. G. (2008). Maridaje Enologia y Cata de Vinos . Antequera (Malaga): INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN,S.L. genoma, P. (28 de junio de 2017). seresmodelicos. Obtenido de http://seresmodelicos.csic.es/llevat.html Tecsup. (2017). Modulo de laboratorio de quimica aplicada. Trujillo: Tecsup.
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