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| UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENERÍA QUÍMICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

INFLUENCIA DEL pH Y CONCENTRACIÓN DE AZÚCARES TOTALES EN LA

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DEL Tamarindus indica L. USANDO Saccharomyces cerevisiae.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO

QUÍMICO

Autores:

Br. RUIZ VÁSQUEZ KATHERIN ALEXANDER.

Br. GARCÍA VERGARA LUIS MANUEL.

Asesor:

Dr. WILSON REYES LÁZARO.

TRUJILLO – PERÚ

2017

Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

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JURADO DICTAMINADOR

Ms. Feliciano Bernui Paredes. (Presidente)

Ms. Juan Saldaña Saavedra. (Secretario)

Dr. Wilson Reyes Lázaro. (Asesor)



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DEDICATORIA

A Dios, por bendecirme día con día, y permitirme

llegar hasta este momento tan importante en mi

formación profesional, a mis ABUELOS, Américo

Vásquez y Juan Ruiz, por su ejemplo, por tanto amor,

y por heredarme los valores más importantes en la

vida, y sé que ahora guían mi camino desde el cielo,,

a mis ABUELAS, Manuela Lecca y María Paredes,,

por su presencia en mi vida, y por su cariño, a mis

PADRES, Nepalí Ruiz y Sonia Vásquez, por ser mis

pilares más importantes, por sus enseñanzas, su

apoyo incondicional, por tanto amor y por la

confianza que siempre me han dado, A mis

HERMANOS, Juan y Alex por su aliento incesable, su

consideración, su ayuda, y su compañía en la tierra

y en el cielo, y a toda mi FAMILIA por brindarme su

apoyo, su aliento, y por compartir cada momento

significativo en mi vida.

Katherin Ruiz.



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A Dios, por darme la vida las fuerzas y ser mi guía

en cada momento, a mis padres Luis García y

Carmen Vergara por ser las personas que

lucharon día a día para q lograra salir adelante en

mi carrera profesional, también por inculcarme

siempre los buenos valores para mi vida personal,

académico y profesional además de enseñarme

que la vida es una constante lucha en la cual nunca

debemos darnos por vencidos. Y a mis hermanos

Jesús, Cristhian y Aldo por ser las personas q me

dieron su apoyo y me dan fuerzas para seguir

adelante a pesar de las adversidades, y que han

sido, son y seguirán siendo mis compañeros y

personas en las que podré confiar en todo

momento.

Manuel García



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AGRADECIMIENTO

Deseamos expresar nuestra gratitud a nuestro asesor de tesis Dr. Wilson Reyes Lázaro por su valiosa

colaboración, constante orientación y dedicación en el desarrollo de este trabajo de investigación. Su

enseñanza nos permitió definir las ideas con claridad y atar los cabos sueltos con mayor facilidad.

Expresamos nuestro agradecimiento al señor Jesús Mora Tandaipan, Técnico del Laboratorio de

Química General, por su aliento y su colaboración en cada etapa de esta investigación.

Así mismo agradecer, al Ingeniero Henry Esquerre Pereyra por su amistad y consejos durante la

realización de esta investigación.

A nuestros Padres y familiares, porque gracias a sus consejos y a su guía se pudo concretizar con éxito

nuestro trabajo.



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RESUMEN

Se ha investigado la influencia del pH, y concentración de azúcares totales en la fermentac ió n alcohólica

del Tamarindus indica L usando Saccharomyces cerevisiae. El Tamarindus indica L, se tuvo que

adecuar, iniciando con un proceso de selección, limpieza, descascarado, y extracción en caliente a 60°C,

mediante agitación. Luego se procedió hacer los análisis fisicoquímicos obteniendo un promedio

40.58% de azúcares totales, 3.71 de pH. Para el crecimiento de las levaduras, se usó agar nutritivo,

como medio de cultivo esterilizado, luego se cultivó la Saccharomyces cerevisiae previamente incubada

a 30°C en 2 días, posteriormente se fermentó a valores de 13 a 20 °Brix y un pH de 3.0 a 4.34,

manteniendo constante la temperatura y el tiempo de fermentación. Después de la fermentación se

destiló, obteniendo un volumen máximo de 37.7 mL. Finalmente se rectificó el destilado obteniendo un

volumen máximo de etanol de 7.4 mL, usando 2 kg de materia prima por ensayo, obteniendo un promedio

de rendimiento destilado 1.10% y un promedio de rendimie nto rectificado de 0.19%.

Palabras claves: Tamarindus indica L, fermentación alcohólica, Saccharomyces cerevisiae,

destilación, etanol.



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ABSTRACT

The influence of pH, and concentration of total sugars in the alcoholic fermentation of Tamarindus indica

L using Saccharomyces cerevisiae has been investigated. The Tamarindus indica L had to be adapted,

starting with a process of selection, cleaning, shelling, and hot extraction at 60 ° C, by means of agitation.

Then the physicochemical analysis was carried out obtaining an average 40.58% of total sugars, 3.71

of pH. For the growth of the yeasts, nutritious agar was used as a sterilized culture medium, then the

Saccharomyces cerevisiae was cultured previously incubated at 30 ° C for 2 days, Then fermented at

13 to 20 ° Brix and a pH of 3.0 to 4.34, keeping the temperature and the fermentation time constant.

After the fermentation was distilled, obtaining a maximum volume of 37.7 mL. Finally the distillate

was rectified to obtain a maximum ethanol volume of 7.4 mL, using 2 kg of raw material per test,

obtaining a mean of 1.10% distillate yield and a rectified average yield of 0.19%.

Key words: Tamarindus indica L, alcoholic fermentation, Saccharomyces cerevisiae,

distillation, ethanol.



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ÍNDICE DE CONTENIDOS

DEDICATORIA ............................................................................................................................... I

AGRADECIMIENTO ..................................................................................................................... II

RESUMEN ...................................................................................................................................... III

ABSTRACT .................................................................................................................................... IV

I.INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 12

1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA ..................................................................................... 12

1.2 ANTECEDENTES .......................................................................................................... 12

1.3 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................ 14

1.3.1 Tamarindo

Tamarindo ............................................................................................................................. 15

Composición nutricional .......................................................................................... 16

Productores del tamarindo… ............................................................................................ 16

Demanda del tamarindo… ............................................................................................... 16

Aplicaciones del tamarindo… .......................................................................................... 17

1.3.2 Proceso de fermentación alcohólica

Fermentación alcohólica .................................................................................................. ..17

1.3.3 Levadura:

Saccharomyces cerevisiae…………………………………………………………19

Composición química ..................................................................................................... ..21

Cinética del crecimiento de microorganismo ........................................................ .21

Latencia .............................................................................................................................. .22

Exponencial o logarítmica ...................................................................................... 22

Fase estacionaria ...................................................................................................... 23

Fase de muerte .................................................................................................................. 23

1.3.4 Biocombustible

Biocombustibles ...................................................................................................... ..23

Tipos de combustible

Bioetanol ............................................................................................................................ 24

Biodiesel ............................................................................................................................ 24

Biogás ................................................................................................................................ 24

Producción de biocombustible ............................................................................... 24

1.3.5 Etanol o bioetanol

Bioetanol .................................................................................................................. 25



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Características fisicoquímicas ................................................................................ 26

Aplicaciones............................................................................................................ 26

1.3.6 Destilación

Destilación ............................................................................................................... 26

Destilación fraccionaria................................................................................................... 26

Principios de destilación…………………………………………………………..27

1.4 Problema…………………………………………………………………………….31

1.5 Hipótesis ................................................................................................................................... 31

1.6 Objetivos

Objetivo general ....................................................................................................... 31

Objetivos específicos ............................................................................................... 31

1.7 Importancia del problema............................................................................................. 32

II. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Material de estudio… .................................................................................................... 33

2.2 Procedimiento experimental………………………………………………………….33

2.3 Diagrama de bloques experimental…………………………………………………..35

2.4 Métodos de Análisis de las propiedades fisicoquímicas……………………………..36

III. RESULTADOS .............................................................................................................. 37

IV. DISCUSIÓN................................................................................................................... 52

V. CONCLUSIONES ................................................................................................. 55

VI. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 56

VIII REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................... 57

ANEXO ............................................................................................................................... 61



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INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Tamarindus indica L…………………………………………………………………………….17

Figura 2. Ruta metabólica de la producción de etanol en S. cerevisiae...........................................18

Figura 3. Fases de crecimiento de la Saccharomyces cerevisiae ................................................ 22

Figura 4. Biocombustible .................................................................................................................. 23

Figura 5. Diagrama de punto de ebullición, mezcla ideal ...................................................................... 27

Figura 6. Diagrama (x, y) de curva de equilibrio L-V ................................................................ 28

Figura 7. Diagramas de curva de equilibrio de sistemas no ideales ..................................................... 28

Figura 8. Diagrama de curva de equilibrio de sistemas azeotrópicos ............................................. 29

Figura 9. Diagrama de Y en función de X para etanol-Agua ........................................................... 29

Figura 10.Diagrama de bloques del proceso de fermentación del Tamarindus indica L, usando

Saccharomyces cereviciae ...................................................................................................... 35

Figura 11. Gráfica del pH vs °Brix ............................................................................................................ 39

Figura 12. Gráfica del pH vs azúcares totales .................................................................................. 40

Figura 13. Gráfica del volumen de la destilación y volumen de la rectificación ............................. 43

Figura 14: Relación del grado alcohólico obtenido en la destilación y rectificación ...................... 44

Figura 15: Prueba de la normalidad de los residuales .............................................................................. 47

Figura 16: Homogeneidad de varianza ...................................................................................................... 48



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INDICE DE TABLAS

Tabla 1.- Composición química del tamarindo…………………………………………….....……16

Tabla 2.- Composición química de las

levaduras

..............................................................................................................................................................

21

Tabla 3.- Tipos de biocombustibles obtenidos de la

biomasa

..............................................................................................................................................................

25

Tabla 4.- Rendimientos de etanol obtenidos de diferentes

cultivos

..............................................................................................................................................................

25

Tabla 5.- Características del Tamarindus indica

L

......................................................................................................................................

37

Tabla 6.- Análisis de humedad y cenizas del Tamarindus indica

L

......................................................................................................................................

37

Tabla 7.- Balance de masa del

tamarindo…

..............................................................................................................................................................

38

Tabla 8.-Relación del pH y °Brix del jugo del Tamarindus indica L a

fermentar

..............................................................................................................................................................

..39

Tabla 9.-Relación del pH y azúcares totales del jugo del Tamarindus indica L……….............40

Tabla 10.- Volumen obtenido en la destilación y densidad del alcohol

obtenido…

.................................................................................................................................................

.41

Tabla 11.- Volumen obtenido en la rectificación y densidad del alcohol………………………..42

Tabla 12.-Relación del volumen obtenido en la destilación y volumen en la rectificación..............43

Tabla 13.-Relación del grado alcohólico obtenido en la destilación y grado alcohólico de la

rectificación………………………………………………………………………………………44

Tabla 14.- Eficiencia de etanol obtenido en el proceso de destilación y

rectificación

.................................................................................................................................................



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..45

Tabla 15.- Rendimientos obtenidos en el proceso de

fermentación

.................................................................................................................................................

46

Tabla 16.- Análisis de varianza de

rendimientos

.................................................................................................................................................

49

Tabla 17.- Estimación de los coeficientes de

rendimientos

.................................................................................................................................................

49

Tabla 18.- Predicción de

volúmenes

..............................................................................................................................................................

51

I. INTRODUCCIÓN

1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA

Actualmente se observa un creciente interés, en el desarrollo de nuevas fuentes de

energía o combustible para satisfacer las necesidades de la sociedad mundial.

Frenar el cambio climático y la contaminación atmosférica es nuestra

responsabilidad. Los gobiernos de los países, deben plantear estrategias que

conlleven a la disminución de la quema de combustibles fósiles, que se incentive la



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producción de energías alternativas y renovables, y la utilización de transportes

ecológicos.1

El calentamiento global quizá tenga un componente importante de contaminación,

pero dejar de contaminar no es el único aspecto del problema. Es necesario

organizar a la humanidad para limpiar lo que ya ha sido contaminado y de trabajar

en una manera correcta de hacer frente a las consecuencias sociales y económicas

de reemplazar los antiguos negocios contaminantes por nuevos. Es decir que, si

vamos a pedir al mundo que deje de usar petróleo, necesitaremos dar tanto una

alternativa realista a los usuarios como un conjunto de alternativas para aquellas

personas y organizaciones que dependen del petróleo para vivir.2

Hoy en día se plantea que los combustibles alternativos ofrecen una opción frente

a los combustibles fósiles y brindan además ventajas ambientales ya que su

combustión es más limpia, produciendo menores cantidades de monóxido de

carbono, óxidos de nitrógeno y emisiones totales de hidrocarburos. En este sentido

a partir de los materiales con alto contenido de azúcar, es posible obtener uno de

sus principales derivados tal como es el bioetanol o etanol, el cual es un alcohol

altamente conocido en la industria.3

Existe una variedad de posibilidades de obtención de productos a base de bioetanol,

algunos ya desarrollados y otros en proceso de investigación, los cuales deben

contribuir en alta medida en la diversificación de las producciones con derivados

de tercera y cuarta generación, de alto valor agregado.4

Por estas razones se hace necesario buscar alternativas para la producción de etanol

a partir de otras materias primas no tradicionales, ya que en la actualidad existen y

se desarrollan nuevas tecnologías que permiten convertir dichos materiales en

etanol. El tamarindo podría ser una alternativa para la producción de etanol en Perú,

debido a que el mismo se cosecha en climas cálidos y tropicales, y en zonas como

el norte del país, por esta razón, el presente trabajo de investigación tiene como

finalidad la obtención de etanol a partir del Tamarindus indica L, usando

Saccharomyces cerevisiae.



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1.2 ANTECEDENTES

Centeno y Miñin, 5 investigaron la estabilidad fisicoquímica, y organoléptica de la

pulpa de tamarindo, a temperatura ambiente, usando métodos combinados. Para la

conservación del tamarindo se utilizó sacarosa a concentraciones de 0, 20, 40, 60 y

100g/L, para encontrar la relación pulpa-sacarosa, se procedió a un calentamiento de

85°C por 5 minutos, como conservante se usó sorbato de potasio, se almacenó por 30,

60, y 90 días, envasándose en envases de vidrio, evaluándose también análisis

microbiológicos, finalmente al aumentar el contenido de azúcar, se produce una

disminución de agua o del contenido de agua libre, disponible para procesos de

deterioro microbiológico y químico.

Se evaluaron pruebas de pH, °Brix, azúcares reductores, contenido de azúcares totales,

contenido de humedad y contenido de cenizas, usando la levadura Saccharomyces

cerevisiae ATCC 4921, por fermentación alcohólica del mango, para obtener etanol,

en un periodo de una semana, alcanzando una concentración de 25.000 mg/L. La

fermentación, se realizó inoculando la levadura en un envase cilíndrico de 21L, con

un volumen de trabajo de 7L a temperatura de 27°C a presión atmosférica. Los

resultados de Sansen y Vargas 6 fueron, pH a 3.86, 9.5 °Brix; 70 mg/L de azúcares

totales; 2.03 mg/L de azúcares reductores; 91.91% de humedad y 4.12% de cenizas.

En la fermentación se obtuvo un rendimiento del 5.34 % en la destilación usando el

rota-vapor.

La Fermentación del fruto del Tamarindo chino (Averrhoa carambola L.) con

Saccharomyces cerevisiae, obtuvo un rendimiento promedio en residuos de 8.28 kg

de residuos secos/100 kg de fruta seca. Se mezcló la pulpa con agua (1 parte de pulpa

y 4 partes de agua), adicionada de azúcar comercial hasta un contenido de sólidos

solubles de 24°Brix y fermentada hasta un contenido final de sólidos solubles de

13°Brix. Luego Douglas et al, 7 aplicó un tratamiento térmico (60°C durante 20 min)

y almacenó a 10°C durante 48h. El residuo fue separado por filtración, prensado y

secado (60°C durante 24h).



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Ferreyra et al,8 fermentó jugos de naranja comparando el jugo naranja natural y

pasteurizado, con S. cerevisiae a pH (3.5 ó 4.0), temperaturas de fermentación (10 ó

20°C) y de maduración (10 ó 20°C), se determinaron azúcares reductores directos y

totales, N-amínico y recuento microscópico durante las etapas: inicial, fermentación,

envasado y maduración (4 meses). En los envasados se detectó fructosa (80-100%) y

glucosa (<20%) pero no sacarosa. El etanol alcanzó 60-80 g/L (JN) y 80-85 g/L (JP).

Durante la maduración, los azúcares y el N-amínico aumentaron levemente, el etanol

disminuyó en JN pero incrementó levemente en JP. El recuento de levaduras

disminuyó. Durante la fermentación, las levaduras asimilaron casi la totalidad de

azúcares y del N-amínico para crecer, luego durante la producción de etanol no hubo

casi cambios hasta el envasado.

Según la investigación de Almeida. 9, se obtuvo etanol a partir de la hidrólisis

enzimática y fermentación alcohólica del almidón de la arracacha o zanahoria blanca.

Para la hidrólisis, se utilizó una concentración constante de almidón o sustrato de 30%

p/v, y de alfa-amilasa y gluco-amilasa de 1.5%. Para la fermentación, las

concentraciones de glucosa obtenida después del proceso de sacarificación a 22, 18,

14 °Brix, se empleó la levadura Saccharomyces cerevisiae a varios valores de pH 3.5,

4.5, 5.5 manteniendo constante la temperatura y el tiempo de reacción, se tuvo un

rendimiento de almidón del 11.88%, de fermentación del 77.55% y un rendimiento

máximo de etanol del 33.54%.

1.3 MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL

1.3.1 Tamarindo

El tamarindo es oriundo de Asia o África Tropical, actualmente es cultivado en

todas las regiones tropicales y subtropicales del mundo, por el valor de su fruto

comestible, y la belleza de su porte, que le da categoría como árbol ornamental

y de sombra.10 Tamarindo comercialmente denominado, su nombre científico es

Tamarindus indica L. de la familia: Leguminosas y subfamilia: Caesalpinaide.

El árbol de tamarindo requiere de suelos bien drenados y crece mejor en los



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suelos aluviales y profundos. La especie de este fruto puede prosperar en otra

variedad de suelos, incluyendo arenas costeras y suelos rocosos. El árbol

usualmente comienza a producir fruta entre los 7 y 10 años de edad. La fruta es

de forma oblonga y con una sección transversal casi circular de 6 a 20 cm de

largo (dependiendo de la región o zona de producción). Cuando maduran

completamente las vainas, son de color pardo oscuro, con un epicardio

quebradizo, Conteniendo varias semillas (usualmente de 3 a 10 semillas). 11 Es

una de las frutas tropicales con menor contenido de humedad y elevados

contenidos de proteína, carbohidratos (principalmente glucosa) y minerales. Sin

embargo la característica más sobresaliente del tamarindo es su elevado valor de

acidéz expresado como ácido tartárico, el cual no es muy común entre los frutos

tropicales. Aunque existen otros frutos que cuentan con la presencia de ácido

tartárico, ninguno es tan elevado como el del tamarindo, su pH oscila entre 2 y

4. 12

Composición nutricional del Tamarindus indica L.

En la Tabla 1, se muestra la composición química del Tamarindus indica L.

tomando como referencia 100g de porción comestible de pulpa, hojas y flores.

Tabla 1: Composición Química del Tamarindo.

Componentes

Pulpa

(madura) Hojas(jóvenes) Flores

g. g. g.

Calorías 115

Humedad 28.2-52 70.5 80

Proteína 3.1 5.8 0.45

Grasa 0.1 2.1 1.54

Fibra 5.6 1.9 1.5

Carbohidratos 67.4 18.2

Azúcares

Invertidos 30-41

Cenizas 2.9 1.5 0.72

Fuente: Ivonne Torres (2012).13



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Productores del Tamarindus indica L en el Perú

El tamarindo es una planta que generalmente se encuentra en Piura y la

Amazonía del Perú, crece en climas cálidos en zonas que tienen extensas

temporadas secas, no soporta trópicos donde hay lluvias todo el año. Se

recomienda su cultivo por debajo de los 600 m.s.n.m. 14

Demanda del Tamarindus indica L

La India es un productor de tamarindo a escala comercial y es el mayor

productor de tamarindo amargo en Asia. . Una gran parte de su producción se

exporta a Asia Occidental, Europa y América, donde se utiliza para las

especialidades de alimentos; su producción anual es de alrededor de 300,000

toneladas. Es el segundo mayor productor de tamarindo en Asia, es Tailandia y

el 30% de su producción es dulce. Aunque al ácido domina, la demanda de

tamarindo dulce está creciendo y se cultiva a escala comercial para la

exportación.

Figura. 1: Tamarindus indica L.

Fuente: Escudero. J., 2008.15

Aplicaciones del Tamarindus indica L

Alimenticios

Como fruta seca, en bebidas y jugos, por su acidez, resultan refrescantes, la pulpa

también es usada como condimento, en salsas y jarabes; las flores y las vainas



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inmaduras son comestibles por su agradable sabor y son utilizadas para sazonar,

las flores son una importante fuente de miel, las semillas son requeridas para

preparar purificado de pectina como goma.

Medicinales

El tamarindo se usa como refrescante y atemperante del tubo digestivo y laxante,

se emplea para combatir los estados de irritación de la mucosa digestiva. La fruta

reduce la fiebre y cura las dolencias intestinales. Su efectividad contra el

escorbuto es muy recomendada.

Agroindustriales

Es utilizado para la tinción de textiles y papel, su árbol es moderable, fuerte, y

resistente a las termitas, en Norteamérica, algunas veces utilizan su cascara como

madera, el carbón del tamarindo es de alta calidad y ha sido utilizado para

producir pólvora.16

1.3.2 Proceso de fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica, es el proceso biológico en plena ausencia de aire,

originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los

azúcares para obtener alcohol etílico y dióxido de carbono gaseoso.17 La

actividad de las levaduras y de las enzimas se ve influenciada por agentes

externos y que se reflejan en el rendimiento de la operación, entre estos factores

tenemos el pH, temperatura, presión, azúcares presentes, ácidos. La

fermentación se realiza entre un rango de pH entre 3.0 a 4.0, con este rango no

permite que en él se desarrollen agentes patógenos. La actividad de las levaduras

es intensa entre 20 y 25 °C, máxima a 30 °C y por encima de los 40 °C

disminuye. En la actividad fermentativa se forma etanol y se desprende gas

carbónico, en la medida que su concentración aumenta en el recipiente de

fermentación, la presión aumenta y trae como consecuencia una disminución de

la actividad celular.18 El mosto para fermentación alcohólica debe tener una

concentración entre 12 a 22 ºBrix, pues si la concentración de º Brix es muy bajo

el grado alcohólico obtenido será pobre, por lo contrario si la concentración de

ºBrix es muy alto la fermentación no se efectúa, pues la presión osmótica que

se ejerce sobre las levaduras es grande y no permite que actúen sobre los

azúcares.19

C6H12O6---------2C2H5OH + 2CO2,...…........................ (1)

Glucosa (180g) ------ Etanol (92g) Bióxido de Carbono. (88g)



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En donde: Tomando como base la ecuación 1, y llevando 100 g de glucosa,

vemos que: 100g de glucosa, producirá 51.11g de alcohol etílico. Si

consideramos la densidad del etílico puro a 20°C: 0.7893 g/cm3, por lo tanto se

producirá 64.753 mL de alcohol, valor que se conoce como el “Factor de Gay

Lussac” y que se ha de utilizar en todos los cálculos de conversión de azúcares

simples (hexosas) a volumen de alcohol etílico.20

C6H12O6 + 2 ADP + 2H3PO4 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP + 2 H2O.

………………………………………………………………………………(2)

En la fermentación alcohólica las levaduras descarboxilan el piruvato obtenido

de la ruta Embden-Meyerhof-Parnas (glicólisis) dando acetaldehído, y éste se

reduce a etanol por la acción del NADH2 (Nicotinamida adenina dinucleótido).

La transformación de glucosa en alcohol es de 40 kcal. Mientras que la

formación de un enlace de ATP necesita 7.3 kcal, por tanto se requerirán 14.6

kcal, al crearse dos enlaces de ATP, tal y como se muestra en la ecuación 2.

Esta energía es empleada por las levaduras que llevan a cabo la fermentación

alcohólica para crecer. De forma que sólo quedan, 40 – 14.6 = 25.6 kcal que se

liberan, calentando la masa de fermentación.21 Los rendimientos de etanol y

CO2 en la práctica son siempre menores a los valores teóricos. Estos dependen

del inóculo (tipo, actividad y concentración de la cepa de levadura), de la

composición del medio de cultivo (concentraciones de fuentes de ma-

cronutrientes, micronutrientes, factores de crecimiento, e inhibidores), de las

condiciones ambientales (temperatura, presencia o ausencia de O2, pH y aw),

del crecimiento microbiano, y de la formación de más de 800 metabolitos en

pequeñas cantidades. 22

1.3.3 Levadura: Sacharomyces cerevisiae

Las levaduras son hongos unicelulares de forma ovalada o alargada de 6 a 8

milésimas de milímetros, pertenecen a la familia Endomicetaceas, subfamilia

de Saccharomycetcidea, género Saccharomyces. Las levaduras tienen gran

importancia en el proceso de fermentación para la producción de alcohol, ya que

son las responsables de la transformación del azúcar en alcohol y CO2 por medio

de la asimilación de los azúcares simples que conforman el mosto. Muchas

veces las levaduras son consideradas como un subproducto que es recuperable

y contribuye a un menor costo de producción.23 Siendo la Saccharomyces

cerevisiae, la especie de levadura usada con más frecuencia. Debido



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principalmente a su capacidad de convertir eficientemente azúcares. Se debe

tener en cuenta que para cada levadura existe una temperatura óptima de

desarrollo, en la cual se muestra activa. En el caso de la Saccharomyces

cerevisiae se tiene un desarrollo óptimo entre 28−35 ºC, recomendable 30 ºC. 24

Los nutrientes más importantes para las levaduras son el nitrógeno y el fósforo,

para ello se debe utilizar la urea y el fosfato de amonio, el primero como

suministro de nitrógeno y el segundo de fósforo.25 La levadura trabaja mejor en

medio relativamente ácido por lo que el pH debe mantenerse entre 3.0 y 5.0, por

lo que deberá ajustarse el mosto a este requerimiento.26

La principal vía metabólica de este tipo de microorganismo en la producción

de etanol es la glucólisis o vía EMP, a través de la cual una molécula de glucosa

es metabolizada y dos moléculas de piruvato son producidas. En la glucólisis se

producen dos moléculas de ATP los cuales son empleados para llevar a cabo la

biosíntesis de las células de la levadura lo cual involucra una variedad de

bioreacciones que requieren energía. Además, la producción de etanol está

estrechamente ligada al crecimiento celular del microorganismo, lo que

significa que la biomasa se obtiene como un subproducto. Sin el consumo

continuo de ATP por parte del microorganismo que está en crecimiento, el

metabolismo glucolítico se vería interrumpido inmediatamente, debido a la

acumulación intracelular de ATP, causando una inhibición a la

fosfofructoquinasa (PFK), una de las enzimas de regulación más importantes en



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21

la glucólisis. El mecanismo de producción de etanol a partir de glucosa en las

levaduras se presenta en la Figura 2.

HK: Hexoquinasa, PGI: Fosfoglugosiomerasa, PFK: Fosfofructoquinasa, FBPA:

Fructosa bifosfato aldolasa, TPI: Triosa fosfato isomerasa, GAPDH:

Gliceraldehído-3-fosfato aldolasa, PGK: Fosfoglicerato quinasa, PGM:

Fosfogliceromutasa, ENO: Enolasa, PYK: Piruvato quinasa, PDC: Piruvato

descarboxilasa, ADH: Alcohol deshidrogenasa.

Figura. 2. Ruta Embden Meyerhof Parnas para la utilización de la glucosa.

Fuente: Torre M., 2007.27

Composición Química

Las levaduras contienen un 75% de agua y un 25% de materia seca

aproximadamente. La composición de la materia seca de la levadura se presenta

en la Tabla 2.



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22

Tabla 2: Composición química de las levaduras.

Fuente: Fajardo E, Sarmiento S., (2007)28

Cinética del Crecimiento de Microorganismo:

El crecimiento de una población es el aumento del número de células como

consecuencia de un crecimiento individual y posterior división. Esto ocurre

de una manera exponencial. El crecimiento exponencial es una

consecuencia del hecho de que cada célula se divide dando dos células.

La velocidad del crecimiento exponencial se expresa como el tiempo de

generación “G”, y este se define como el tiempo que tarda una población en

duplicarse, los tiempos de generación varían ampliamente entre los distintos

microorganismos.29

En la curva de crecimiento se diferencias cuatro fases, la fase de retraso

(a veces llamada fase de latencia), la fase de crecimiento exponencial o

logarítmico, la fase estacionaria y la fase de muerte celular. Se define como

crecimiento el aumento de la cantidad de constituyentes y estructuras

celulares, cuando hay crecimiento en ausencia de división celular hay

aumento en el tamaño y peso de la célula. Mientras que cuando el

crecimiento es seguido de división de células hay un aumento en el número

de células.

De las cuatro fases de la curva de crecimiento, habitualmente la fase de

crecimiento exponencial o logarítmico es la que presenta mayor interés por

ser la fase en la que el incremento del número de microorganismos es

máximo. Durante esta fase el tiempo de generación (g) de los

microorganismos (el tiempo que la población de microorganismo necesita

para duplicar su número) se mantiene contante.

Componentes

Porcentaje (%)

Ceniza 7

Carbohidratos 43

Proteína 48

Grasa 2



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Este documento se centrará en estudiar la cinética de la fase de crecimiento

exponencial, y se hará hincapié en algunos parámetros que son explicados

de formas dispares en distintas fuentes.

Figura. 3. Fases de crecimiento de la Saccharomyces cerevisiae.

Fuente: Agudo L, (2012).30

Latencia

Cuando una población bacteriana es inoculada en un medio fresco el

crecimiento no suele comenzar de inmediato, sino después de un tiempo

llamado latencia.

La fase de latencia representa un período de transición para los

microorganismos cuando son transferidos a una nueva condición. En esta

fase se producen las enzimas necesarias para que ellos puedan crecer en un

nuevo medio ambiente. En esta fase no hay incremento de células, pero hay

gran actividad metabólica, aumento en el tamaño individual de las células,

en el contenido proteico, ADN y peso seco de las células.

Exponencial o logarítmica

Es el período de la curva del crecimiento en el cual el microorganismo crece

exponencialmente, es decir que cada vez que pasa un cierto tiempo de

generación la población se duplica. Bajo condiciones apropiadas la velocidad de

crecimiento es máxima. Las condiciones ambientales afectan la velocidad de

crecimiento exponencial.



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Fase estacionaria

En cultivos en recipientes cerrados una población no puede crecer

indefinidamente de forma exponencial. Las limitaciones de crecimiento ocurren

ya sea por agotamiento de algún nutriente esencial, por acumulación de productos

tóxicos, porque se alcance un número de células elevado para el espacio

disponible o por combinación de las causas anteriores.

Fase de muerte

Si la incubación continúa después de que una población microbiana alcanza la

fase estacionaria, las células pueden continuar vivas y seguir metabolizando, pero

va a comenzar una disminución progresiva en el número de células viables, y

cuando esto ocurre se dice que la población ha entrado en fase de muerte.31

1.3.4 Biocombustibles

Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de

manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden

habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas.32

Los biocombustibles existen desde la invención de los automóviles. La gasolina

y el diésel son biocombustibles prehistóricos. Pero se les conoce con el nombre

de combustibles fósiles porque están hechos de plantas y animales que han estado

enterrados durante millones de años. Los biocombustibles son similares, excepto

que se fabrican a partir de plantas cultivadas en la actualidad.33

Figura.4. Biocombustible

Fuente: Samuel, (2014)34



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25

Tipos de biocombustibles

Bioetanol

En cuanto a la producción de alcohol anhidro, éste puede ser generado

de múltiples fuentes: caña de azúcar, sorgo dulce e inclusive a partir de

nuestro más famoso tubérculo, la papa (Solanum tuberosa). Esto último a

propuesta del legislador Santos J.35

Biodiesel

Es un combustible derivado por síntesis orgánica, de aceites vegetales

o grasas animales que puede ser un aditivo o sustituir por completo el

combustible convencional diésel de petróleo. Se puede obtener biodiesel

de varias fuentes:

- De plantas oleaginosas, como el cártamo, el girasol, la higuerilla, la

jatropha y la palma de aceite.

- De la grasa animal.

- De los aceites alimenticios usados.36

Biogás

Para la obtención de biogás se puede utilizar como materia prima la

excreta animal, la cachaza de la caña de azúcar, los residuales de

mataderos, destilerías y fábricas de levadura, la pulpa y la cáscara del café,

así como la materia seca vegetal. Esta técnica permite resolver

parcialmente la demanda de energía en zonas rurales, reduce la

deforestación debida a la tala de árboles para leña, permite reciclar los

desechos de la actividad agropecuaria y, es un recurso energético “limpio”

y renovable.37

Producción de biocombustibles

Según el Fondo de Naciones Unidas para la Agricultura y la

Alimentación (FAO por sus siglas en inglés), y la Comisión Económica

para América Latina y el Caribe (CEPAL), los países con mejores

condiciones para producir biocombustibles son: Brasil, Argentina, Perú,

Colombia, Bolivia, Uruguay y Paraguay. Los países centroamericanos

tienen menos posibilidades de producción, pues basan su dieta en el maíz

y en la región caribeña no hay suficientes tierras disponibles para los

cultivos de la materia prima.38



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Tabla 3: Tipos de combustibles obtenidos de la biomasa

Fuente:

Castillo. A, (2007).39

Tabla 4: Rendimientos de etanol obtenidos de diferentes cultivos.

Cultivo Rendimiento del cultivo

(Tm/ha)

Rendimiento de

Alcohol (Lts/Tons.)

Productividad de

Alcohol (Lts/ha).

Caña 70 70 4900

Yuca 180 20 3600

Sorgo Azucarero 86 35,8 3010

Trigo 340 1,5 510

Maíz 370 6 2220

Papa 110 25 2750

Arroz 430 2,5 1075

Uvas 130 25 3250

Boniato(Batata) 125 15 1875

Fuente: Marin Pons et al, (2012).40

1.3.5 Etanol o Bioetanol

El alcohol etílico o etanol, cuya fórmula química es CH3CH2OH, es el

componente activo especial de las bebidas alcohólicas. Puede obtenerse a través

de dos procesos de elaboración: la fermentación o descomposición de los

azúcares contenidos en distintas frutas, y la destilación, consistente en la

depuración, de las bebidas fermentadas.

SÓLIDOS LÍQUIDOS GASEOSOS

PAJA Alcoholes Biogás

LEÑA SIN PROCESAR Biohidrocarburos Gas de

Gasógeno

ASTILLAS Aceites vegetales y ésteres

derivados de ellos.

Hidrógeno

BRIQUETAS Y

"PELLETS"

Aceites de pirólisis

CARBÓN VEGETAL

TRITURADOS FINOS

(MENORES DE 2 MM)



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El alcohol etílico, no solo es el producto químico orgánico sintético más antiguo

empleado por el hombre, sino también uno de los más importantes.41

Características Fisicoquímicas

Se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un líquido

incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78.4 °C, miscible en agua

en cualquier proporción; a la concentración de 95 % en peso se forma una mezcla

azeotrópica, y su punto de inflamabilidad es de 13°C.42

Aplicaciones

Sus usos más comunes son industriales, domésticos y medicinales. La industria

emplea mucho el alcohol etílico como disolvente para lacas, barnices, perfumes

y condimentos; como medio para reacciones químicas, y para recristalizaciones.

Además, es una materia prima importante para síntesis; su obtención puede darse

de dos maneras fundamentalmente: preparamos alcohol etílico por hidratación

del etileno o bien por fermentación de melazas (o, a veces de almidón); por tanto,

sus fuentes primarias son el petróleo, la caña de azúcar y varios granos.43

El bioetanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 o el 10%,

que no requieren modificaciones en los motores actuales. Otra alternativa para

el uso del bioetanol como combustible es transformarlo para su utilización como

aditivo de la gasolina, en lugar de como su sustituto. Para ajustar el octanaje y

reducir las emisiones contaminantes se añaden aditivos oxigenantes tales como

el metanol, etanol, tercbutil alcohol (TBA) o el metil-tercbutiléter (MTBE). En

los últimos años el etil-tercbutil éter (ETBE) se está imponiendo sobre los otros

aditivos por ser sus emisiones de hidrocarburos menos tóxicas. En España todo

el etanol dedicado a la automoción es convertido a ETBE.44

1.3.6 Destilación

La destilación, es el proceso de separar los componentes de una mezcla,

aprovechando las distintas temperaturas de ebullición que poseen, de manera que

los valores, que se desprenden en el curso de la operación, se recuperan

posteriormente por condensación.45

Destilación Fraccionada

En la destilación fraccionada se separa la mezcla en fracciones, este método se

denomina rectificación, en este proceso se sitúa una columna de rectificación

entre el matraz de destilación y el condensador, en esta larga columna los

vapores calientes suben y simultáneamente baja una cantidad de líquido más frío,



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con lo que se produce un intercambio de materia y de calor; los vapores se

enfrían y las porciones de punto de ebullición más altos se condensan, el calor

de condensación que se libera vaporiza los componentes de punto de ebullición

más bajo.46

Principios de Destilación

La separación de componentes de una mezcla líquida mediante destilación

depende de las diferencias de los puntos de ebullición de los componentes

individuales.

Figura 5: Diagrama de destilación de una mezcla binaria ideal.

Fuente: Anónimo [Internet], “Fundamentos de procesos de destilación”.

En la figura 5, muestra las columnas de destilación son diseñadas basadas en las

propiedades del punto de ebullición de los componentes de las mezclas siendo

separadas. Por tanto los tamaños, particularmente altos, de las columnas de

destilación están determinados por la información equilibrio líquido-vapor

(ELV) de las mezclas.

Curvas equilibrio líquido-vapor (ELV)

La información de ELV a presión constante es obtenida de los diagramas de

punto de ebullición. La gráfica ELV nos muestra el punto de burbuja y el punto

de rocío de una mezcla binaria a presión constante. La línea curva es llamada la

línea de equilibrio, y describe las composiciones de líquido y vapor en equilibrio

a una presión determinada.



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29

Figura 6: Diagrama (x, y) de curva de equilibrio L-V.


En la figura 6 se muestra la gráfica ELV, muestra una mezcla binaria que tiene

un equilibrio líquido-vapor que es relativamente fácil de separar. Las gráficas

ELV puestas abajo, muestran sistemas no ideales que son de separación más

difícil.

Figura7. Diagrama de curvas de equilibrio de sistemas no ideales.


En la figura 7 se muestras las curvas ELV de forma más atípica son generadas

por sistemas azeotrópicos. Un azeotrópo es una mezcla líquida el cual cuando se

vaporiza, el vapor tiene la misma composición del líquido.



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30

Figura. 8. Diagramas de curvas de equilibrio de sistemas azeotrópicos.


En la figura 8, muestran dos diferentes sistemas azeotrópicos, uno con un punto

de ebullición mínimo y otro con un punto de ebullición máximo. En ambas

gráficas, las curvas de equilibrio cruzan las líneas diagonales Estos puntos de

intersección se llaman puntos azeotrópicos. Ambas gráficas son sin embargo,

obtenidas de sistemas homogéneamente azeotrópicos. Un azeótropo que

contiene una fase líquida en contacto con el vapor es llamado azeótropo

homogéneo. 47

Figura 9. Diagrama de Y en función de X para etanol-agua.

Fuente: Veiga S, “Actividad experimental para introducir el concepto de azeotropía”.



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Se muestra en la figura 9 en .forma típica, la fracción mol del componente más

volátil (el componente que tiene y > x; en este caso, el etanol). La presión es

constante, pero la temperatura es diferente en cada punto de la curva de

equilibrio. Los puntos de la curva de equilibrio representan dos fases en

equilibrio. Cualquier punto que no está en la curva representa un sistema que

puede tener líquido y vapor al mismo tiempo pero sin estar en equilibrio.48



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1.4 PROBLEMA

¿Cómo influyen el pH y concentración de azúcares totales en la fermentación

alcohólica del Tamarindus indica L usando Saccharomyces cerevisiae?

1.5 HIPOTESIS

El pH en el proceso fermentativo influye directamente en la desnaturalización

e inhibición de enzimas, produciendo reacciones no deseadas, como

consecuencia bajas en el rendimiento de fermentación, por lo que

estableciendo el pH adecuado favorecerá al crecimiento y actividad

fermentativa.

La concentración de azúcares en el mosto influye favorablemente en la

proporción de energía para la biosíntesis de etanol.

1.6 OBJETIVOS

Objetivo General

Evaluar la influencia del pH y concentración de azúcares en el proceso de

fermentación alcohólica del Tamarindus indica L. por Saccharomyces

cerevisiae.

Objetivos Específicos

Caracterizar la materia prima (Tamarindus indica L.), °Brix, pH, humedad

(contenido de agua) y cenizas.

Establecer las características físico-químicas del mosto de tamarindo, para el

proceso de fermentación, como: °Brix y pH.

Determinar el rendimiento del proceso fermentativo y obtener el alcohol etílico

por destilación fraccionada.



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1.7 IMPORTANCIA DEL PROBLEMA

En el presente trabajo de investigación, se pretende dar un mejor uso a un producto

orgánico como el Tamarindus indica L para obtener bioetanol, mediante fermentación

alcohólica usando Saccharomyces cerevisiae. Una propuesta de interés para frenar el

cambio climático y la contaminación atmosférica, es la búsqueda de una nueva fuente

de combustible alternativo, que ofrece ventajas ambientales, ya que la combustión es

más limpia y menos producción de monóxidos de carbono y emisiones totales de

hidrocarburos. El etanol se usa generalmente como combustible debido a que existe una

demanda creciente de escases de fuentes renovables de energía, por medio de la

fermentación proporciona una alternativa energética; rápida, limpia y altamente

aceptada de mejor calidad, reduciendo precios y contribuyendo a resolver una porción

importante del problema energético global, el hecho de obtener etanol por medio de la

fermentación alcohólica de un fruto, como es el caso del tamarindo, puede llegar a causar

un impacto positivo en la sociedad Peruana, principalmente en aquellas regiones cálidas,

con lo cual el tamarindo se convertiría en un producto de alta aceptación e importancia

mundial dado su valor económico y su viabilidad. Teniendo presente la

gran biodiversidad y las condiciones climatológicas que presenta nuestro país, razones

por las que muchas empresas ya ven en el Perú un gran potencial para el cultivo de

biocombustibles.



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http://www.larepublica.pe/tag/biodiversidad

http://www.larepublica.pe/tag/peru

34

II. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Material de Estudio

Tamarindo (Tamarindus indica L), procedencia del mercado de la Hermelinda,

Trujillo, La libertad.

2.2 Procedimiento Experimental

Fermentación

Se esterilizó los materiales, con ayuda de un autoclave a una temperatura de

110°C, por 6 horas, luego se dejó a enfriar.

Se preparó agar nutritivo, y se esterilizó en autoclave por 6 horas a 110°C, se dejó

enfriar hasta 40°C.

Se preparó el inóculo, en condiciones asépticas, se cultivó con haz de platino a

fuego la Saccharomyces cerevisiae, se dejó incubar por 2 días a una temperatura

de 30°C.

Se pesó 2.0 kg de materia prima por ensayo, se procedió al lavado respectivo del

fruto.

Se peló el fruto del tamarindo, para obtener la pulpa.

El tamarindo descascarado se sometió a extracción en caliente a 60°C con

agitación, con la cantidad de agua adecuada, seguido de agitación.

El jugo obtenido se filtró, con un colador común, y se separó los sólidos

suspendidos.

Se midió el °Brix del jugo, con un rango de 13 a 20°Brix.

Se controló el pH del jugo con hidróxido de sodio a 3.0 a 4.34.

Se agregó el inóculo aprox. 3.5% en relación al mosto a temperatura de 28°C con

constante agitación.

Se le agregó al mosto fosfato de amonio (0.5g por cada litro), como fuente de

nitrógeno y fósforo para la levadura.

Cuando la levadura ya se ha activado se colocó en el fermentador y se tapó

herméticamente, y se conectó a una manguera sumergida en una solución NaCl

20% p/v, para evitar la contaminación.

Se dejó fermentando por 72 horas a 5 días aproximadamente. El proceso de

fermentación se detuvo cuando el brix o la cantidad de etanol permanecen

constantes.



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Destilación

El mosto fermentado se llevó a destilación para obtener etanol en una columna de

destilación fraccionada, tipo Vigreux, de 30 cm aproximadamente, con un balón

de 1 boca, de 3L, conteniendo 2L de mosto por ensayo, como fuente de

calentamiento, se usó una cocina eléctrica, y un termómetro de 0-200°C, se llevó

un control de temperatura constante, cuando se llegó a los 79°C se detuvo el

proceso.

Posteriormente se determinó la densidad del destilado para determinar el grado

alcohólico, usando tablas de densidades a 25°C. (ver en el Anexo C.3).

Luego se hizo la rectificación del alcohol obtenido, en una columna de destilación

fraccionada de 30 cm, tipo Vigreux, con un balón de 100 mL, se llevó un control

de temperatura hasta llegar a los 79°C y se midió su grado alcohólico, usando las

tablas de densidades a temperatura ambiente y se determinó el rendimiento del

proceso.



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2.2.1 Diagrama Del Proceso Experimental

Figura 10: Diagrama de bloques del proceso de fermentación del Tamarindus indica L, usando Saccharomyces cerevisiae.

Fuente: Elaboración propia.


Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/Bibliot

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2.2.2 Métodos de Análisis de las propiedades fisicoquímicas:

Las determinaciones de las propiedades fisicoquímicas como pH, °Brix, %Humedad, %

Cenizas y Azúcares Totales fueron realizadas de acuerdo a los métodos estándares, estos últimos

establecidos en el Anexo B.



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III. RESULTADOS

Caracterización del Tamarindus indica L.

La caracterización del Tamarindus indica L se realizó los análisis correspondientes a los azúcares totales, los

azucares reductores, pH, humedad, el °Brix y ceniza, para dicho análisis se usó un muestreo del extracto cuyos

valores se muestran en la Tabla 5:

Tabla 5: Características del Tamarindus indica L.

Fuente: Elaboración

propia.

Análisis de Humedad y Cenizas del Tamarindus indica L.

En la Tabla 6, se muestra los análisis realizados en la materia prima.

Tabla 6: Análisis de humedad y cenizas del Tamarindus indica L.

N°

Muestra

%

Humedad %Cenizas

1 48.0 1.80

2 40.5 1.92

3 42.0 2.28

4 38.3 2.97

5 36.6 2.05

6 37.0 1.93

7 34.5 1.95

8 33.3 1.82

9 35.5 1.86

10 31.3 1.96

11 47.2 2.13

12 35.2 3.08

13 39.0 3.12

14 38.8 1.91

15 32.6 1.89

16 37.7 2.11

17 40.0 2.09

18 43.3 2.21

Promedio 38.38 2.17

COMPONENTES VALOR

AZÚCARES TOTALES (%) 41.78

AZÚCARES REDUCTORES

(%)

11.63

BRIX, G/100G. 16.7

CENIZAS (%) 0.68-1.25

HUMEDAD (%) 31-48

PH 2.56



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Fuente: Elaboración propia

Balance de masa del Tamarindus indica L.

En la Tabla 7, se muestra el balance de masa del tamarindo, la cantidad de tamarindo, peso de cáscara y

fibra, peso de semillas, peso neto de pulpa utilizados por ensayo.

Tabla 7: Balance del tamarindo.

N°

MUESTRA

CANTIDAD DE

FRUTO (KG)

PESO DE

CÁSCARA Y

FIBRA (KG)

PESO DE

SEMILLAS

(KG)

PESO DE

PULPA

(KG)

1 2.0 0.50 0.90 0.60

2 2.0 0.59 0.81 0.60

3 2.0 0.52 0.90 0.58

4 2.0 0.52 0.82 0.66

5 2.0 0.50 0.91 0.59

6 2.0 0.60 0.91 0.49

7 2.0 0.49 0.88 0.63

8 2.0 0.51 0.88 0.61

9 2.0 0.55 0.90 0.55

10 2.0 0.50 0.81 0.69

11 2.0 0.51 0.92 0.57

12 2.0 0.58 0.91 0.51

13 2.0 0.50 0.89 0.61

14 2.0 0.54 0.94 0.52

15 2.0 0.49 0.89 0.62

16 2.0 0.49 0.92 0.59

17 2.0 0.52 0.85 0.63

18 2.0 0.57 0.86 0.57




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40

Relación del pH y °Brix del jugo del Tamarindus indica L a fermentar.

Se muestra en la Tabla 8, la relación del pH, y °Brix en el proceso de fermentación, durante el desarrollo

de la investigación.

Tabla 8: Relación del pH y °Brix durante el proceso de fermentación.

N°

Muestra pH

°Brix

(g/100g.)

1 3.00 20.0

2 3.28 14.8

3 3.51 18.0

4 3.47 18.0

5 3.83 14.0

6 3.25 18.0

7 3.57 14.0

8 3.81 13.0

9 3.75 14.0

10 4.13 17.0

11 3.51 15.0

12 3.55 16.7

13 3.87 16.4

14 3.89 15.0

15 3.53 15.2

16 4.15 14.4

17 4.34 15.3

18 4.34 16.2


Figura 11: Relación del pH vs °Brix de la fermentación.


0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

pH

/°B

rix

N° de Muestras

pH °Brix



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Contenido del pH y azúcares totales del jugo del Tamarindus indica L.

Los datos obtenidos en los análisis de pH y azúcares totales del jugo de tamarindo como se muestra en la

Tabla 9.

Tabla 9: Contenido del pH y azúcares totales del jugo de tamarindo.

N°

Muestra pH

Azúcares

Totales

(%)

1 3.00 47.8

2 3.28 40.2

3 3.51 44.7

4 3.47 43.3

5 3.83 35.0

6 3.25 51.0

7 3.57 34.2

8 3.81 35.8

9 3.75 42.2

10 4.13 41.3

11 3.51 39.3

12 3.55 37.7

13 3.87 46.2

14 3.89 39.9

15 3.53 33.5

16 4.15 40.8

17 4.34 38.9

18 4.32 38.6

Promedio 3.71 40.58


Figura 12: Relación del pH vs azúcares totales


0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

pH

/Azú

care

s to

tale

s

N° de Muestras

pH Azúcares Totales (%)



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Separación del etanol por medio de destilación.

Las muestras obtenidas de la fermentación son destiladas, teniendo así el volumen de destilado y densidad

a 25°C que se muestra en la Tabla 10.

Tabla 10: Volumen de destilado obtenido y densidad.


N°

MUESTRA

VOLUMEN

1

(ML)

DENSIDAD

1

(G/ML)

1 34.0 0.93

2 27.6 0.92

3 25.0 0.87

4 25.0 0.85

5 12.4 0.90

6 37.7 0.86

7 10.0 0.86

8 18.0 0.90

9 27.5 0.88

10 20.8 0.86

11 22.0 0.87

12 18.0 0.89

13 26.0 0.88

14 14.0 0.88

15 12.4 0.93

16 22.2 0.91

17 14.4 0.91

18 17.0 0.91



Bibliot

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Separación del etanol por medio de rectificación.

Las muestras obtenidas en la primera destilación se purifican, teniendo así el volumen de rectificado y

densidad a 25°C que se muestra en la Tabla 11.

Tabla 11: Volumen de etanol obtenido en la rectificación y densidad del destilado.

N°

MUESTRA

VOLUMEN

2

DENSIDAD

2

(mL) (g/mL)

1 5.60 0.816

2 4.00 0.824

3 4.90 0.828

4 4.20 0.827

5 1.40 0.823

6 7.40 0.817

7 1.40 0.819

8 3.80 0.829

9 5.80 0.827

10 3.20 0.822

11 3.90 0.821

12 3.90 0.828

13 4.00 0.824

14 2.00 0.814

15 2.40 0.818

16 4.00 0.826

17 3.00 0.829

18 3.20 0.821




Bibliot

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44

Evaluando los volúmenes destilado y rectificado.

En la Tabla 12, se compara los volúmenes de alcohol obtenidos después de la primera destilación y de la

rectificación.

Tabla 12: Relación del volumen destilado y rectificado.

N°

MUESTRA

VOL.

DESTILADO

(ML)

VOL.

RECTIFICADO

(ML)

1 34.0 5.6

2 27.6 4.0

3 25.0 4.9

4 25.0 4.2

5 12.4 1.4

6 37.7 7.4

7 10.0 1.4

8 18.0 3.8

9 27.5 5.8

10 20.8 3.2

11 22.0 3.9

12 18.0 3.9

13 26.0 4.0

14 14.0 2.0

15 12.4 2.4

16 22.2 4.0

17 14.4 3.0

18 17.0 3.2


Figura 13: Relación de alcohol obtenido en la destilación y rectificación.


0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Des

tila

do

/Rec

tifi

cad

o

N° de Muestras

Destilado mL Rectificado mL



Bibliot

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45

Relación del grado alcohólico destilado y rectificado.

La relación del grado alcohólico obtenido en la destilación y en la rectificación, se muestra en la Tabla 13.

Tabla 13: Relación del grado alcohólico destilado y rectificado.

N°

MUESTRA

GRADO

ALCOHÓLICO DE

DESTILADO (%)

GRADO ALCOHÓLICO DE

RECTIFICADO (%)

1 40.70 89.15

2 45.00 86.00

3 67.00 84.40

4 75.60 84.40

5 54.00 86.40

6 71.40 88.70

7 71.40 87.90

8 54.00 84.00

9 63.00 84.40

10 71.40 86.80

11 67.00 87.00

12 58.70 84.40

13 63.00 86.00

14 63.00 89.00

15 35.90 88.80

16 49.90 84.50

17 49.90 84.00

18 49.90 87.00


Figura 14: Relación del grado alcohólico obtenido en la destilación y rectificación.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Gra

do

alc

oh

. des

tila

do

/rec

tifi

cad

o

N° de muestras

Grado Alcohólico de Destilado (%) Grado alcohólico de Rectificado (%)



Bibliot

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Eficiencia de etanol del volumen destilado y rectificado.

Los valores obtenidos después de la destilación y rectificación son utilizadas para determinar los

rendimientos de etanol destilado y rectificado, mostrado en la Tabla 14.

Tabla 14: Eficiencia de etanol obtenido en el proceso de destilación y rectificación.

N°

Muestra

Eficiencia

(%)

1 16.47

2 14.49

3 13.61

4 16.80

5 11.29

6 19.62

7 14.00

8 21.11

9 21.09

10 15.38

11 17.73

12 21.67

13 15.38

14 14.29

15 19.35

16 18.02

17 20.83

18 18.82

Promedio 17.22


La eficiencia se determina aplicando la siguiente fórmula

𝑬𝒇 =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝑹𝒆𝒄𝒕𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒅𝒐

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝑫𝒆𝒔𝒕𝒊𝒍𝒂𝒅𝒐∗ 𝟏𝟎𝟎



Bibliot

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47

Rendimientos de etanol:

En la Tabla 15, se muestra los rendimientos del proceso con respecto a la materia prima y destilación, con

materia prima y rectificación.

Tabla 15: Rendimientos obtenidos en el proceso de fermentación.

N° Muestra Rendimiento Destilado

(mL/g)

Rendimiento Rectificado

(mL/g)

1 1.7 0.280

2 1.4 0.200

3 1.8 0.250

4 1.3 0.210

5 0.6 0.070

6 1.9 0.370

7 0.5 0.070

8 0.9 0.190

9 1.4 0.290

10 1.0 0.160

11 1.1 0.195

12 0.9 0.195

13 1.3 0.200

14 0.7 0.100

15 0.6 0.120

16 1.1 0.200

17 0.7 0.150

18 0.9 0.160

Promedio 1.1 0.190


Los rendimientos obtenidos se determinan aplicando la siguiente fórmula:

𝑹 =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒔𝒕𝒊𝒍𝒂𝒅𝒐

𝑪𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 𝑷𝒓𝒊𝒎𝒂∗ 𝟏𝟎𝟎

𝑹 =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒓𝒆𝒄𝒕𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒅𝒐

𝑪𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 𝑷𝒓𝒊𝒎𝒂∗ 𝟏𝟎𝟎



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ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Análisis de Regresión Múltiple

Variable Dependiente: Rendimiento.

Variables Independientes: pH y Azúcares Totales (%).

1. Supuestos Básicos

1.1.Normalidad de los Residuales (Estadístico AD de Prueba de Anderson Darling)

Ho: Los residuales provienen de una distribución Normal.

H1: Los residuales no provienen de una distribución Normal.

0.500.250.00-0.25-0.50

99

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

1

Residuales

Po

rce

nta

je

Media -8.01828E-17

Desv.Est. 0.1685

N 18

AD 0.212

Valor P 0.829

Prueba de la Normalidad de los ResidualesNormal - 95% de IC

Figura 15: Prueba de la Normalidad de los Residuales.


Según la figura 15, se muestra lo siguiente:

Dado que el Valor P = 0.829 es mayor al nivel de significancia del 5%, se concluye

que existe suficiente evidencia estadística para decir que los residuales provienen de

una distribución Normal con un nivel de confianza del 95%.

Cabe recalcar que dicha prueba de normalidad de residuales es para decidir si se

utilizara una técnica paramétrica apropiada para este tipo de análisis estadístico

(ANOVA), o utilizar una técnica no paramétrica.



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1.2.Homogeneidad de varianzas

2.001.751.501.251.000.750.50

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

-0.1

-0.2

-0.3

Valor ajustado

Re

sid

uo

vs. ajustes(la respuesta es Rendimiento)

Figura 16: Homogeneidad de varianzas.


Mediante la presente figura 16, se puede visualizar que la nube de puntos se

encuentra al alrededor de cero sin evidencia de estructura, tendencia o cambio

de la dispersión, entonces no hay sospecha de que se violen el supuesto de la

homogeneidad de los errores.

1.3.No auto correlación de los residuales.

Ho: No hay presencia de auto correlación entre los residuales.

H1: Si hay presencia de auto correlación entre los residuales.

Si d<0.18 rechazar Ho.

Si d>0.14 no rechazar Ho.

Estadístico de Durbin-Watson = 1.56581

Dado que el Estadístico de Prueba D de Durbin-Watson es mayor a 0.14

(1.56581), entonces se rechaza Ho, concluyendo que no existe la presencia de auto

correlación entre los residuales.



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2. Análisis de Varianza

Tabla 16: Análisis de Varianza Rendimiento

Fuente GL SC

Sec.

CM Ajust. F P

Regresión 22.57758 1.28879 40.073 0.000001

pH 10.87312 0.1468 4.5645 0.0495281

Azúcares

Totales

11.70446 1.70446 52.9976 0.0000027

Error 150.48242 0.03216

Total 173.06


1era Hipótesis:

Ho: B1 = 0 (Los Azúcares totales no influyen significativamente en el rendimiento).

H1: B1 ≠ 0 (Los Azúcares totales influyen significativamente en el rendimiento).

Dado que el Valor P = 0.0000027 es menor que el nivel de significancia del 5%,

se rechaza Ho, aceptando H1.

2da Hipótesis:

Ho: B2 = 0 (El pH no influye significativamente en el rendimiento).

H1: B2 ≠ 0 (El pH influye significativamente en el rendimiento).

Dado que el Valor P = 0.0495281 es menor o igual que el nivel de significancia

del 5%, se rechaza Ho, aceptando H1.

3. Estimación del modelo de regresión Múltiple

3.1.Estimación de los Coeficientes del modelo de regresión

Tabla 17: Estimación de los coeficientes Rendimiento

Término Coef. EE del

coef.

T P

Constante -0.81088 0.721221 -1.12432 0.279

pH -0.269803 0.126285 -2.13646 0.05

Azúcares Totales 0.071752 0.009856 7.27994 0




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1era Hipótesis:

Ho: B1 = 0 (Los Azúcares totales no influyen significativamente en la regresión).

H1: B1 ≠ 0 (Los Azúcares totales influyen significativamente en la regresión).

Dado que el Valor P = 0.000 es menor que el nivel de significancia del 5%, se

rechaza Ho, aceptando H1.

2da Hipótesis:

Ho: B2 = 0 (El pH no influye significativamente en la regresión).

H1: B2 ≠ 0 (El pH influye significativamente en la regresión).

Dado que el Valor P = 0.037 es menor o igual que el nivel de significancia del

5%, se rechaza Ho, aceptando H1.

3.2.Resumen del modelo de regresión

Después de realizarse el análisis de significancia para los coeficientes de la

regresión, el modelo de regresión, sería el siguiente:

Rendimiento = -0.81088 - 0.269803pH + 0.0717524Azúcares Totales.

3.3.Ajuste del modelo de regresión

R-cuad. = 84.23% R-cuad. (Ajustado) = 82.13%

R2 (84.23%): Existe un 84.23% de la proporción de variabilidad total de la

variable dependiente Y respecto a su media que es explicada por el modelo de

regresión. Es usual expresar esta medida en tanto por ciento, multiplicándola

por cien.

R2 ajustado (82.13): Existe un 82.13% de variación de la variable

dependiente (al igual que el coeficiente de determinación), pero teniendo en

cuenta el número de variables incluidas en el modelo.



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https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_determinaci%C3%B3n

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3.4.Predicción del volumen

Usando el modelo de regresión lineal múltiple, se obtuvieron los resultados para el volumen

pronosticado:

Rendimiento = -0.81088 - 0.269803pH + 0.0717524Azúcares Totales.

Tabla 18: Predicción del Rendimiento

Obs pH Azúcares

Totales

Observados

Rendimiento

Predichos

Rendimiento

1 3.0 47.8 1.7 1.8

2 3.3 40.2 1.4 1.2

3 3.5 44.7 1.8 1.4

4 3.5 43.3 1.3 1.4

5 3.8 33.0 0.6 0.5

6 3.3 51.0 1.9 2.0

7 3.6 34.2 0.5 0.7

8 3.8 35.8 0.9 0.7

9 3.8 42.2 1.4 1.2

10 4.1 41.3 1.0 1.0

11 3.5 39.3 1.1 1.1

12 3.6 37.7 0.9 0.9

13 3.9 46.2 1.3 1.5

14 3.9 39.9 0.7 1.0

15 3.5 35.5 0.6 0.8

16 4.2 40.8 1.1 1.0

17 4.3 38.9 0.7 0.8

18 4.3 38.6 0.9 0.8




Bibliot

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53

IV. DISCUSIÓN

La caracterización fisicoquímica del Tamarindus indica L muestra valores similares a

estudios realizado en otra investigación reportado por Torres 13 el cual reportó, valores

comprendidos entre 28.2 y 52% de humedad y 2.9 % de cenizas, semejantes a los valores

de la Tabla 5, donde se observa los valores obtenidos de la caracterización el % de

humedad y cenizas valores de 31.0-48.0 y 1.8-3.12 % respectivamente.

Los resultados del proceso de fermentación de las muestras, en la Tabla 8, con las

condiciones de operación a pH 3.0 - 4.34, reveló que el valor óptimo fue un pH de 3.00

donde lo fermentado dio 16.47% v/v como se muestra en la Tabla 14 comparando con el

valor obtenido de alcohol de etanol a partir de arracacha que es de 9.53 % v/v Almeida 9

es mayor. Esto puede ser debido a que las levaduras fermentan mejor los azúcares en un

medio neutro o ligeramente ácido.

En la Tabla 11, se observan los volúmenes obtenidos en la purificación, ya que los

rendimientos de etanol en las soluciones obtenidas después de la rectificación, un

volumen mínimo de 1.4 mL y un volumen máximo de 7.4 mL, con un grado alcohólico

de 86.4 % y 88.7 % respectivamente, como se muestra en la Tabla 13, mientras que en

la Tabla 9 se muestra azúcares totales de 35 y 51 % en la muestra 5 y 6, se evidencia que

no para todas las muestras a menor cantidad de azúcares totales, se obtuvo un menor

rendimiento de etanol.

Los resultados obtenidos de esta investigación, se demuestran que es factible realizar la

obtención de etanol a partir de la fermentación de Tamarindus indica L usando

Saccharomyces cerevisiae, en la Tabla 14 muestra una eficiencia global en la separación

de 17.22%. Mientras que en la Tabla 8 se observa que a condiciones de 18 °Brix, 3.25 de

pH, en la Tabla 15 obtenemos un rendimiento máximo de etanol de 1.9%, este

rendimiento del proceso global con respecto a la materia prima y volumen destilado a

diferencia de lo que se obtuvo por Sansen y Vargas 6 en esta investigación, se realizó

fermentación a partir del mango, usando Saccharomyces cerevisiae, se obtuvo un

rendimiento global sólo en la separación de 5.33%.



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54

En la Tabla 8, se observa que los valores obtenidos tienen una relación de menor pH

mayor °Brix, excepto en la muestra 2, que no se observa el mismo comportamiento, ya

que el resultado fue menor pH menor °Brix, esto se debe a que la materia prima no

contenía los azúcares suficientes, para que a ese medio ácido, la levadura pueda

metabolizar los azúcares presentes en el tamarindo. Teniendo en cuenta la relación de la

Tabla 8 y 10, se observa en la muestra 1, un mayor volumen destilado a mayor °Brix en

un mayor medio ácido, en este medio hubo un mejor crecimiento y reproducción del

microorganismo, lo cual las células metabolizaron mejor y no se vieron afectadas por las

condiciones ambientales.

En la Figura 14, se observa la relación del grado alcohólico obtenido en la destilación y

rectificación, lo cual el grado alcohólico rectificado es más constante que el grado

alcohólico destilado, en la muestra 4 se obtuvo el mayor grado alcohólico destilado de

75.4 %, caso contrario en el rectificado de la muestra 1, se obtuvo un mayor grado

alcohólico de 89.15%., lo cual indica que no hay significancia en la relación del grado

alcohólico. Esto indica que hubo varios factores que implicaron en los resultados como

la temperatura, fuga en la columna de destilación, poco flujo de agua en el refrigerante,

entre otros.

Según los resultados de la Tabla 15, se obtuvo el máximo rendimiento destilado de 1.9%,

a condiciones de 3.25 de pH y 18 °Brix, como se indica en la Tabla 8, caso contrario se

obtuvo el mínimo rendimiento destilado de 0.5% a condiciones de 3.57 de pH, 14 °Brix,

el rendimiento se vio afectado por cantidad de °Brix ya que a 18°Brix equivale a 18gr. de

sacarosa en 100gr. de disolución, la sacarosa se desdobla en glucosa y fructuosa, lo cual

la glucosa es metabolizada a estas condiciones por la Saccharomyces cerevisiae, para

generar energía mediante moléculas de ATP en la glucólisis para la producción de etanol,

en cambio a las condiciones de 14 °Brix y 3.57 de pH la levadura no trabajó

eficientemente debido a la poca cantidad de azúcares metabolizados en la vía glucolítico.



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55

En la Tabla 12, se observa que los valores de los volúmenes de la primera y segunda

destilación tienen un comportamiento de mayor volumen destilado mayor volumen

rectificado, se explica que en la muestra 1 el volumen destilado máximo es de 34 mL,

pero se recupera en la segunda destilación 5.6 mL, mientras que en la Tabla 14, indica

que se tiene una eficiencia entre la destilación y la purificación de 16.47%, se asume que

está dentro de las mayores eficiencias obtenidas del proceso, que a mayor destilado, en la

rectificación se obtuvo una mayor recuperación de alcohol.

Según Tabla 17, se muestra la estimación de los coeficientes del modelo de regresión

múltiple teniendo como variable dependiente el rendimiento, que por cada unidad que se

incrementa los azúcares totales, el rendimiento aumenta en promedio 0.0717524,

manteniéndose constante el pH. Asimismo por cada unidad que aumenta el pH, el

rendimiento disminuye en 0.269803, manteniéndose constante los azúcares totales.



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56

V. CONCLUSIONES

Se concluyó que el Tamarindus indica L, materia de investigación contiene 38.38% de

humedad y 2.17% de cenizas, 16.70 °Brix y pH de 2.56.

En el proceso de fermentación, las características físico-químicas del mosto de tamarindo

dieron los siguientes parámetros 3.00-4.34 de pH y 13-20 °Brix. Teniendo en cuenta que

en los ensayos realizados, a 20 °Brix se obtiene un mayor grado alcohólico de 89.15%.

Es viable obtener etanol a partir del Tamarindus indica L por fermentación utilizando

Saccharomyces cerevisiae a condiciones de 18 °Brix, 3.51 de pH, con un rendimiento

máximo de etanol de 1.80% en el destilado, con un promedio de 1.10% y un rendimiento

rectificado de 0.37%, con un promedio de 0.19%.

El contenido de azúcares totales tiene un efecto directo en el proceso fermentativo de

etanol, donde se alcanza una concentración de azúcares 47.8% a 3.00 de pH, para obtener

grado alcohólico de etanol de 89.15 %, donde se concluyó que a menor pH se obtuvo

mayor grado alcohólico y alta concentración de azúcares, considerando errores aleatorios

propios de la experimentación.



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57

VI. RECOMENDACIONES

Probar con otro tipo de levaduras, para mejorar el rendimiento en la obtención del etanol.

Evaluar otros métodos de separación sólido-liquido, con respecto a la pulpa y agua.

Usar el subproducto como cáscara, semillas y fibras, para intentar aprovecharlo, dándole

un valor agregado como carbón activado.

Probar con el enriquecimiento con azúcar, aumentando Brix, para efectos de producción

de etanol.

Evaluar otras temperaturas para la extracción en caliente en la preparación del mosto.

Usar las vinazas para mejoramiento de suelos de cultivo a concentraciones moderadas,

y/o como fuente de energía para la obtención de biogás.



Bibliot

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58

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Anónimo [Intenet], “Combustibles Fósiles”, [citado 03 Oct 2016] Disponible:

https://www.inspiraction.org/cambio-climatico/efecto-invernadero/combustibles-fosiles

2. Anónimo [Internet], “Un Análisis del problema del calentamiento global”, [citado 03 Oct 2016]

Disponible:https://heptagrama.com/analisis-calentamiento-global.htm

3. Viñals M, Bell A., Michelena G., et al “Obtención del etanol a partir de biomasa lignocelulosica“, Cuba.

ICIDCA, 2012, 2p.

Diponible; http://www.redalyc.org/pdf/2231/223123848002.pdf.

4. Hernández M., “Tendencias actuales en la producción de bioetanol”, Universidad Rafael Landívar,

Cuba, 2007. Disponible: http://www.fsalazar.bizland.com/LANDIVAR/ING-

PRIMERO/boletin08/URL_08_ING01.pdf.

5. Centeno Y., Guzmán V. “Evaluación de la estabilidad fisicoquímica y organoléptica de la pulpa de

tamarindo (Tamarindus Indica L.) a temperatura ambiente aplicando métodos combinados”, [Tesis]

Trujillo, Perú: Universidad Nacional de Trujillo, Facultad de Ingeniería Química, 2000.

6. Sansen L; Vargas M. “Obtención de etanol por medio de la fermentación del mango”. [Tesis], Marcalbo,

Venezuela: Universidad de Zulia Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química., 2009, 103p.

7. Douglas B., Camacho B., Cedeño C., et al. “Características fisicoquímicas y propiedades funcionales

de la biomasa residual de la fermentación alcohólica de tamarindo Chino (Averrhoa carambola L.)”.

Carabobo, Venezuela., 2011, Vol. 36, N° 9, 7p.

8. Ferreyra M., Schvab M del C, Gerard L, Zapata L, Davies C, Hours R. “Fermentación alcohólica de

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Universidad Nacional de La Plata, 2009, 16p.

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49. Instituto de Salud Pública de Chile, “Determinación de glúcidos totales”, [Articulo de Internet],

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50. Chen J., “Manual del Azúcar de caña”, Editorial Limusa S.A. España, 2004.

51. Pearson D., “Técnicas de Laboratorio para el Análisis de Alimentos”, Ed. Acribia, Zaragoza, España,

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RP1301. 2017[citado 06 de Abril]; Vol. 24:589-596. Disponible:

http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/24/jresv24n5p579_A1b.pdf

54. Perry R, “Manual del Ingeniero Químico“, 6ta edición, Unión Topográfica Editorial Hispano

Americana, México, 1959.

55. R Johnson, Miller, Freud, “Probabilidad y Estadística para Ingenieros”, 8va Ed., México, 2012, 391 p.

56. Finish Terrae [Intenet], “Normas Vancuver”, [citado 15 Jun 2016] Disponible:

https://www.intec.edu.do/downloads/pdf/biblioteca/012biblioteca_formato_vancouver.pdf.



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https://www.intec.edu.do/downloads/pdf/biblioteca/012biblioteca_formato_vancouver.pdf

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Anexo



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ANEXO A

Figura A.1: Materia prima: Tamarindus indica L

Figura A.2: Extracción del mosto en caliente con agitación, a t=60°C.



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Figura A.3: Esterilización del medio de cultivo en Autoclave.

Figura A.4: Cultivo de la Sacharomyces cerevisiae.



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Figura A.5: Incubación del cultivo a 30°C, durante 2 días.

Figura A.6: Levadura incubada en el medio de cultivo agar nutritivo a 30°C, durante 2 días.



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Figura A.7: Fermentación alcohólica del tamarindo.

Figura A.8: Destilación del mosto fermentado por 72 horas a 5 días aproximadamente.



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Figura A.9: Densidad del volumen destilado de alcohol a temperatura de 25°C.

Figura A.10: Rectificación del mosto fermentado para obtener etanol.



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ANEXO B

PROCEDIMIENTOS DE LOS ANÁLISIS REALIZADOS:

1. DETERMINACIÓN DE AZÚCARES REDUCTORES TOTALES49

MATERIALES:

Balanza analítica.

Baño termorregulado.

Sistema de filtración al vacío.

Desecador con deshidratante adecuado.

Crisol filtrante con vidrio poroso o amianto.

Estufa de secado regulable a 105 ºC

Papel filtro Whatman Nº1

Papel pH universal.

Material usual de laboratorio.

REACTIVOS:

Solución de ferrocianuro de potasio 0.25 M.

Solución de acetato de zinc 1 M.

Solución de hidróxido de sodio 1%

Solución de ácido clorhídrico (1+1)

Solución de Felhing I.

Solución de Felhing II.

Etanol p.a.

Éter etílico p.a.

PROCEDIMIENTO:

Pesar al 0.001 g 5 a 10 g de muestra previamente homogeneizada. Registrar m.

Pesar el crisol filtrante Registrar m1.

Transferir a un matraz aforado de 250 ml, adicionar 100 ml de agua y agitar.

Agregar 18 ml de ferrocianuro de potasio 0.25 M y 21 ml de acetato de zinc 1 M, agitar

Aforar a 250 ml con agua y filtrar.

Transferir una alícuota de 50 ml a un matraz aforado de 100 ml hidrolizar adicionando 10

ml de HCl (1+1).

Colocar en baño termorregulado a 70 ºC por 5 min.

Enfriar al chorro de la llave y adicionar solución de hidróxido de sodio para neutralizar

hasta reacción levemente ácida y aforar.



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Transferir a un matraz erlenmeyer de 250 ml, 25 ml de solución de Felhing I y 25 ml de

solución Felhing II más 50 ml del hidrolizado y 50 ml de agua.

Calentar el matraz sobre rejilla de manera que la ebullición comience a los 4 min de

iniciado el calentamiento, continuar calentando por 2 min más y observar que el

sobrenadante indique un exceso de solución de Felhing I y II (color azul).

Filtrar la solución en caliente a través de un crisol filtrante, con succión moderada.

Lavar el precipitado sucesivamente con H20 caliente, 10 ml de alcohol y 10 ml de éter

etílico.

Secar el crisol a 105 ºC por 30 min.

Enfriar en desecador y pesar m2.

CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS:

mg de óxido cuproso (Cu20) = m2 - m1

m1: peso del crisol filtrante solo.

m2: peso del crisol filtrante más precipitado de Cu20.

Por lectura de la tabla adjunta se obtiene el equivalente en sacarosa, glucosa o los

descritos en esta. Tabla Hammond obtener el equivalente del precipitado de óxido

cuproso en azúcar invertido y sacarosa.

Glúcidos no invertidos o reductores directos expresados en glucosa = A∗10∗100

m

mg Cu20 = mg de azúcar invertido

A: mg de azúcar invertido o glucosa o fructosa.

m: peso en g de la muestra.



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2. DETERMINACIÓN DE CENIZA50

Se utilizarán crisoles, previamente lavados y secados en un horno a una temperatura de

105°C durante un periodo de una hora, los crisoles luego de ser secados en el horno, se

colocan en un desecador, con el fin de evitar la absorción de humedad en los mismos.

Los crisoles pesados vacíos; una vez transcurridos los 15 minutos en el desecador, se

colocan aproximadamente 1 gr de la muestra de tamarindo a analizar en cada crisol. Una

vez agregada la muestra se transportan los crisoles a una mufla, la cual se lleva a una

condición de 550°C durante un periodo de 5 horas.

Una vez transcurridas las 5 horas en la mufla, se disminuye la temperatura de la mufla hasta

alcanzar los 80°C de temperatura, donde se deja reposar hasta el día siguiente.

Transcurrido el día se extraen los crisoles de la mufla, con el uso de unas pinzas para evitar

quemaduras, y se colocan nuevamente en el desecador, durante un periodo de 15 minutos,

finalmente se pesan los crisoles, y se calcula el contenido de cenizas.

%𝐶𝐸𝑁𝐼𝑍𝐴𝑆 =(𝑃 − 𝑝) ∗ 100

𝑀

P = peso del crisol con la ceniza

p = peso del crisol vacío

M= cantidad de muestra agregada



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3. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD51

Se utilizarán crisoles, previamente lavados y secados en un horno a una temperatura de

105°C durante un periodo de una hora, los crisoles luego de ser secados en el horno, se

colocan en un desecador, con el fin de evitar la absorción de humedad en los mismos.

Una vez extraídos del desecador los mismos son pesados en una balanza analítica, se añade

aproximadamente 1 gr de muestra en los crisoles.

Los crisoles con la muestra son colocados en un horno a una temperatura de 120°C, por un

lapso de 5 horas.

Transcurridas las 5 horas los crisoles son removidos hasta el desecador con sumo cuidado

empleado unas pinzas, con el fin de evitar quemaduras, una vez en el desecador se dejan

reposar los crisoles durante 15 minutos.

Ya pasados los 15 minutos se pesan nuevamente los crisoles.

%𝐻 = (𝑊𝑖 − 𝑊𝑓

𝑊𝑖) 𝑥100



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ANEXO C

TABLA C.1: ETANOL

ETANOL (ANHIDRO) ICSC: 0044 Octubre 2000

Alcohol etílico

CAS: 64-17-5 CH3CH2OH / C2H6O RTECS: KQ6300000 Masa molecular: 46.1

NU: 1170

CE Índice Anexo I: 603-002-00-5

CE / EINECS: 200-578-6

TIPO DE PELIGRO / PELIGROS AGUDOS / PREVENCIÓN

PRIMEROS AUXILIOS /

EXPOSICIÓN SÍNTOMAS

LUCHA CONTRA INCENDIOS

INCENDIO Altamente inflamable. Evitar las llamas, NO producir Polvo, espuma resistente al alcohol, chispas y NO fumar. NO poner agua en grandes cantidades, dióxido

en contacto con oxidantes de carbono,

fuertes.

EXPLOSIÓN Las mezclas vapor/aire son Sistema cerrado, ventilación, En caso de incendio: mantener fríos los explosivas. equipo eléctrico y de alumbrado a bidones y demás instalaciones

prueba de explosión. NO utilizar rociando con agua. aire comprimido para llenar, vaciar

o manipular.

EXPOSICIÓN

Inhalación Tos. Dolor de cabeza. Ventilación, extracción Aire limpio, reposo. Fatiga. Somnolencia. localizada o protección

respiratoria.

Piel Piel seca. Guantes de protección. Quitar las ropas contaminadas. Aclarar y lavar con agua y jabón.

Ojos Enrojecimiento. Dolor. Gafas ajustadas de seguridad. Enjuagar con agua abundante durante Quemazón. varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad), después

proporcionar asistencia médica.

Ingestión Sensación de quemazón. Dolor No comer, ni beber, ni fumar Enjuagar la boca. Proporcionar de cabeza. Confusión. Vértigo. durante el trabajo. asistencia médica.

Pérdida del conocimiento.

DERRAMES Y FUGAS ENVASADO Y ETIQUETADO

Ventilar. Eliminar toda fuente de ignición. Recoger, en la Clasificación UE medida de lo posible, el líquido que se derrama y el ya Símbolo: F

derramado en recipientes herméticos. Eliminar el residuo R: 11

con agua abundante. S: (2-)7-16

Clasificación NU

Clasificación de Peligros NU: 3

Grupo de Envasado NU: II

RESPUESTA DE EMERGENCIA ALMACENAMIENTO

Ficha de emergencia de transporte (Transport A prueba de incendio. Separado de oxidantes fuertes. Emergency Card): TEC (R)-30S1170.

Código NFPA: H 0; F 3; R 0;

IPCS

International

Programme on

Chemical Safety

Preparada en el Contexto de Cooperación entre el IPCS y la Comisión Europea © IPCS, CE 2005



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ETANOL (ANHIDRO)

ICSC: 0044

DATOS IMPORTANTES

ESTADO FÍSICO; ASPECTO: VÍAS DE EXPOSICIÓN: Líquido incoloro, de olor característico. La sustancia se puede absorber por inhalación del vapor y por

PELIGROS FÍSICOS:

ingestión.

RIESGO DE INHALACIÓN:

El vapor se mezcla bien con el aire, formándose fácilmente

mezclas explosivas. Por evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar

PELIGROS QUÍMICOS:

bastante lentamente una concentración nociva en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICIÓN DE CORTA DURACIÓN:

Reacciona lentamente con hipoclorito cálcico, óxido de plata y

amoníaco originando peligro de incendio y explosión. Reacciona La sustancia irrita los ojos. La inhalación de altas

violentamente con oxidantes fuertes tales como ácido nítrico, concentraciones del vapor puede originar irritación de los ojos y

nitrato de plata, nitrato de mercurio o perclorato magnésico, del tracto respiratorio. La sustancia puede afectar al sistema

originando peligro de incendio y explosión. nervioso central.

LÍMITES DE EXPOSICIÓN: EFECTOS DE EXPOSICIÓN PROLONGADA O REPETIDA: TLV: 1000 ppm (como TWA), A4 (no clasificable como El líquido desengrasa la piel. La sustancia puede afectar al tracto cancerígeno humano) (ACGIH 2004). respiratorio superior y al sistema nervioso central, dando lugar a

MAK: 500 ppm; 960 mg/m3; Categoría de limitación de pico: II(2), irritación, dolor de cabeza, fatiga y falta de concentración. Ver Cancerígeno: categoría 5, Mutágeno: categoría 5, Riesgo para el Notas.

embarazo: grupo C (DFG 2004).

PROPIEDADES FÍSICAS

Punto de ebullición: 79°C Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1,03 Punto de fusión: -117°C Punto de inflamación: 13°C c.c.

Densidad relativa (agua = 1): 0,8 Temperatura de autoignición: 363°C

Solubilidad en agua: miscible Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 3.3-19

Presión de vapor, kPa a 20°C: 5,8 Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: -0.32

Densidad relativa de vapor (aire = 1): 1,6

DATOS AMBIENTALES

NOTAS El consumo de etanol durante el embarazo puede afectar al feto. La ingesta crónica de etanol puede causar cirrosis hepática. El punto de inflamación de la disolución acuosa al 50% es 24°C. Esta ficha ha sido parcialmente actualizada en abril de 2005: ver Límites de exposición.

INFORMACIÓN ADICIONAL

Límites de exposición profesional (INSHT 2013):

VLA-EC: 1000 ppm; 1910 mg/m3

Notas: Esta sustancia tiene prohibida total o parcialmente su comercialización y uso como fitosanitario y/o biocida.

Fuente: International Programme on Chemical Safety, (2005).52



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TABLA C.2: AZÚCARES TOTALES

Copper Cuprous

oxide Dextrose

Invert

sugar

Invert sugar and sucrose

Levulose Copper 0.3 g of

total

sugar

0.4 g of

total

sugar

2.0 g of

total

sugar

10 11.3 4.6 5.2 3.2 2.9 ……… 5.1 10

11 12.4 5.1 5.7 3.7 3.4 ……… 5.6 11

12 13.5 5.6 6.2 4.2 3.9 ……… 6.1 12

13 14.6 6.0 6.7 4.8 4.4 ……… 6.7 13

14 15.8 6.5 7.2 5.3 4.9 ……… 7.2 14

15 16.9 7.0 7.7 5.8 5.4 ……… 7.7 15

16 18.0 7.5 8.2 6.3 5.9 ……… 8.3 16

17 19.1 8.0 8.7 6.8 6.4 ……… 8.8 17

18 20.3 8.5 9.2 7.3 6.9 ……… 9.3 18

19 214 8.9 9.7 7.8 7.4 ……… 9.9 19

20 22.5 9.4 10.2 8.3 7.9 1.9 10.4 20

21 23.6 9.9 10.7 8.8 8.4 2.4 10.9 21

22 24.8 10.4 11.2 9.3 8.9 2.9 11.5 22

23 25.9 10.9 11.7 9.9 9.5 3.4 12.0 23

24 27.0 11.4 12.3 10.4 10.0 3.9 12.5 24

25 28.1 11.9 12.8 10.9 10.5 4.4 13.1 25

26 29.3 12.3 13.3 11.4 11.0 4.9 13.6 26

27 30.4 12.8 13.8 11.9 11.5 5.5 14.2 27

28 31.5 13.3 14.3 12.4 12.0 6.0 14.7 28

29 32.6 13.8 14.8 12.9 12.5 6.5 15.2 29

30 33.8 14.3 15.3 13.4 13.0 7.0 15.8 30

31 34.9 14.8 15.8 14.0 13.5 7.5 16.3 31

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359 404.2 190.3 197.2 196.4 196.3 191.4 204.0 359

360 405.3 190.9 197.8 197.1 196.9 192.0 204.7 360

361 406.4 191.5 198.4 197.7 197.5 192.6 205.3 361

362 407.6 192.0 199.0 198.3 198.1 193.2 205.9 362

363 408.7 192.6 199.6 198.9 198.7 193.9 206.5 363

364 409.8 193.2 200.2 199.5 199.3 194.5 207.1 364

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388 436.8 207.5 214.8 214.1 214.0 209.4 221.9 388



Bibliot

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85

389 438.0 208.1 215.4 214.7 214.7 210.0 222.6 389

390 439.1 208.7 216.0 215.4 215.3 210.6 223.2 390

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393 442.5 210.5 217.9 217.2 2171 212.5 225.1 393

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Bibliot

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86

424 477.4 229.5 237.5 236.8 236.9 232.4 244.9 424

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433 487.5 235.3 243.8 243.2 243.3 238.7 251.6 433

434 488.6 236.1 244.7 244.1 244.2 239.6 252.7 434

435 489.7 236.9 245.6 245.1 245.1 240.4 253.7 435

Fuente: Hammond L., (1940)53



Bibliot

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87

TABLA C.3: DENSIDADES DEL ALCOHOL ETÍLICO

% 10° C. 15° C. 20° C. 25° C 30° C 35° C 40° C

0 0.99973 0.99913 0.99823 0.99706 099568 0.99406 0.99225

1 785 725 636 520 379 217 034

2 602 542 453 336 194 031 0.98846

3 426 365 157 157 014 0.98849 663

4 258 195 103 0.98984 0.98839 672 485

5 096 032 098938 817 670 501 511

6 0.98945 0.98877 780 656 507 335 142

7 801 729 627 500 347 172 0.97975

8 660 584 478 346 189 009 808

9 524 442 331 193 031 0.97846 641

10 393 304 187 043 0.97875 685 475

11 267 171 047 0.97897 723 527 312

12 145 041 097910 753 573 371 150

13 026 0.97914 775 611 424 216 0.96989

14 0.97911 790 643 472 278 063 829

15 800 669 514 334 133 0.96911 670

16 692 552 387 199 0.96990 760 512

17 583 433 259 062 844 607 352

18 473 313 129 0.96923 697 452 189

19 363 191 0.96997 782 547 294 023

20 252 068 864 639 395 134 0.93856

21 139 0.96944 729 495 242 0.95973 687

22 024 818 592 348 087 809 516

23 0.96907 689 453 199 0.95929 643 343

24 787 558 312 048 769 476 168

25 665 424 168 0.95895 607 306 0.94991

26 539 287 020 738 442 133 810

27 406 144 0.95867 576 272 0.94955 625

28 268 0.95996 710 410 098 774 438

29 125 844 548 241 0.94922 590 248

30 0.95927 686 382 067 741 403 055

31 823 524 212 0.94890 557 214 0.93860



Bibliot

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e Ing

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ía Quím

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88

32 665 357 038 709 370 021 662

33 502 186 0.94860 525 180 0.93825 461

34 334 011 679 337 0.93986 626 257

35 162 0.94832 494 146 790 425 051

36 0.94986 650 305 0.93952 591 221 0.92843

37 805 464 114 756 390 016 634

38 620 273 0.93919 556 186 0.92808 422

39 431 079 720 353 0.92979 597 208

40 238 0.93882 518 148 770 385 0.91992

41 042 682 314 0.92940 558 170 774

42 0.93842 478 107 729 344 0.91952 554

43 639 271 0.92897 516 128 733 332

44 433 062 685 301 0.91910 513 108

45 226 0.92852 472 085 692 291 0.90884

46 017 640 257 0.91868 472 069 660

47 0.92806 426 041 649 250 0.90845 434

48 593 211 0.91823 249 028 621 207

49 379 0.91995 604 208 0.90805 396 0.89979

50 0.92126 0.91776 0.91384 0.90985 0.90580 0.90168 0.89750

51 0.91943 555 160 760 353 0.89940 519

52 723 333 0.90936 534 125 710 288

53 502 110 711 307 0.89896 479 056

54 279 0.90885 485 079 667 248 0.88823

55 055 659 258 0.89850 437 016 589

56 0.90831 433 031 621 206 0.88784 356

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59 154 752 344 0.88931 512 085 653

60 0.89927 523 113 699 278 0.87851 417

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62 468 062 650 233 0.87809 379 0.86943

63 237 0.88830 417 0.87998 574 142 705

64 006 597 183 763 337 0.86905 466

65 0.88774 364 0.87948 527 100 667 227

66 541 130 713 291 0.86863 429 0.85987



Bibliot

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e Ing

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ía Quím

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89

67 308 0.87895 477 054 625 190 747

68 074 660 241 0.86817 387 0.85930 407

69 0.87839 424 004 579 148 710 266

70 602 187 0.86766 340 0.85908 470 025

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72 127 710 287 0.85859 426 0.84986 540

73 0.86888 470 047 618 184 743 297

74 648 229 0.85806 376 0.84941 500 053

75 408 0.85988 564 134 698 257 0.83809

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77 0.85927 505 079 647 211 0.83768 319

78 685 262 0.84835 403 0.83966 523 074

79 442 018 590 158 720 277 0.82827

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81 0.84950 525 096 664 224 0.82780 329

82 702 277 0.83848 415 0.82974 530 079

83 453 028 599 164 724 279 0.81828

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91 386 0.081959 529 094 655 211 0.79761

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94 561 134 705 272 0.79835 393 0.78947

95 278 0.80852 424 0.79991 555 114 670

96 0.80991 566 138 706 271 0.78831 388

97 698 274 0.79846 415 0.78981 542 100

98 399 0.79975 547 117 684 247 0.77806

99 094 670 243 0.78814 382 0.77946 507

100 0.79784 360 0.78934 506 075 641 203

Fuente: Perry R, Manual del Ingeniero Químico. (6ta edición).54



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