14/09/2018 Ing. Julio Sotelo Alca Fermentación.

14/09/2018 FERMENTACIÓN La fermentación es un proceso mediante el cual ocurren reacciones químicas debido a la presencia de microorganismos o enzimas de estas.  En los procesos industriales, las fermentaciones se llevan a cabo en un reactor que se conoce como fermentador.  Se considera un fermentador tanto aquel que está equipado con modernos sistemas computadorizados de control de parámetros (tales como el pH y la temperatura), como un envase simple donde se fermente el producto.

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA La fermentación dura aproximadamente 10-15 días, durante los 8-10 primeros días tiene lugar la fermentación tumultuosa, en la que la actividad de las levaduras es máxima. Coincide con el momento de descenso más brusco de la densidad y con el máximo desprendimiento de carbónico e incremento de la temperatura. Después el nivel de nutrientes del mosto desciende, apenas queda azúcar por consumir y el alcohol empieza a ser tóxico para las levaduras.

La actividad fermentativa se ralentiza, el descenso de densidad es muy lento, el desprendimiento de carbónico reducido y la temperatura se mantiene. Durante los días que dura la fermentación el enólogo se encarga de tomar los datos de temperatura y densidad diariamente. Los depósitos de fermentación también han evolucionado mucho durante los últimos años, aunque es muy común encontrar los depósitos de hormigón

botijas

TIPOS DE FERMENTADORES 14/09/2018 TIPOS DE FERMENTADORES Fermentador en tanda (batch), más común, en el cual una cantidad fija de materia prima se prepara y se introduce en el fermentador.  El proceso de fermentación ocurre durante un período de tiempo específico.  Luego de terminada la fermentación, el producto fermentado se extrae del mismo finalizando el proceso.  fed-batch,  En estas fermentaciones se introduce parte de la materia prima a procesarse al principio del proceso.  Se inocula la misma con el microorganismo seleccionado comenzando el proceso de la fermentación.  Posteriormente y utilizando un criterio preestablecido para la razón de alimentación, el resto de la materia prima se añade durante el tiempo de la fermentación.   Continuo, En este modo de operación, se opera el fermentador con una razón de alimentación de sustrato de igual magnitud a la razón de extracción de producto,    Esto permite operar el fermentador por prolongados períodos de tiempo sin la necesidad de preparar inóculos continuamente y eliminando repetidos períodos de propagación de masa celular que consumen gran cantidad de tiempo

TIPOS DE FERMENTADORES 14/09/2018 TIPOS DE FERMENTADORES

Fermentadores continuos 14/09/2018 Fermentadores continuos Existen fermentadores especialmente diseñados para operar de forma continua como lo son el fermentador de torre (tower fermentor) y el de células inmovilizadas.  El fermentador de torre es un tubo que se extiende longitudinalmente hacia arriba y posee diámetros diferentes en algunas partes del cilindró.  El microorganismo a utilizarse en este tipo de fermentadores debe ser uno capaz de sedimentar rápidamente.  La diferencia en diámetros y una razón de alimentación adecuada permiten que el microorganismo sedimente manteniéndose en la parte inferior del mismo.

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Esquema de un fermentador continúo 14/09/2018 Esquema de un fermentador continúo Robinetes de extracción de vino, para hacer cortes, refrigeración, etc. R1 - R2 - R3 - R4. Bulbos de los termómetros de control, T1 - T2 - T3 - T4. Por la parte baja del cilindro, pero a una cierta altura, entra la uva molida. Robinete RU. Por el robinete R3 o R4, se extrae el vino hecho y así en forma continua e ininterrumpida

CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO Y SELECCIÓN DE UN FERMENTADOR: 14/09/2018 CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO Y SELECCIÓN DE UN FERMENTADOR: 1.  El envase o contenedor en donde se realizará la fermentación debe ser capaz de ser operado asépticamente durante el tiempo en que la operación se realice.  2.  La aireación (o ausencia de esta) y la agitación deben realizarse de forma que se cumplan con los requerimientos metabólicos del microorganismo utilizado.  El mezclado debe hacerse de forma que los nutrientes estén uniformemente distribuidos en el fermentador sin que esto conlleve daño físico al microorganismo.  3. El consumo de energía debe ser tan bajo como sea posible. 4.  Deben tener un sistema de control de temperatura 5.  Deben tener un sistema de control de pH

7. Las perdidas por evaporación deben ser mínimas. 14/09/2018 6.  El fermentador debe proveer algún tipo de sistema para un muestreo eficiente y que no promueva la contaminación del proceso. 7.  Las perdidas por evaporación deben ser mínimas. 8.  El diseño del envase (o tanque) debe considerar un fácil manejo para las operaciones de limpieza y mantenimiento.  Las paredes del envase (o tanque) deben ser pulidas, no deben tener porosidad que dificulte la limpieza y sanitización. 9.  Los materiales de construcción deben ser resistentes a los compuestos que se generen durante el proceso y a la materia prima, sales, ácidos o bases que se añadan.  10.  En el caso de fermentadores industriales que se instalarán basados en pruebas de planta piloto, se recomienda el uso de envases con la misma forma (o geometría).

SISTEMAS DE CONTROL DE TEMPERATURA, PH Y OTROS PARÁMETROS: 14/09/2018 SISTEMAS DE CONTROL DE TEMPERATURA, PH Y OTROS PARÁMETROS: Los fermentadores pueden estar equipados con diversos mecanismos de control que permiten mantener las condiciones adecuadas para que las enzimas de los microorganismos operen a condiciones óptimas.  Los parámetros comunes que usualmente se controlan en los fermentadores son la temperatura, el pH y la razón de oxígeno disuelto. 

sistema de control de temperatura de un fermentador. 14/09/2018 sistema de control de temperatura de un fermentador.

sistema de control de pH 14/09/2018 sistema de control de pH

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TECNOLOGÍA DE REFRIGERACIÓN 14/09/2018 TECNOLOGÍA DE REFRIGERACIÓN Estas máquinas son utilizadas en sector alimentación y enológico para: La parada de la fermentación de los mostos, Para el control de la temperatura de la fermentación y en los procesos de estabilización al frío para la precipitación del bitartrato de potasio. Para la refrigeración de los mostos, etc.

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