Modeling and optimal operation of traditional alembics to distill fruit wines
Loading...
Files
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Los destilados de frutas son bebidas alcohólicas producidas y consumidas en todo el mundo. La variedad de éstas depende principalmente de la materia prima disponible en una región en particular, que caracteriza un aroma distintivo. El aroma de las bebidas destiladas se define por cientos de compuestos en bajas concentraciones llamados congéneres. La concentración de estos congéneres depende de muchas variables como las condiciones de crecimiento de la fruta, las variables de fermentación, la cepa de levadura, el equipo de destilación, las variables de destilación, así como las condiciones de maduración y envejecimiento del destilado. La destilación juega un papel clave en la preservación del aroma distintivo de los destilados jóvenes. En la destilación de licores, los alambiques Charentais operados por lote son utilizados con mayor frecuencia en la producción a pequeña escala. Durante la destilación se recuperan tres cortes (cabeza, corazón y cola) para obtener destilados altamente aromáticos con bajos niveles de componentes tóxicos y sabores desagradables. Dado que la operación de este proceso es aparentemente simple, generalmente se lleva a cabo manualmente. Sin embargo, la destilación está sujeta a muchas perturbaciones que generan variabilidad en la composición del producto final. Además, es difícil y lento adaptar recetas de destilación a la demanda de nuevos productos por el mercado. El reto en este sector productivo es mantener y seguir desarrollando iniciativas y estrategias que permitan mejorar la calidad del producto,
además de diversificar y ofrecer productos a un mercado cada vez más competitivo. Por lo tanto, la aplicación de herramientas de ingeniería modernas como el modelamiento matemático, la optimización y el control automático sería un soporte fundamental para producir consistentemente destilados ricos en aromas específicos y libres de sabores desagradables y compuestos tóxicos. La hipótesis que guía este trabajo es que la característica aromática de los destilados de fruta obtenidos en alambiques Charentais se puede adaptar manejando adecuadamente la adición de calor en la caldera y los cortes de volumen de la cabeza y el cuerpo. La metodología de esta tesis implica los siguientes pasos; primero, el desarrollo de un modelo dinámico del proceso derivado de los balances de masa y energía. Segundo, la aplicación de técnicas de optimización dinámica basadas en modelos para establecer una estrategia óptima de adición de calor y volúmenes de corte en la destilación. Tercero, el desarrollo de un sistema de control automático capaz de seguir de cerca una determinada política de adición de calor, a pesar de las perturbaciones no medidas. Finalmente, la validación experimental de las estrategias óptimas de destilación con vinos de frutas artificiales y reales. Los resultados de esta tesis permitirán diseñar recetas de destilación para alambiques Charentais para producir cualquier tipo de destilado de fruta con características aromáticas específicas mejoradas y con niveles mínimos de compuestos tóxicos y defectos aromáticos.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2019