EP Ingeniería Agroindustrial

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Aislamiento de levaduras Saccharomyces spp a partir de bayas de uva para su aplicación en procesos de fermentación de cerveza
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Siccha Sánchez, Rolan Eider; Estela Escalante, Waldir Desiderio
Aísla levaduras Saccharomyces a partir del mosto de uva fermentado y se evalúa su potencial aplicación en procesos de fermentación de cerveza. La investigación consta de 5 etapas, en la primera se aisló ocho cepas de levadura del género Saccharomyces. Para el aislamiento se tomaron muestras de mosto fermentado de uva. Las colonias aisladas se evaluaron en su capacidad de tolerar sulfito utilizando metabisulfito de sodio (600 ppm) y aquellas que toleraron se consideraron representantes del género Saccharomyces. Luego, se realizó una evaluación morfológica de las colonias y células mediante microscopía óptica. Seguidamente, las cepas evaluadas se identificaron bioquímicamente utilizando Kit API ID32. En la segunda etapa se evaluó la capacidad de fermentación de las levaduras aisladas utilizando un medio sintético con diferentes fuentes de carbono: glucosa, fructosa, maltosa, lactosa y sacarosa. Los resultados mostraron que las cepas no fermentan lactosa, pero si los demás azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa. En la tercera etapa se evaluó la capacidad fermentativa de las cepas a diferentes concentraciones de etanol: 2%, 6%, 10%, 14% y 18%v/v. Todas las cepas mostraron una buena capacidad fermentativa a concentraciones de etanol igual o mayor a 10%v/v. La cepa con mayor tolerancia al etanol (14 y 18%v/v) y rápida fermentación de maltosa fue seleccionada para posteriores ensayos. De las cepas evaluadas se seleccionó la que tuvo las mejores características. La cepa seleccionada (Saccharomyces C8) se evaluó en su capacidad fermentativa usando mosto de malta a diferentes temperaturas, concentración celular y grados plato. Para ello se utilizó un diseño factorial completo 23 con tres repeticiones y cuatro puntos centrales. Se determinó tres variables respuestas: producción de etanol, productividad de etanol y rendimiento de etanol. En la optimización del proceso se obtuvo los mejores resultados para las variables respuesta. Para la producción de etanol se obtuvo un valor máximo de 51,06 g/L a 15 °C, 20°Plato y 1x108 cel/ml. En la productividad de etanol el valor máximo fue de 0,159 g/L.h a 18 °C, 20°Plato y 1x108 cel/mil. En cuanto a rendimiento se obtuvo un valor máximo de 41,2% a 12 °C, 20°Plato y 1x106 cel/ml. La última etapa se realizó en un biorreactor donde se usó las variables de optimización incluido una tasa de aireación de 0.075 vvm y se evaluó la calidad de la cerveza mediante una escala hedónica. La cerveza tuvo una concentración de etanol de 36 g/L. En la evaluación sensorial tanto para olor, sabor y aroma fue aceptable en “me gusta ligeramente” y no hubo diferencia significativa en comparación con una cerveza artesanal.
Aprovechamiento de levaduras silvestres aisladas a partir de las heces de coatí (Nasua nasua) en la fermentación controlada de café variedad Colombia
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Torres Ramos, Heydy Merly; Estela Escalante, Waldir Desiderio
Evalúa el poder fermentativo de las levaduras saccharomyces cerevisiae, pichia kluyveri y pichia kudriavzevii aisladas de las heces del coatí (Nasua nasua) y se realiza fermentaciones controladas sobre el grano de café de la variedad Colombia. Asimismo, se identifica la morfología microscópica y macroscópica de las levaduras, resultando P. kluyveri y P. kudriavzevii con morfología apiculada y colonia blanquecina opaca, mientras que S. cerevisiae tuvo morfología globulosa y colonia blanquecina brillante; en cuanto al perfil de azúcares P. kudriavzevii y S. cerevisiae pudieron fermentar glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa y galactosa; mientras P.kluyveri tuvo menor poder fermentativo para maltosa. Los cerezos de café recolectados para el estudio fueron del distrito Chirinos, provincia de San Ignacio, departamento de Cajamarca. La cosecha fue selectiva se escogió solo los cerezos maduros, se transportaron a Lima en baldes limpios con orificios para asegurar la llegada de los cerezos en estado óptimo. Se realizó un despulpado (retiro del epicarpio) manual de los cerezos de café y se guardó en bolsas Ziploc de 500g y se puso en congelación hasta su uso en la última etapa. Finalmente, las levaduras usadas para esta investigación fueron Saccharomyces cerevisiae LBTF 21.3, No.CP_033481.1; Pichia Kluyveri LBTF.Lev3, No.NG_055122.1 y Pichia kudriavzevii LBTF 21.4, No. KX_538801.1 obtenidas del Laboratorio de Bioprocesos y Tecnologías de Fermentación. Estas levaduras fueron aisladas de las heces del coatí identificadas con el KIT API y corroboradas en los laboratorios de MACROGEN®.
Aprovechamiento del plátano maduro cv. Hartón (Musa paradisiaca L.) como adjunto en la elaboración de cerveza artesanal
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Pinillos Miñano, Ricardo Mercedes; Estela Escalante, Waldir Desiderio
El presente estudio tiene por finalidad estudiar la influencia del plátano maduro Musa paradisiaca L cv. Hartón y sus condiciones de proceso sobre la fermentación primaria en la producción de cerveza artesanal. Para lo cual se describió químicamente el plátano y se acondiciono posteriormente. Una vez que se obtuvo el extracto de plátano, se estudio los efectos del uso de proporciones apropiadas de adjunto, así como la densidad celular y la gravedad original en la fermentación de la cerveza, para ello se realizó un diseño experimental de 23 con cuatro puntos centrales, en el cual se evaluó la producción volumétrica, productividad volumétrica y rendimiento de etanol. El estudio fue llevado a cabo con una cepa lager comercial Saccharomyces Pastorianus Diamond Lallemand, siendo el pH (5.4) y temperatura (15°C) condiciones constantes en la fermentación. Adicionalmente se realizaron pruebas en un biorreactor airlift con la finalidad de estudiar el efecto del flujo de aire (0.04vvm) sobre la fermentación de la cerveza. Finalmente, las cervezas producidas se evaluaron sensorialmente utilizando pruebas afectivas y descriptivas. Los resultados mostraron que el proceso de maduración manifiesta un grado óptimo hacia el día 10 donde se logra un contenido de SST de 25.2 °Brix, un pH de 4.3 y una baja presencia de almidón. El acondicionamiento del plátano resulto con un contenido de azúcares reductores de 25.17 %, gravedad original: 1.161 (36.24°Platos) y un contenido de nitrógeno amino libre de 170 ppm. Los resultados obtenidos de los ensayos en matraces indican que el aumento en la gravedad especifica del mosto y la proporción de adjunto causan un aumento sustancial en la producción de etanol y el rendimiento de etanol. Así mismo, se encontró que las altas tasas de inoculación permiten aumentar la productividad volumétrica de etanol además que en bajas tasas de inoculación es recomendable emplear menores proporciones de adjunto. La optimización de parámetros mostró que una mayor producción, productividad volumétrica y rendimiento de etanol se da a las condiciones de 10% de adjunto, 20°Platos (1,180) y 108 celulas/mL. Las fermentaciones realizadas en el biorreactor airlift mejoraron la velocidad de fermentación, sin embargo, reduce el rendimiento y la productividad volumétrica de etanol respecto a la fermentación realizadas en matraces. En la evaluación sensorial las cervezas elaboradas mostraron preferencia afectiva tanto en aroma como en sabor, lo que indica que la utilización del plátano Hartón mejora las características sensoriales del producto final. Desde un punto de vista tecnológico se recomienda realizar estudios complementarios de escalamiento con la finalidad de validar la utilización de plátano.
Diseño y construcción de un biorreactor “Airlift” y determinación de parámetros de operación óptimos para su aplicación en procesos fermentativos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Huamán Gastelú, David; Homero León Flores, Emil; Estela Escalante, Waldir Desiderio
Se ha diseñado y construido un biorreactor airlift de 10L de acero inoxidable con la finalidad de utilizarlo en procesos fermentativos tales como en la producción de cerveza. El diseño se realizó tomando en consideración los criterios técnicos para biorreactores de agitación neumática como son el número de aspecto (HL/D), relación entre áreas Ar/Ad, volumen y geometría de la zona de desgasificación, configuración del sistema de aireación, volumen de trabajo y geometría de la base. Una vez construido, el diseño y la configuración se evaluaron en pruebas de laboratorio antes de utilizarlo en experimentos de fermentación. Estos incluyeron el efecto de la relación Ar/Ad, flujo de aire (vvm) y distancia entre el difusor de aire y el tubo de ascenso (cm) en el tiempo de homogenización (Ɵ) y el coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno (KLa). Se ha utilizado un difusor microporoso de 2 µm de diámetro de material sintético. Asimismo, se han utilizado dos medios líquidos: agua bidestilada y jarabe de glucosa de 14 °Brix. El tiempo de homogenización se ha determinado por el método del “pH” adicionando una solución de NaOH 2N y midiendo la variación con un pH-metro. El coeficiente de transferencia de oxígeno (KLa) se determinó por el método “gassing-out” utilizando una sonda de oxígeno disuelto. Todos los experimentos se realizaron a temperatura ambiente (20 °C). Los resultados mostraron que el incremento del flujo de aire, la relación Ar/Ad y la disminución del espaciamiento entre el difusor de aire y el tubo de ascenso resulta en la disminución del tiempo de homogenización y el incremento del KLa. Asimismo, el incremento de la densidad del fluido incrementa sustancialmente el tiempo de homogenización mientras que los valores de KLa son mínimamente afectados. Subsecuentemente se realizaron experimentos de fermentación con mosto de malta de 14 y 20 °Brix configurando el biorreactor de la siguiente manera: relación Ar/Ad = 0.8, distancia del difusor de aire al tubo de ascenso de 2 cm y flujo de aire de 0.13 vvm y se evaluó la cinética de consumo de azúcares reductores, nitrógeno amino libre, producción de etanol y crecimiento celular. Los resultados mostraron un menor rendimiento de etanol, mayor consumo de nitrógeno amino libre y mayor tasa de crecimiento celular provocado por el suministro de aire, comparado con experimentos realizados estáticamente en matraces a condiciones similares. Finalmente, se evaluó sensorialmente la cerveza producida con mosto de 14 °Brix y se comparó con una cerveza artesanal comercial. Las cervezas producidas tuvieron una mayor puntuación con respecto a los atributos de olor, sabor y color. Los resultados obtenidos en el presente estudio pueden servir para proponer futuras investigaciones en el campo de las fermentaciones utilizando biorreactores airlift.
Estudio de la actividad fermentativa de Saccharomyces cerevisiae inmovilizadas en soportes naturales para la fermentación de cerveza
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Falcón Espinoza, Carlos Elisaúl; Estela Escalante, Waldir Desiderio
Determina el efecto de la inmovilización de Saccharomyces cerevisiae S-33 en soportes naturales preparados a partir de cáscara de toronja (Citrus máxima) y maní (Arachis hypogaea) para su aplicación en procesos de fermentación de cerveza. Para evaluar la performance de las levaduras inmovilizadas en ambos soportes se utilizó un diseño de bloques con arreglo factorial 22 y se evaluó la cinética de fermentación analizando varianzas en cuestión de rendimiento y productividad utilizando el programa MINITAB. Adicionalmente se realizaron experimentos en un birreactor airlift con mostos de 14 °Plato (1057g/l) y 20 °Plato (1083g/l) a 25±0.5 °C y un flujo de aire de 0.44 vvm utilizando ambos soportes. Se evaluó la cinética de fermentación en cada caso incluyendo la productividad y el rendimiento de etanol. Las cervezas producidas se evaluaron sensorialmente utilizando pruebas afectivas y descriptivas. Los resultados de inmovilización mostraron que, a las condiciones ensayadas, un gramo de soporte de toronja absorbió 4.08x 108 células mientras que, en el caso del soporte de maní, 0.72x108 células/gramos de soporte. Asimismo, la velocidad de consumo de azúcares en células inmovilizadas generó una producción de etanol de 0.50 g. etanol/g. azúcares reductores, y 0.43 g. etanol/g. azúcares reductores en células libres con mostos de malta de 14 °Plato (1057g/l); rendimientos de 0.50 y 0.42 g. etanol/g. azúcares reductores a 18 °C; y productividades de 0.245 y 0.330 g. etanol/Lh independientemente del tipo de soporte utilizado. Por otro lado, el tiempo de fermentación con mostos de malta de 14 °Plato (1057g/l) fue 3 días; mientras que fermentaciones con mostos de 20 °Plato (1083 g/L), 5 días. La productividad y rendimiento en fermentaciones realizadas en el birreactor airlift en soportes de toronja a 14 ºPlato (1057g/l) resultó 0.30 g. etanol/Lh; y 0.40 g. etanol/g. azúcares reductores respectivamente. Finalmente, en cuanto a tipo de soporte utilizado en lo que respecta a productividad se obtuvo un P>0.05; y un P<0.05 para el rendimiento en consideración al tipo de soporte utilizado.

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