Estimación de parámetros del modelo matemático de fermentación para la obtención de sidra a escala piloto

COLETTO MAURICIO; BONGIOVANI NATALIA; ROCHA PARRA ANDRES FELIPE; VOGET CLAUDIO

San Rafael, Mendoza

Congreso; 6° Edición del Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas ?CLICAP 2022?; 2022

Los modelos mecanísticos no estructurados, han sido los más investigados para simular la fermentación alcohólicaincluyendo la elaboración de sidra en el proceso por lotes. Estos modelos son representados por balances de masa,siendo sus variables de estado más representativas las concentraciones de biomasa y viabilidad, azúcares totales,nitrógeno asimilable y etanol. En general, incluyen submodelos cinéticos del tipo Monod que contienen parámetrosempíricos que deben ser estimados por distintos métodos. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un modelomatemático que describa la fermentación del jugo de manzana a escala piloto basado en la medición de los grados Brix(corregidos por etanol), y contenido de etanol, dos técnicas simples que permiten seguir la evolución de la fermentación.Se utilizó jugo de manzana obtenido con el equipamiento de producción de sidra de la Planta Piloto de AlimentosSociales de la UNRN, empleando la variedad Cripp?s Pink (14 Brix). Como factor fue considerado el contenido denitrógeno asimilable inicial del mosto, trabajando con 2 niveles: 1) la concentración natural en el jugo (32 mgN/L) y 2)jugo suplementado con fosfato de amonio en una concentración equivalente a 53 mgN/L. Las fermentaciones fueronrealizadas a 23 °C (+/- 1°C) durante 10 días, con un inóculo de 0,25 g/L de una cepa comercial de Saccharomycescerevisiae (Zymaflore® Spark). Las fermentaciones fueron seguidas midiendo Brix y etanol. Se empleó un modelo defermentación de bibliografía incorporando una fase de latencia y realizando el balance de azúcares totales en términosde Brix. Los parámetros cinéticos correspondientes al crecimiento microbiano y asimilación de nitrógeno fueronobtenidos de literatura para la temperatura de trabajo, mientras que el parámetro de latencia, la tasa específica máximade producción de etanol, y el rendimiento de etanol en base a Brix fueron estimados por regresión no-lineal decuadrados mínimos empleando un código desarrollado ad-hoc en R. El modelo resultó adecuado para describir lafermentación con los 2 niveles de nitrógeno inicial obteniéndose valores de parámetros más altos para la fermentaciónen mosto natural. De los resultados se desprende que bajo la situación de amonio suplementado (2) la levadura priorizóel metabolismo de crecimiento, mientras que en la condición (1) en el mosto no suplementado mostró uncomportamiento fermentativo.En conclusión, se obtuvo un modelo para escala piloto de producción de sidra utilizando medidas simples como los Brixy la concentración de etanol, con dos conjuntos de parámetros cinéticos, uno para emplear si el mosto es suplementadoen nitrógeno y otro para mostos sin suplementar.