Modelo de cálculo para la formulación de fermentos alcohólicos a partir de frutas tropicales

Autores/as

  • Juan Guillermo Jaramillo Arango Instituto Universitario de la Paz - UNIPAZ
  • Jhoandys de Jesús Royet Barroso Instituto Universitario de la Paz - UNIPAZ
  • Silvio Daza Rosales Instituto Universitario de la Paz - UNIPAZ
  • Rafael Calderón Silva Instituto Universitario de la Paz - UNIPAZ

Palabras clave:

Modelamiento matemático; Cinética microbiana; Balance de masa; Preparación de Mostos; Análisis de sensibilidad.

Resumen

La fermentación alcohólica de frutas tropicales representa una alternativa para la generación de productos con valor agregado. No obstante, la formulación de mostos fermentables en contextos artesanales o experimentales carece de estandarización, lo cual limita la repetibilidad y el cumplimiento normativo. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un modelo de cálculo que permita estimar, de forma práctica y alineada con la normatividad colombiana, las cantidades de fruta, agua y azúcar exógena requeridas para la preparación de fermentos alcohólicos. Para ello, se utilizó una metodología teórica y deductiva basada en balances de masa y restricciones técnicas, considerando también parámetros fisicoquímicos reportados en la literatura. El modelo resultante permite calcular el factor de dilución, la proporción de azúcares añadidos y el grado alcohólico teórico y cinético esperado, en función de la concentración de sólidos solubles de la fruta seleccionada. Se integraron ecuaciones que incorporan los efectos de inhibición por etanol, lo que permite una predicción más realista del rendimiento fermentativo. Se realizó un análisis de sensibilidad para explorar el comportamiento del modelo ante diferentes valores de entrada, permitiendo visualizar los efectos sobre los volúmenes y concentraciones del mosto. En conjunto, esta herramienta constituye una guía útil para estandarizar la preparación de fermentos alcohólicos tropicales, con potencial de aplicación en proyectos agroindustriales, de investigación y emprendimiento rural.

Citas

Asadi, M. (2006). Beet‐sugar handbook (Appendix: Tables). John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780471790990.oth1

Bailey, J. E., & Ollis, D. F. (1986). Biochemical Engineering Fundamentals (2nd ed.). McGraw-Hill. Recuperado de: https://www.dcrustlms.in/upload/AA095-21-Bailey%20and%20Ollis%20-%20Biochemical%20Engineering%20Fundamentals.pdf

Bakti, H., Yusuf, H., & Ratnawati, S. (2019). Kinetics of sucrose hydrolysis by Saccharomyces cerevisiae invertase. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 14(3), 524–530. https://doi.org/10.9767/bcrec.14.3.4437.646-653

Cao, X., Ru, S., Fang, X., Li, Y., Wang, T., & Lyu, X. (2022). Effects of alcoholic fermentation on the non‑volatile and volatile compounds in grapefruit (Citrus paradisi Mac.) juice. Frontiers in Nutrition, 9, 1015924. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.1015924

Felix, S., Ayeni, A. O., & Adebayo, G. B. (2014). A kinetic study of the fermentation of cane sugar using Saccharomyces cerevisiae. Open Journal of Physical Chemistry, 4(3), 105–115. http://dx.doi.org/10.4236/ojpc.2014.41005

Hackmann, T. (2024). The vast landscape of carbohydrate fermentation in prokaryotes. FEMS Microbiology Reviews, 48(4), fuad016. https://doi.org/10.1093/femsre/fuae016

Levandovsky, L. V., & Bondar, M. V. (2016). Features of yeast metabolism in their recirculation provided alcohol fermentation of molasses wort. Microbiological Journal, 78(1), 52–61. https://doi.org/10.15407/microbiolj78.01.044

Lin, X., Wang, Q., Hu, X., Wu, W., Zhang, Y., Liu, S., & Li, C. (2018). Evaluation of different Saccharomyces cerevisiae strains on the profile of volatile compounds in pineapple wine. Journal of Food Science and Technology, 55(10), 4119–4130. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3338-0

Lukum, A., Tangahu, A. D. K., Mohamad, E., Sukamto, K., & Paramata, A. R. (2024). Production of bioethanol from molasses by varying Brix and yeast concentration. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1425(1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/1425/1/012026

Ministerio de Salud y Protección Social. (2012). Decreto 1686 de 2012, por el cual se reglamenta el artículo 6° de la Ley 9ª de 1979 y se dictan disposiciones en materia de bebidas alcohólicas para consumo humano. Diario Oficial No. 48.506. Recuperado de: https://www.minsalud.gov.co/normatividad_nuevo/decreto%201686%20de%202012.pdf

Mukherjee, A., Gómez‑Sala, B., O’Connor, E. M., Kenny, J. G., & Cotter, P. D. (2022). Global regulatory frameworks for fermented foods: A review. Frontiers in Nutrition, 9, 902642. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.902642

Ogodo, A. C., Ugbogu, O. C., & Ezeonu, C. S. (2015). Production of mixed fruit (pawpaw, banana and watermelon) wine using Saccharomyces cerevisiae isolated from palm wine. SpringerPlus, 4, 683. https://doi.org/10.1186/s40064-015-1475-8

Pais, T. M., Foulquié‑Moreno, M. R., Hubmann, G., Duitama, J., Swinnen, S., Goovaerts, A., Yang, Y., Dumortier, F., & Thevelein, J. M. (2013). Comparative polygenic analysis of maximal ethanol accumulation capacity and tolerance to high ethanol levels of cell proliferation in yeast. PLOS Genetics, 9(6), e1003548. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003548

Petrov, M. (2019). Modelling and multi-criteria decision making for selection of specific growth rate models of batch cultivation by Saccharomyces cerevisiae yeast for ethanol production. Fermentation, 5(3), 61. https://doi.org/10.3390/fermentation5030061

Ruarte, P. J., Leiva Alaniz, M. J., Vergara, S. C., Groff, M. C., Pantano, M. N., Mestre, M. V., Scaglia, G. J. E., & Maturano, Y. P. (2025). Mathematical modeling for fermentation systems: A case study in probiotic beer production. Fermentation, 11(4), 184. https://doi.org/10.3390/fermentation11040184

Sharma, R., Garg, P., Kumar, P., Bhatia, S. K., & Kulshrestha, S. (2020). Microbial fermentation and its role in quality improvement of fermented foods. Fermentation, 6(4), 106. https://doi.org/10.3390/fermentation6040106

Stanzer, D., Hanousek Čiča, K., Blesić, M., Smajić Murtić, M., Mrvčić, J., & Spaho, N. (2023). Alcoholic fermentation as a source of congeners in fruit spirits. Foods, 12(10), 1951. https://doi.org/10.3390/foods12101951

Tuisima Coral, L., & Escobar-Garcia, H. A. (2021). Characterization of fruits of varieties of mango (Mangifera indica) conserved in Peru. Revista Brasileira de Fruticultura, 43(2), e-710. https://doi.org/10.1590/0100-29452021710

Van Eck, N. J., & Waltman, L. (2010). Software survey: VOSviewer, a computer program for bibliometric mapping. Scientometrics, 84(2), 523–538. https://doi.org/10.1007/s11192-009-0146-3

Varize, C. S., Bücker, A., Lopes, L. D., Christofoleti-Furlan, R. M., Raposo, M. S., Basso, L. C., & Stambuk, B. U. (2022). Increasing ethanol tolerance and ethanol production in an industrial fuel ethanol Saccharomyces cerevisiae strain. Fermentation, 8(10), 470. https://doi.org/10.3390/fermentation8100470

Yee, C. S., Zahia-Azizan, N. A., Abd Rahim, M. H., Mohd Zaini, N. A., Raja-Razali, R. B., Ushidee-Radzi, M. A., Ilham, Z., & Wan-Mohtar, W. A. A. Q. I. (2025). Smart fermentation technologies: Microbial process control in traditional fermented foods. Fermentation, 11(6), 323. https://doi.org/10.3390/fermentation11060323

Zhao, Y., & Lin, Y.-H. (2003). Growth of Saccharomyces cerevisiae in a chemostat under high glucose conditions. Biotechnology Letters, 25(14), 1151–1154. https://doi.org/10.1023/A:1024577414157

Publicado

2026-05-14

Cómo citar

Jaramillo Arango, J. G., Royet Barroso, J. de J., Daza Rosales, S., & Calderón Silva, R. (2026). Modelo de cálculo para la formulación de fermentos alcohólicos a partir de frutas tropicales. CITECSA, 17(30). Recuperado a partir de https://unipaz.edu.co/revistas/revcitecsa/article/view/473