Diseño de un fermentador cervecero continuo, utilizando Saccharomyces cerevisiae en flóculos inducidos por la presencia de nanotubos de carbono funcionalizados

Abstract

Beer is a very important beverage, for many reasons: the story that develops around its brewing process, the different types of beer that exist around the world, as well as its social and health benefits when consumed. Currently, large-scale brewing is carried out in batch processes, since fermentation takes place at specific times depending on the type of must; Thus the expected alcohol concentration is low due to yeast metabolism. However, a continuous process, thanks to yeast flocs, could increase ethanol production. On the other hand, the continuous operation compared to the batch operation exhibits energy savings and improved profits. This project proposes the design of a continuous reactor based on the generation of a kinetic model that allows obtaining the necessary parameters for its design, using flocculated yeast by induction by functionalized carbon nanotubes. The yeast used is Saccharomyces cerevisiae, a strain commonly used to obtain an Ale beer, also known as high fermentation beer; this is characterized in that the temperature at which the process is carried out is in the range 18-21 °C, and because the yeast at the end of the fermentation tends to float. Kinetic behavior is described with unstructured models of biomass growth during fermentation; using experimental data obtained in a previous work.

La cerveza es una bebida muy importante, por muchas razones: la historia que se desarrolla en torno a su proceso de elaboración, los diferentes tipos de cerveza que existen alrededor del mundo, así como sus beneficios sociales y de salud a la hora de consumirla. Actualmente la elaboración de cerveza a gran escala se lleva a cabo en procesos por lotes, ya que la fermentación se da en tiempos específicos dependiendo del tipo de mosto; así la concentración de alcohol que se espera es baja debido al metabolismo de la levadura. Sin embargo, un proceso continuo, gracias a flóculos de levadura, podría aumentar la producción de etanol. Por otra parte, la operación continua comparada con la operación por lotes exhibe ahorro energético y mejora en las ganancias. En el presente proyecto se propone el diseño de un reactor continuo con base en la generación de un modelo cinético que permita obtener los parámetros necesarios para su diseño, empleando levadura floculada mediante inducción por nanotubos de carbono funcionalizados. La levadura utilizada es Saccharomyces cerevisiae, cepa utilizada comúnmente para una obtener cerveza tipo Ale conocida también como cerveza de alta fermentación; ésta se caracteriza porque la temperatura a la que se lleva a cabo el proceso está en el intervalo 18 - 21°C, y porque la levadura al término de la fermentación tiende a flotar. El comportamiento cinético se describe con modelos no estructurados de crecimiento de biomasa durante la fermentación; utilizando datos experimentales obtenidos en un trabajo previo.