Application of principal component analysis to alcoholic fermentation

Abstract

Fecha de recepción:18/12/2018 Fecha de aceptación: 30/03/2019 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons Articulo Original Análisis de componentes principales aplicado a la fermentación alcohólica Application of principal component analysis to alcoholic fermentation López de la Maza, L.E.; Zumalacárregui de Cárdenas, L.; Pérez Ones, O.* RESUMEN La etapa de fermentación es la más crítica en la fabricación de bebidas alcohólicas pues determina la cantidad de etanol que se va a producir. La naturaleza biológica de este proceso implica que incidan sobre su desarrollo una gran cantidad de variables, cuyos efectos combinados resultan de difícil interpretación. Las técnicas de análisis multivariante como el análisis de componentes principales permiten obtener una mejor comprensión de procesos complejos. La investigación tuvo como objetivo identificar la influencia de las condiciones iniciales de fermentación en el rendimiento de esta etapa. Para el estudio se recopilaron 249 instancias de las variables temperatura, concentración de células vivas en el inóculo, pH, sólidos aerométricos disueltos y grado alcohólico. Las variables originales fueron centradas y posteriormente se realizó en análisis de componentes principales utilizando el software Unscrambler v8.0. Con un único componente principal se explica el 94,9% de la varianza del conjunto inicial de datos. Se comprobó que el intervalo en que normalmente se trabajan las condiciones iniciales de las variables temperatura, pH, concentración de células vivas y concentración de sólidos aerométricos disueltos dan lugar a fermentaciones con rendimiento medio y bajo. Se identificó la potencialidad de incrementar los rendimientos de la etapa de fermentación a valores de grado alcohólico mayores que 5,9. Palabras clave: Fermentación, análisis de componentes principales. ABSTRACT Fermentation is the most critical stage in the manufacture of alcoholic beverages. A large number of variables influences the process development due to its biological nature. Multivariate analysis techniques such as principal component analysis allow a better understanding of complex processes. The objective of the research was to identify the influence of the initial conditions of fermentation on the performance of this stage. For the research, 249 instances of temperature variables, concentration of living cells in the inoculum, pH, aerometric solids and alcoholic grade were collected. The original variables were centred before the principal component analysis were done using the Unscrambler v8.0. With a single main component, 94.9% of the variance of the initial data set was explained. It has been proven that the interval in which the initial conditions are usually seen results in medium and low yield fermentations. The potential to increase the yields of the fermentation stage to values of alcoholic grade greater than 5.9 was identified.