RCGI V31 N63

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COMUNICACIÓN CORTA BIOTECNOLOGÍA DE FERMENTACIONES REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA. Vol. 31 NÚM. 63. PP. 178 – 179 OCT. 2016 ISSN 0185-6294 MONITOREO MEDIANTE ULTRASONIDO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN DE PANELA POR KÉFIR DE AGUA Francisco Castellanos*, Delia Soto Castro* 1 , Mario Fernando Cosmes-López, Irais Aragón Lucero, Mary Carmen Pacheco Esteva, Bethsabe Belem Villagómez González, Miguel Chávez Gutiérrez. Instituto Politecnico Nacional-CIIDIR Oaxaca. 951) 517 0610 ext. 82704, 82795 Autor de contacto: fcastellanos@ipn.mx; dsotoc@ipn.mx; Recibido: 30/agosto/2016 Aceptado: 29/septiembre/2016 Publicado: 19/octubre/2016 Palabras clave: Tíbicos, ultrasonido, fermentación INTRODUCCIÓN La determinación de la acidez titulable (Ac.Tit), azúcares reductores (AR) y/o totales (AT) son práctica común en el seguimiento de diversos procesos de fermentación, por ejemplo en la fermentación de panela mediante búlgaros de agua (kéfir de agua) [1], en la fermentación de caña de azúcar para la producción de alcohol o en la fermentación de agave tequilero y mezcalero, entre otros. La metodología analítica más común para determinar azúcares reductores implica el uso de reactivos como 3,5 dinitrosalicílico, tartrato de Na-K, NaOH, disolventes y un espectrofotómetro. A nivel industrial suelen usarse técnicas más precisas pero más costosas, como es el seguimiento mediante cromatografía de líquidos de alta presión (HPLC) [2] o el Infrarrojo Cercano. que la Ac. Tit., expresada como mg de ácido acético por cada 100 mL, muestra un incremento (fig. 1). Como se menciona anteriomente, la necesidad de reactivos y la alta variabilidad de las determinaciones en función del usuario y la calibración de los instrumentos, hace que estos procedimientos sean tardados (1h/ determinación por duplicado de %AT). En contraste, el US no requiere reactivos y las repeticiones son casi instantaneas. Mediante un tratamiento matemático [6] de las señales fue posible determinar la tasa de decaimiento exponencial como índice de fermentación a partir de las señales ultrasónicas. El grafico se muestra en la Fig. 1. 10 9 8 pH Ac Tit. (mg Ac.Ac./100 mL) Por ello resulta de gran interés implementar técnicas como el ultrasonido que es altamente sensible a los cambios de concentración en el medio como alternativa a los métodos químicos. 7 6 5 4 3 2 % AR %AT US (Tasa exponencial) MATERIAL Y MÉTODOS Los tíbicos fueron estudiados bajo las siguientes condiciones: 100 g de tíbicos : 120 g de panela y 700 mL de agua libre de cloro a 30°C. El monitoreo de la fermentación se realizó en intervalos de 2 h hasta las 52 h, con 4 variables respuesta por duplicado (pH, Ac.Tit. [3], % AR y % AT (mediante reactivo Felling) [4] y a la par con ultrasonido [5]. El proceso se ensayó en dos sesiones independientes Para el monitoreo por US se colocan dos transductores generadores de ondas longitudinales de 500 kHz, con una distancia de propagación de 5 cm. El monitoreo consiste en la generación y registro de 30 pulsos ultrasónicos en cada toma. El índice de la fermentación calculado a partir del procesado de las señales de ultrasonido es la tasa de decaimiento exponencial de la señal de la envolvente de la señal promedio obtenida durante el monitoreo. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El proceso de fermentación de panela mediante tíbicos se llevó a cabo a 30°C. Como se esperaba, el pH, %AR y el % AT presentan un decremento en función del tiempo, mientras 1 0 0 10 20 30 40 50 60 Tiempo (h) Figura 1. Tendencia de las variables respuesta durante el proceso de fermentación en funcion del tiempo Una alta tasa exponencial al inicio del experimento se puede atribuir a las partículas disueltas de panela que actúan como material dispersivo, el cual es atenuante. Posterior a esta etapa se observan ciclos de incremento y decremento de la atenuación (con duración aproximada de 20 hs), los cuales pueden estar relacionados a la producción de CO 2 asociada a la fermentación, que al liberarse altera las propiedades del fluido, propiciando una mayor atenuación cuando se encuentra en el trayecto de propagación de las ondas ultrasónicas longitudinales. Sin embargo, en el primer día se aprecia una tendencia a la baja que correlaciona con la del pH, mientras que el los subsecuentes la tendencia a la alta correlaciona con la acidez titulable. CONCLUSIONES Es posible monitorear la fermentación a partir del procesado de señales ultrasónicas, sin embargo, al ser altamente T E C N O L Ó G I C O N A C I O N A L D E M É X I C O . I. T. M É R I D A
MONITOREO MEDIANTE ULTRASONIDO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN DE PANELA POR KÉFIR DE AGUA sensible a la composición la falat de homogeneización genera una alta dispersión en los datos, por lo que se requiere contar con un sistema homogéneo. AGRADECIMIENTOS Al Instituto Politécnico Nacional por el financiameinto de esta investigación mediante el proyecto SIP 20161339. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.- Ebookbrowse. S.f. 2011. “kéfir de agua”. Enlace: Http://ebookbrowse.com/kefir-de-agua-pdf-d53056391. 2.- de Moreno, l. A., Marín, M., de Rincón, C. C., & Sandoval, l. (2012). Revista de la facultad de agronomía, 12(4). 3.- NMX-F-102-S-1978. Determinación de la acidez titulable en productos elaborados a partir de frutas y hortalizas. Norma mexicana. Dirección general de normas. 4.- AOAC (Association of Official Analytical Chemistry) (1995). Official methods of analysis (12th ed.). Washington: Association of Official Analytical Chemistry 5.- Malhotra, V. M., & Carino, N. J. (2003). Handbook on nondestructive testing of concrete second edition. Crc press. 6.- lathi, b. P. Signal processing and linear systems. (1998). Oxford university press. REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 31 NÚM. 63 179
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PREDICCIÓN BIOINFORMÁTICA Y VALID
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