Proyecto de vodka de arroz (1)

UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
FACULTAD DE CIENCIAS PECUARIAS
INGENIERÍA EN LOS ALIMENTOS
TEMA DEL PROYECTO INTEGRADOR:
Elaboración de Vodka a partir de almidón de arroz (Oryza sativa) y
esquematización de algoritmos cada uno de los procesos industriales.
INTEGRANTES:
Alvarado Vásquez Kerly
Gaibor Ramón Arelis
Guillén Mazapanta Vanessa
Haón Gaybort Ivania
Marcaya Peréz Johana
Vásquez Cortez Luis
CURSO:
VII Módulo de Ingeniería en Alimentos “B”
COORDINADORA DE PI:
Ing. Rossy Rodríguez Castro Msc.
MOCACHE – ECUADOR
2019
Índice
I.
INTRODUCCIÓN
El vodka, es la bebida alcohólica obtenida mediante la disolución con agua de alcohol
etílico rectificado proveniente de productos naturales. Se puede destilar de cualquier
planta rica en almidón, tradicionalmente de grano como centeno (generalmente
considerado superior a otros tipos de vodka) o trigo, pero también de patata y melaza
(Pozo & Benavides, 2008) .
El cultivo del arroz, Oryza sativa L., comenzó hace casi 10.000 años, en muchas regiones
húmedas de Asia tropical y subtropical. Este cultivo es el alimento básico para más de la
mitad de la población mundial. A nivel mundial, ocupa el segundo lugar después del trigo
con respecto a superficie cosechada. El arroz proporciona más calorías por hectárea que
cualquiera de los otros cereales cultivados (Acevedo, Castrillo, & Uira, 2006).
El género Oryza tiene más de 24 especies silvestres que crecen en regiones inundadas,
semi-sombreadas y bosques en el sureste Asiático, Austria, África, Sur y Centro América
(Acevedo, Castrillo, & Uira, 2006).
Es necesario controlar diariamente el pH y ºBrix del mosto para comprobar que el proceso
siga su curso normal y que los azúcares presentes siguen una correcta transformación a
alcohol. Una vez obtenidas las características deseadas, tanto cualitativas como
cuantitativas se procede a una destilación y última filtración para obtener como producto
final el vodka. Al momento de la adecuación del mosto es necesario contralar los ºBrix
del mismo (20ºBrix, máximo 25ºBrix), pues si aumentan o disminuyen de este rango las
levaduras no crecen y se inhiben, eliminando por completo el proceso fermentativo
(Alqueres & Praca, 2008).
Los grados alcohólicos del Vodka se encuentran entre 40% y 70%, esto depende de la
pureza y calidad de este producto, al igual depende de las veces que éste ha sido destilado,
el vodka común y más comercial se lo destila dos veces, pero existen aquellos que han
sido destilados hasta nueve veces y posterior a esto se filtra el licor para eliminar cualquier
tipo de impurezas presentes en el líquido (Carmona, 2008).
El objetivo del presente trabajo es elaborar una bebida alcohólica destilada (Vodka) a
partir de almidón del arroz (Oryza sativa) para evaluar el rendimiento y las características
organolépticas.
1.1.OBJETIVOS
1
1.1.1. Objetivo General
Elaborar una bebida alcohólica destilada (vodka) a partir de la hidrolisis de los almidones
de arroz (Oryza sativa) para evaluar el rendimiento industrial.
1.1.2. Objetivos Específicos

Elaborar vodka a partir de la materia prima de almidón de arroz para obtener
bebida alcohólica.

Realizar un balance de materia en cada una de las etapas de fabricación del vodka
de arroz mediante flujogramas para determinar los valores de entrada y salida de
los ingredientes y procesos unitarios.

Simular el proceso mediante los cambios de masa en la industrialización de la
elaboración del vodka a base de arroz para determinar el rendimiento final.

Indicar las etapas de escalado en los procesos respectivos para la elaboración del
vodka y costos de producción.
1.2.PROBLEMATIZACIÓN
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1.2.1. Diagnóstico del problema
El vodka es reconocida como una bebida que ha venido elaborándose tradicionalmente
con el almidón de diferentes cereales, al colocar infusión de uva en la elaboración del
vodka se producirá un cambio agradable en el olor y sabor de la bebida alcohólica.
1.2.2. Formulación del problema
¿Qué efecto tendrá con la adicción de naranja al jarabe obtenido de arroz en las
características sensoriales para el proceso de obtención del vodka?
1.2.3. Sistematización del problema
•
¿Cuál será la cantidad exacta de la infusión naranja de para qué el vodka
presente las características sensoriales?
•
¿Qué concentraciones debe agregarse de ácido cítrico, levadura, urea y
azúcar?
•
¿Cuál será el pH indicado para la fermentación del mosto?
1.3.JUSTIFICACIÓN
3
La presente investigación se enfocará en estudiar los cambios, que se darán en la
elaboración de vodka a base de harina de arroz con añadidura de naranja con un proceso
tecnológico e innovador, para brindar nuevas opciones y alternativas al mercado.
Así, profundizar los conocimientos teóricos y prácticos sobre el proceso de elaboración
del vodka, la importancia de esta investigación radica en demostrar la utilidad de la harina
de arroz para obtener un producto, ya que el vodka siempre fue elaborado a partir de otros
cereales.
1.4.HIPÓTESIS
Ho: En la elaboración de vodka a partir de harina de arroz no afectara a la adición de la
naranja.
H1: En la elaboración de vodka a partir de harina de arroz afectara a la adición de la
naranja.
II.
MARCO TEÓRICO
4
2.1.EL VODKA
La vodka o 'wodka', es la bebida alcohólica nacional de Rusia y Polonia. Su significado
es el de 'agüita', una forma delicada y diminutiva de llamar al agua.
Originariamente la producción de esta bebida era a partir de los productos de agricultura
locales más baratos y abundantes como el trigo, maíz, papas, caña de azúcar o la
combinación de cualquiera de estos. El proceso consistía en una filtración simple y rápida
del fermento de estos vegetales usando un filtro a base de carbón vegetal, en lugar de un
proceso caro y prolongado de destilación. El líquido purificado era después reducido, sin
añejarse, hasta ser potabilizado mediante la adición de agua destilada para luego
embotellarlo. El resultado de este ciclo de elaboración era y sigue siendo un producto
incoloro y sin olores con una graduación alcohólica elevada.
Los vodkas producidos en Rusia contenían 40% de alcohol y los de Polonia alcanzaban
los 45º de graduación alcohólica. Actualmente la graduación típica es de 40ºGL (Pozo &
Benavides, 2008).
2.1.1. Tipos de vodka

Vodka de Centeno.-Se caracteriza por el aroma suave y el sabor ligeramente
dulce.

Vodka de Melaza.-Es el almíbar que se extrae al refinar el azúcar. Los vodkas
que provienen de este ingrediente tienen aromas limpios y puros y se sienten un
poco más dulces al paladar que los obtenidos de cerales.

Vodka de Papa.-Es una materia prima que resulta difícil de trabajar: pues
resulta más complejo descomponer y liberar ciertos productos químicos
durante la fermentación.

Vodka de Trigo.-Se puede destilar de los granos de trigo.

Vodka con saborizantes.-Al tradicional puro se le agrega sabores como vainilla,
coco, naranja, limón, hierbas y plantas
2.2.Componentes principales de las Bebidas Alcohólicas
Una bebida alcohólica consta de tres componente principales como son el agua, alcohol
y azúcar detallado a lo siguiente (Plaza & Sung, 2011).
2.2.1. El Agua
El agua es un cuerpo formado por la combinación de un volumen de oxígeno y dos de
hidrógeno, cuya fórmula química es H2O. Es líquida, inodora, insípida e incolora,
disuelve muchas sustancias. Habitualmente la encontramos en estado líquido, aunque
5
dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, es usual hallarla en
estado sólido o gaseoso (Plaza & Sung, 2011)
Para la elaboración de bebidas alcohólicas el agua es el elemento que entra en
mayor proporción para su composición.
El agua en la fabricación de Bebidas Alcohólicas
La calidad del agua es un factor muy importante en la fabricación de bebidas
alcohólicas, para evitar posterior enturbiamientos. El agua debe ser inodora,
transparente e incolora y solo debe estar muy poca sustancia orgánica, ante todo no debe
contener amoníaco ni ácido nitroso y a ser posible solo reducidas cantidades de
compuestos clorados.
Una buena agua potable no es siempre absolutamente indicada para la fabricación. Para
este fin se necesita principalmente un agua muy blanda, para tener la garantía que
posteriormente no se enturbiará el producto acabado; estos enturbiamientos suelen
formarse más tarde o más temprano por la precipitación de los compuestos de calcio y
magnesio, carbonatos, sulfatos, etc.
2.2.2. Alcohol
Se entenderá por alcohol ordinario o etílico el producto de la destilación de un
líquido cualquiera que haya sufrido previamente la fermentación alcohólica.
El alcohol tiene la propiedad de reaccionar con los ácidos dando más o menos según y
con el tiempo unos cuerpos llamados esteres, esteres salinos o cuerpos olorosos que son
combinaciones de los ácidos con los alcoholes.
El alcohol puede mezclarse con cualquier proporción; con agua, al mezclar ambos
líquidos se produce aumento o elevación de temperatura. Si se mezcla alcohol con nieve
se verá que se funde rápidamente, pero como el alcohol desprendido es insuficiente para
determinar esta fusión la nieve separa calor de los cuerpos cercanos, la temperatura
puede rebajarse y producir un frío de 37°.
Clases de alcohol
Entre las clases de alcoholes describimos los siguientes:
 Alcohol de primera calidad.-Con aproximadamente 96% en volumen;
generalmente se fábrica con patatas, melaza y cereales. El alcohol de primera
calidad es claro como el agua y tiene un elevado grado de pureza, de modo que se
puede emplear muy bien para la fabricación de bebidas alcohólicas simples y
muchos licores. Es la clase de alcohol más empleada en la actualidad para
la fabricación de bebidas espirituosas.
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 Alcohol filtrado extrafino.-Es un alcohol de primera calidad que después de su
filtraje sobre carbón activo, se ha destilado nuevamente para eliminar con ello el
aldehído que se ha formado en el tratamiento con carbón, ofreciendo así
su mayor grado de pureza con respecto a su olor y sabor.
 Alcohol absoluto.-Es un producto casi anhidro, obtenido por un procedimiento
especial
y
con
materias
deshidratantes.
En
la
práctica
no
tiene
ningunaimportancia para el especialista en bebidas alcohólicas.
2.2.3. El Azúcar
Otra de las materias importantes para la industria de bebidas alcohólicas y licores es el
azúcar. Se entiende por azúcar, al azúcar de caña o sacarosa, tanto si se obtiene
de la caña de azúcar, o de la remolacha azucarera.
Se necesita del azúcar para la fabricación de alcoholes, aguardientes dulces y en
pequeñas cantidades también para otras bebidas alcohólicas.
La dulcina, sacarina y otros edulcorantes sintéticos están prohibidos para fabricación de
bebidas alcohólicas.
Los porcentajes de azúcares contenidos en los diferentes elaborados son:
Tabla 1. Porcentajes de azúcares en diferentes bebidas alcohólicas
Licores superfinos
40 a 60 por 100
Licores finos
30 a 40 por 100
Licores semifinos
22 a 30 por 100
Licores ordinarios
12 a 20 por 100
Aguardientes dulces
12 a17 por 100
Otros aguardientes
2 a10 por 100
Vinos aromáticos y aperitivos
2 a 10 por 100
Fuente: (Plaza & Sung, 2011)
En la elaboración de licores, el porcentaje de azúcar se incorpora a la mezcla total
en forma de jarabe simple.
2.3.Proceso de elaboración del Vodka
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El proceso de elaboración del vodka parte de la utilización de un líquido que se obtiene
fermentando de arroz y agua.
Se prepara el jugo del arroz con agua.
Se calienta para convertir su fécula en azúcar y dar lugar a un líquido espeso llamado
mosto (Allende, 2014).
2.3.1. Destilación
Tras la destilación y la rectificación, el vodka se reduce a la graduación requerida,
añadiéndole agua para luego filtrar y purificar, momento en que se eliminan los elementos
aromáticos, para lograr esa bebida sin sabor. Para ello, se emplea carbón vegetal; en Rusia
siempre se ha utilizado madera de abedul para producirlo (Allende, 2014).
Cuando secalienta el carbón, da el aspecto de una esponja. Se introduce en los filtros y
luego se bombea el vodka. La filtración mediante carbón vegetal debe controlarse, porque
cuando el material se satura con las impurezas, pierde sus cualidades absorbentes.
2.3.2. Fermentar el alcohol
Para propiciar una fermentación buena y eficiente, el líquido debe mantenerse en una
habitación a una temperatura de entre 27 y 29 °C (80 a 85 °F). Otra opción para las zonas
frías es emplear un cinturón calefactor.
La levadura de destilería se fermentará de una forma limpia y producirá una gran cantidad
de alcohol (etanol) y relativamente pocos compuestos indeseados, como los alcoholes que
no sean el etanol. La cantidad de levadura que debas usar dependerá de la marca en
particular o del tipo de levadura.
Es posible que se hayan incluido nutrientes en el paquete junto con la levadura. Se
necesitan nutrientes para la levadura en los casos en los que el medio que se fermente,
como las soluciones de azúcar, contenga pocos nutrientes. Sin embargo, si estos se usan
junto con medios ricos en nutrientes, como los que estén hechos a base de granos, también
pueden mejorar la fermentación.
2.3.3. Añadir los toques finales

Filtra el vodka con carbón. Pasa el líquido destilado a través de un filtro de
carbón activado, los cuales están disponibles en las tiendas de suministros para
preparar licor en casa. Esto te permite eliminar los sabores y aromas volátiles no
deseados. Asimismo, puedes purificar el líquido destilado modificando el filtro de
carbón.
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
Diluye el vodka hasta obtener la concentración deseada. Añade agua
purificada al líquido destilado hasta obtener el porcentaje deseado de alcohol.
Mide este porcentaje varias veces a lo largo de este proceso mediante un
alcohómetro hasta que alcances la concentración que desees.
 Embotella el vodka. Llena las botellas mediante un proceso de llenado por
gravedad y tápalas con un corcho o una tapa. Elabora etiquetas personalizadas
para las botellas si deseas. Es posible que algunas máquinas llenadoras por
gravedad consistan de una cubeta embotelladora de una capacidad de 29 litros (7,5
galones) con una espita, una tubería de vinilo y un llenador de botellas de plástico
simple con resorte. También puedes usar llenadores de botellas de vino que tengan
varios pitorros.
2.3.4. Porcentaje de alcohol en vodka
Estas bebidas tienen un porcentaje de alcohol que está en el rango de 35 % al 45 %. Por
ejemplo, el Smirnoff producido en Rusia tiene 37,5 %; el absolut, de Suecia, tiene 40 %;
el Stolichnaya de Rusia, el Khortytsa de Ucrania y el Russian Estándar Platinum de Rusia
tienen 40 %; otras marcas de esta bebida alcohólica son el Finlandia, el Ciroc producido
en Francia, el Oso Negro de México y Evolution vodka de Polonia (Téllez, 2012).
2.4. Arroz (Oryza sativa)
Planta herbácea de la familia de las Poaceae o Gramíneas. Esta planta y su
fruto en grano se cultivan y consumen en China desde hace más de 5.000 años. Es
una planta anual. Se cultiva ampliamente en los cinco continentes, en regiones pantanosas
de clima templado o cálido y húmedo. Es el cereal más extendido por el mundo (Moreira,
2013).
Surgen continuamente nuevas variedades de arroz. Existen en el mundo más de dos mil
variedades de arroz, pero sólo se cultivan unas cuantas. Podemos distinguir:

Blanco de grano largo: se produce en nuestro país y es reconocido en el mercado
internacional por su altísima calidad y en el que la cáscara, el salvado y el germen
se eliminan durante tratamiento industrial (arroces indios basmati y patna).

Blanco de grano medio: es un grano más corto y grueso que el arroz de
grano largo y tiene una textura suave y tierna al ser cocido. Es la variedad más
consumida en nuestro país. El más característico es el arroz bomba.

Blanco de grano corto: es prácticamente redondo en su forma.
9

Arroz integral o cargo: de grano medio o largo, es más oscuro que los refinados
debido a que conserva parte del salvado de la cáscara y requiere una cocción más
lenta y prolongada.

Arroz vaporizado: es el tipo de arroz preferido por los consumidores que
requieren arroces livianos y de fácil separación.

Grano redondo: es pequeño y se cuece muy deprisa. Además contiene gran
cantidad de almidón que proporciona al medio en el que cuece, con lo que este
adquiere una textura cremosa. Es el adecuado para aquellas recetas en las que
interese aprovechar esta cualidad, como los arroces cremosos, los risottos italianos
o las múltiples variaciones de arroz con leche.

Arroz glutinoso: su principal característica es que los granos, tras la
cocción, quedan pegados por su gran contenido en almidón. Esta cualidad
lo hace imprescindible para la elaboración de algunos platos de cocina china
y japonesa, como el sushi.

Arroz aromático: en nuestro país se cultiva la variedad urumati de grano largo.
Tiene un aroma especial que lo hace muy apetecible. Estacionalidad Se encuentra
disponible durante todo el año. Porción comestible 100 gramos por cada 100
gramos de producto fresco.
2.4.1. Morfología del grano
El grano de arroz, comúnmente llamado semilla, recién cosechado está formado por
el fruto cariopse y por la cáscara, está última compuesta por las glumelas (palea y
lema). Industrialmente se considera al arroz cáscara aquel comprendido por el
conjunto de cariopse y glumelas (Figura 1). A su vez el cariopse, está formado por el
embrión, el endosperma, capas de aleurona (tejido rico en proteínas), tegmen (cubierta
seminal), y el pericarpio (cubierta del fruto). El pericarpio es piloso y tiene un espesor
de aproximadamente 10 μm. Las capas de aleurona están compuestas por 1 a 7 capas
de células de parénquima cuadrangular o rectangular, de 1-3 μm de espesor. El
embrión es extremadamente pequeño, localizado en la zona ventral del cariopse. El
endosperma consiste en células de parénquima que se elongan en forma radial y está
compuesto por gránulos de almidón
y algunos cuerpos proteicos.
La
representatividad de estas capas del grano es importante dado que influyen en el
rendimiento industrial (Pinciroli, 2010).
10
Figura 1. Partes constitutivas del grano de arroz
2.4.2. Características generales del arroz
La planta de arroz posee tallos muy ramificados y puede medir entre 0,6 y 1,8 metros de
altura. Los tallos terminan en una inflorescencia, una panícula de 20 a 30 cm de largo.
Cada panícula se compone de entre 50 y 300 flores o espiguillas, a partir de las cuales se
formarán los granos: el fruto obtenido es un cariopsis. El grano de arroz es un fruto de la
planta del arroz (Oryza sativa L.), herbácea anual de la familia de las gramíneas. Es uno
de los cereales más extendidos por el mundo. Se cultiva ampliamente en los cinco
continentes, en regiones pantanosas de clima templado o cálido y húmedo. Tiene una
forma ovoide, aplanada, su color varia de amarillo a café translucido (Rodríguez Almarza,
2007).
Su clasificación científica indica que pertenece al reino: Plantae, división:
Magnoliophyta, clase: Liliopsida, orden: Poales, familia: Poaceae, género: Oryza,
especie: O. sativa, nombre binomial: Oryza sativa L.
2.4.3. Valoración nutricional
El arroz es rico en almidón que se compone de amilosa y amilopectina, siendo la
proporción de cada una la que determina las características culinarias del producto. A
mayor proporción de amilopectina, más viscosos y pegajosos estarán los granos
entre sí. Tiene un pequeño aporte de proteínas (7%), y contiene cantidades notables de
niacina o vitamina B3 y vitamina B6. Sin embargo, en la práctica, con su refinamiento y
pulido, se pierde hasta el 50% de su contenido en minerales y el 85 % de las vitaminas
del grupo B (Moreira, 2013).
11
2.4.4. Composición química del grano de arroz
El contenido de proteína del arroz es diferente según la fracción de molino que se
considere como podemos observar en la Tabla 2. El mayor contenido proteico
corresponde al embrión pero su tamaño es muy pequeño. El grano de arroz es la mayor
fuente proteica en los países consumidores de este cereal aportando el 60% de la
proteína total de la dieta en Asia. Se conocen variedades de arroz salvaje en China y
Estados Unidos con 12,0 y 15,2% de proteína en grano integral (Pinciroli, 2010).
Tabla 2. Composición aproximada del grano de arroz y sus fracciones.
Cáscara
Salvado
Embrión
7,3-8,3
2,3-3,2
13,2-17,3
17,7-23,9
2,1-3,3
0,4-0,6
0,4-0,7
17-22,9
19,3-23,8
8,4-12,1
0,7-1,2
0,3-0,6
40,1-53,4
9,5-13,2
2,8-4,1
Ceniza
3,4-6
1,2-1,8
0,4-0,9
15,3-24,4
9,2-11,5
6,8-10,1
Almidón
62,1
77,2
90,2
1,8
16,1
2,4
Fibra
19,1
4,5
2,7
77,3
27,6-33,3
-
Arroz
Grano
Grano
cáscara
integral
pulido
Proteína
6,7-8,3
8,3-9,6
Lípidos
2,1-2,7
Fibra cruda
dietética
Fuente: (Pinciroli, 2010)
2.5.Las levaduras
Levadura es el nombre genérico dado a un grupo de hongos Ascomicetes pertenecientes
al orden endomicetales. Las levaduras son micro hongos que se encuentran generalmente
en forma de células únicas y que se reproducen mediante gemación. Algunas levaduras
están formadas únicamente por células individuales y a veces cadenas cortas, mientras
que otras se encuentran con un cierto rango de formas celulares, incluyendo diversos tipos
de filamentos. Una característica de la población en crecimiento de las células de
levaduras es la presencia de yemas, producidas cuando la célula se divide.
La célula hija comienza siendo una pequeña yema, que va creciendo hasta que alcanza un
tamaño similar al de la madre y entonces se separa. Para la reproducción sexual forman
ascas. La membrana celular consta de polisacáridos y muy poca quitina. Tienen
glucógeno como sustancia de reserva y contienen también numerosas vitaminas.
Provocan la fermentación alcohólica de las masas de harina y de los líquidos azucarados,
y muchas de ellas se utilizan para obtener bebidas y elaborar pan y otros productos.
12
La levadura es un anaerobio facultativo: transformando azúcar a la misma velocidad, la
levadura aeróbica produce dióxido de carbono, agua y una producción relativamente alta
de nueva levadura, mientras que la levadura crecida anaerobicamente tiene una velocidad
relativamente lenta de crecimiento, que ahora se acopla a una alta conversión de azúcar
en alcohol y dióxido de carbono. (MARIANA, 2008).
2.5.1. Clasificación de las Levaduras
Existen en la naturaleza numerosas especies de levadura, pero las de mayor interés
industrial en el campo de las bebidas alcohólicas corresponden al género Saccharomyces;
este género comprende 30 especies y 3 variedades que se distinguen por su acción
fermentativa y su capacidad de asimilación de diversos azúcares. La levadura de mayor
importancia en la industria de bebidas fermentadas es:
2.5.1.1.Saccharomyces cereviseae
Según Gonzalez S. (1978) “Esta especie es típica de fermentación alta de la industria
cervecera, sus colonias son blandas, húmedas y color crema. Fermentan la galactosa, la
sacarosa, la maltosa y la rafinosa y no utilizan nitritos”.
Según Jorgesen L. “Ésta es la levadura específica para la fermentación alcohólica las
células son de forma redondas ovales u oviformes los límites de temperatura para la
formación de células se encuentra entre 3 y 40 °C. El óptimo de temperatura para su
desarrollo se encuentra alrededor de 30°C”

La levadura específica para la fermentación contiene un 75% de agua y un 25%
de sustancia seca, la sustancia seca tiene la siguiente composición promedio:

Ceniza 8%

Carbohidratos 43%

Proteínas 48%

Grasa 2%
III.
METODOLOGÍA
3.1.Localización.
El Proyecto Integrador de Saberes se desarrolló en el Taller de Carne de la Facultad de
Ciencia Pecuarias de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, ubicada en el km 7 de
la Vía Quevedo – El Empalme Cantón Mocache - Provincia de Los Ríos, entre las
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coordenadas geográficas de 01º 06’ de latitud Sur y 79º 29’ de longitud Oeste, a una
altitud de 120 msnm con una temperatura media de 25.8°C.
3.1.1. Condiciones agroclimáticas.
Condiciones agro climáticas del campus “La María” UTEQ, Mocache 2017.
Tabla 3. Condiciones de agroclimática.
Parámetros
Promedio
Temperatura °C
25.47
Humedad relativa, %
85.84
Precipitación, anual. Mm
2223.78
Heliofanía, horas/ luz /año
898.77
Evaporación, promedio anual (%)
78.30
Zona ecológica
Topografía
bh – T
Ligeramente Ondulada
Fuente: Departamento Agro meteorológico del INIAP. Estación Experimental Tropical
Pichilingue 2017.
3.2.Tipo de investigación.
La presente investigación es de tipo experimental; porque es un estudio que prueba la
relación causa efecto entre las variables propuestas, además se utiliza un proceso de
control en el que se sigue actualmente en la elaboración de Vodka de arroz en la industria
para determinar las características Físicos -Químicos.
3.3.Métodos de Investigación
En la presente investigación los métodos utilizados son los siguientes:
3.3.1. Método Analítico
Los métodos utilizados para determinar la calidad y el proceso de fermentación del vodka
se realizaron a diferentes parámetros físicos-químicos como el: pH, grados Brix y acidez
titulable
3.3.2. Método de Balance
La elaboración de vodka se realizará mediante un balance de masa por medio de un
flujograma.
3.4.Procedimiento de Investigación físico química
En este proyecto integrador se plantearon realizar una medición de pH, grados Brix y
Acidez Titulable, mediante la elaboración del de vodka de arroz durante su proceso de
fermentación.
El procedimiento que se siguió para realizar las mediciones se describe a continuación:
14
3.4.1. pH
Primero se encender pH-metro, luego se introduce el pH-metro en el vodka y se configura
el pH-metro en el botón y esperamos de parpadear de que aparezca una raya del botón
Auto y se procede a obtener los resultados del pH.
3.4.2. Grados Brix
Se procedió a sacar una pequeña muestra del vodka, se encendió el brixómetro, en el
siguiente paso configuramos el brixómetro y ubicamos una pequeña muestra en el lente
del brixómetro. Por último el equipo deja de parpadear la luz se apaga y procedemos a
tener el resultados inmediatos.
3.4.3. Determinación Acidez
El método de la determinación de acidez en bebidas alcohólicas, se basa en determinar el
volumen del Hidróxido de sodio (NaOH) necesario para neutralizar el ácido
contenido en la alícuota que se titula, de esta manera se determina el punto final
por medio del cambio del color que es producida por la presencia del indicador ácidobase que ha sido empleado.
Procedimiento:

Medir 15ml de la muestra a analizar

Colocamos en el enlemeyer

Dejar caer la solución de sosa gota a gota hasta que haya una variación de color

Con los valores de los volúmenes adicionados determinamos la acidez de la solución.
Cálculos:
Calcular el mili equivalente del ácido tartárico y según los datos obtenidos
aplicar la fórmula para conocer porcentaje de acidez.
Meq del Ácido Tartárico = 0.050
%Acidez =
𝑉𝑇𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 𝑀𝑒𝑞 Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑡á𝑟𝑖𝑐𝑜
∗ 100
Vm
3.5.Protocolo de la elaboración del vodka de arroz
MATERIALES Y MATERIA PRIMA
 4 kg de Almidón de arroz
 28 litros de agua sin cloro
 240g de ácido cítrico
15
 1 g/l Levadura
 1 g/1 de agua con urea
 Olla
 Cuchillo
 Molino
 Tela filtrante
 Botella de 5 galones para la fermentación
EQUIPOS Y REACTIVOS
 Potemciometro (pH)
 Balanza analítica
 Refractómetro
 Fenotaleina
 Hidróxido de sodio
 Agua destilada
 Vaso de precipitación
 Termómetro
 Destilador
 Estufa 60°C
3.5.1. Procesamiento extracción de almidón de arroz
MATERIA PRIMA
Para la obtención del almidón se usó como materia prima arroz (Oryza sativa). En la
fermentación alcohólica del almidón obtenido del arroz se empleó la levadura
16
Saccharomyces cerevisiae, que es la levadura más explotada en la industria alimenticia y
en especial para la producción de alcohol, las levaduras en el proceso de fermentación
reduce los azúcares a alcohol y anhídrido carbónico (Ponce, 2011).
OBTENCIÓN DEL ALMIDÓN DE ARROZ
Para extraer el almidón se realiza un clasificado para eliminar la materia prima en mal
estado, luego se molió el arroz para obtener harina, después se realiza un pesado
utilizando una balanza digital, para posteriormente conocer el rendimiento.
RECEPCIÓN
Para el proceso de la elaboración de vodka se tiene 4kg de almidón de arroz
MEZCLADO/ HIDRATADO
Mezclar los 4kg de almidón con los 28 litros de agua, disolviendo al punto que no quede
grumos. Lo que representa el 12,5% de harina y el 87,5% en agua, mezclaremos hasta
que se disuelva bien la harina y pasaremos al siguiente paso.
GELATINIZACIÓN
Calentar a 65°C por una hora y media. Debe agitarse evitando que el almidón se asiente
o se queme y dejar enfriar. Cuando la mezcla este totalmente homogénea y con su
consistencia gelatinosa dejamos reposar. En este proceso vamos a conseguir la ruptura
del almidón en unidades más pequeñas, es decir en azucares menores, y de esta manera
generaremos azucares fermentables. Medimos °Brix y pH
HIDROLISIS
Ante de comenzar con la hidrolisis tipo acida tenemos que conocer la cantidad de mosto,
para agregar ácido cítrico. La hidrolisis debe cumplir con 6 horas de cocción a diferentes
temperaturas:

Temperatura 1: Se inició con una temperatura de (35°C +-1) el que duró por un
tiempo de 1 hora y media, se mantuvo mezclando sin dejar de parar. Se obtuvo un
pH de 6,5 y 13.5°Brix.

Temperatura 2: En esta temperatura se mantuvo a (45°C +-1) por un lapso de
tiempo de 1 hora y media de la misma manera se mezclaba sin parar debido a que
se puede pegar. Se obtuvo un pH de 6 y 13°Brix.

Temperatura 3: Se manejó a una temperatura de (60°C+-1) por una hora en el
que se obtuvo un pH de 5 y 12.5°Brix. En esta fase se agregó el ácido cítrico, en
0,75
relación a los cálculos 𝐴𝐶 = 32 ∗ ( 100 ) = 0,24𝑘𝑔 → 240 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 .
17

Temperatura 4: Ésta temperatura fue de (75°C +-1) por una hora con un pH de
3.5 y 12 °Brix.

Temperatura 5: Temperatura de (90°C +-1) por una hora en el cual se obtuvo un
pH de 2.3 y 11.85 en°Brix.
Tabla 4. Historia del tiempo de la Hidrolisis
Historia de la temperatura
Tiempo
Hora
Ph
oBrix
1. 35 oC
1,5h
10:35 am
6,5
13.5
2. 45oC
1,5h
12:35 am
6
13
3. 60oC
1h
14:00 am
5
12.5
4. 75oC
1h
15:00 am
3.5
12
5. 90oC
1h
16:00 am
2.3
11.85
Temperatura
Fuente: Autores
FILTRADO
Se debe realizar el filtrado con la ayuda de un lienzo para separar los sólidos presentes en
el mosto.
ANÁLISIS DEL MOSTO
Al mosto tamizado se le debe medir los °Brix y la acidez titulada y ajustar los valores a
21 °Brix y la acidez entre 0,7-0,8% ya sea con un refractómetro o un aerómetro. El pH se
lo hace utilizando potenciómetro.
ACIDEZ: Se toma 10ml de muestra y se lleva a 100 mL de agua destilada se titula con
NaOH de 0,1N utilizando fenotaleina como indicador, si el líquido no es muy oscuro; o
si no midiendo con el pH se llega a 8,2. Los ml gastados en la titulación multiplicada por
0,064 da el porcentaje de acidez expresado con ácido cítrico.
%𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =
(𝑉 ∗ 𝑁 ∗ 𝑓)𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 𝐹
∗ 100
𝑉𝑚
Dónde:
V= Volumen gastado de sosa en la titulación
N= Normalidad de la solución de la NaOH 0,1N
f= Factor de normalidad
F= Factor de ácido que prevalece en el jugo
Vm= Volumen de muestra
AMALICRACIÓN
18
El proceso en que medimos el contenido de solidos solubles del mosto donde se añade
azúcar para subir los 21°Brix.
Cálculos
%𝐵𝑑 =
𝑊𝑗 ∗ 𝐵𝑎 + 𝑊𝑎𝑎
𝑊𝑗 + 𝑊𝑎𝑎
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝐴𝑐𝑖)
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜 (𝑊𝑓𝑚)
=
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑜(𝐴𝑐𝑑)
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑗𝑢𝑔𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝑊𝑗𝑖)
Dónde:
𝑊𝑓𝑚 =
Waa= Peso de azúcar añadida
Ba= °Brix actual
𝐴𝑐𝑖
∗ 𝑊𝑗𝑖
𝐴𝑐𝑑
Peso de jarabe = peso final mosto – peso jugo inicial
Bd= °Brix deseado
Wj= Peso del Jugo
INOCULACIÓN
Colocar 50 mL de mosto en un vaso de precipitación para hacer la respectiva activación
de la levadura (1g/l) a una temperatura de 30°C, se añade azúcar para la activada la
levadura se agrega urea a 1g/l como el nutriente.
FERMENTACIÓN
Procedemos a colocar en un recipiente hermético sellado, con trampa de agua para dar
lugar a la fermentación a temperatura ambiente hasta obtener 5°Brix.
Día
Jueves
Viernes
Sábado
Domingo
Lunes
Martes
Miércoles
DESTILACIÓN
Horas
0 horas
24 horas
48 horas
72 horas
96 horas
120 horas
144 horas
°Brix
21°Brix
19°Brix
18°Brix
15°Brix
14.5°Brix
14°Brix
14°Brix
Agregar al mosto, alcohol de 60° y calentamos el mosto alcalizado fermentado a una
temperatura que es mayor al punto de ebullición del agua. Se procede a colocar en el
equipo de destilación el cual trabaja con una temperatura 65°C con una presión constante
de 15 atm.
EMBOTELLADO Y ETIQUETADO
ALMACENAMIENTO
Diagrama de flujo para la elaboración de vodka a partir de almidón de arroz
{Arroz }
{ 4kg }
4 kg
19
𝐌𝐞𝐳𝐜𝐥𝐚𝐝𝐨
Recepción
Molienda
Gelatinización
Hidrólisis
Filtrado
Amalicración
Inoculación
Fermentación
Filtración
Destilación
Envasado y etiquettado
Almacenamiento
Ilustración 1. Diagrama de bloques para la obtención de Vodka a base de harina de
Arroz
IV.
RESULTADO
20
V.

CONCLUSIÓN
Para la realización del proceso de elaboración de vodka a partir de la harina de
arroz, donde se utilizó 4 kg de harina de arroz y 28 L de agua y se siguieron todos
los pasos del protocolo establecido; más, sin embargo, se presentaron
inconvenientes como en la fermentación que se alcanzó tan solo 14°Brix siendo 7
°Brix los deseados se obtuvo un vodka de color transparente.

Se realizó el balance de materia en cada una de las etapas de fabricación del vodka
de harina de arroz, donde se demuestran cantidades de entrada, salida y diferencia;
además del argumento preciso para conocer cómo se extrajeron 7.5 L de vodka en
la destilación. Según el proceso de elaboración de vodka se ha podido hacer el
balance de materia de cada una de las entradas y salidas de las operaciones
unitarias y de esta forma se calculó el rendimiento industrial.

Se realizó una simulación del proceso de elaboración de vodka a partir de harina
de arroz a nivel industrial mediante los cambios de masa, donde se simularon
diferentes cantidades de harina y agua, para determinar cuál es más factible para
la producción a gran escala.

Al final del proceso se obtuvo una cantidad de vodka destilado de 7.5L con un
grado alcohólico de 89° que para poder estandarizarlo y bajarlo a 40° se usaron
1,5L de agua destilada por cada litro de alcohol, teniendo en cuenta que el indicé
de rendimiento del producto realizado fue de 15,40lt de vodka a 40°/kg de harina
de arroz.
VI.
RECOMENDACIÓN
21

Se debe realizar un balance de materia en cada etapa de la fabricación del vodka
con la finalidad de conocer entradas y salidas del proceso de elaboración del
producto final, el mismo que es plenamente considerado para el cálculo del
tamaño de los equipos del proceso empleado y, por ende, para evaluar sus costos.

En la realización de vodka se debe controlar la temperatura adecuada para la
sobrevivencia de la levadura teniendo una temperatura de 30-35ºC y una cantidad
promedia de urea para su nutrición.

Para lograr un buen resultado en la elaboración del vodka, se debe tomar en cuenta
los pasos a seguir en el protocolo, como también debemos llevar un control de
temperatura, °Brix y acidez, ya que ese sería la base fundamental para poder
obtener un mejor rendimiento en la obtención del vodka y una mejor calidad.

Al realizar la destilación tenemos que tener un conocimiento previo del
funcionamiento del destilador y tener en cuanto que el mosto se debe filtrar para
no tener resto en el contenedor lo que pueda ocasionar que se queme el producto.
VII.
ANEXOS
Anexo 1. Procesos de elaboración de vodka
22
23
ORIGINAL
MEJALVA
IMPORTADO POR:
ALVARADO VASQUEZ KERLY
GAIBOR RAMÓN ARELIS
GUILLÉN MASAPANTA VANESSA
HAÓN GAYBORT IVANIA
MARCAYA PÉREZ JOHANA
VÁSQUEZ CORTEZ LUIS
A CARGO DE:
ING. ÁNGEL FERNANDEZ ESCOBAR
INGREDIENTES:

ALMIDÓN DE ARROZ

AGUA

LEVADURA

NUTRIENTES

AGUA DESTILADA
ORIGINAL
MEJALVA
40°
750mL
Anexo 2. Cálculos de los procesos de obtención de vodka
Relación de almidón de arroz / agua
𝑅=
𝐴𝑙𝑚𝑖𝑑ó𝑛 1
4
= =
𝐴𝑔𝑢𝑎
7 28
Calentamiento gelatinización
2𝐿
%𝑃. 𝐻2 𝑂 = (
) ∗ 100 = 6,25%
32 𝐿
1
%𝐴𝑙𝑚𝑖𝑑ó𝑛 = ( ) ∗ 100 = 12,5%
8
%𝐴𝑔𝑢𝑎 = (100 − 12,5)% = 87,5%
Hidrolisis
5𝐿
%𝑃. 𝐻2 𝑂 = (
) ∗ 100 = 15,62%
32 𝐿
Glucosa
100 − 15
32 ∗ (
) = 27,2𝑘𝑔 ∗ 0,16 = 4,35𝐾𝑔
100
32
(
) ∗ 100 = 11,76°𝐵𝑟𝑖𝑥
27,2
Amalicración
0,75
𝐴𝐶 = 32 ∗ (
) = 0,24𝑘𝑔 → 240𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜
100
Cantidad de azúcar
(21-11,76) =9,24%
9,24
2,51𝑘𝑔
27,2 ∗ (
)=
= 2.57𝑘𝑔 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟
100
0,975
Kg total del mosto 27,2kg →11,76
3,2kgAz +2,57=5,77kg
2,57
29,77 Mosto +Azúcar
24
5,77
(
) ∗ 100 = 19,38°𝐵𝑟𝑖𝑥
29,77
Cálculo para agregar levadura y
nutrientes
𝐿𝑒𝑣𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎
C6H12O6 →
2 C2H5OH+2CO2+∆𝑄
Nutrientes
180g
Destilación
11L(alcohol)*0,6=6,6/0,88(alcohólicos)=7,5
7,5*0,8(eficiencia del equipo)=6L
92g
88g
6L+1,5L(C. mosto)=7,53 Litros
2080g
x=1063,1/0.88=1208,07
Regla de mezclar
𝐃𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝
Aguardiente 88
7,89kg/m3 =0,789𝑔𝑐𝑚3
40 Parte de aguardiente
40
𝑚
1208,07
𝑣=( )=(
) = 1531,28𝑚𝑙
𝜌
0,789𝑔𝑐𝑚3
Agua
0
88 Partes
Se añadió de levadura 1 gr x litro
32Lt de mosto sobrante se añadió 32gr de
levadura activa seca.
Se añadió Urea 1 gr x litro1 =32g urea
40
48
( ) ∗ 100 = 45,45% ; ( ) ∗ 100 = 54,55%
88
88
7
45,45%
x
54,55% =8,40 litros de agua + 7=15,40 L de vodka 40°
Determinación de Puntas
Envasado
0,5
( ) ∗ 100 = 6,6% 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎𝑠
7,5
Envase=750ml/env.= 0,750L/env
𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒 =
48 Parte de agua
15,40 𝐿. 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑑𝑘𝑎
= 20 𝑒𝑛𝑣.
𝐿.
0,75 𝑒𝑛𝑣
VIII. BIBLIOGRAFÍA
25
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