Abstract

Introducción: los gránulos de kéfir de agua son una comunidad microbiana potencialmente probiotica inmersa en una matriz exopolisacárida. Son utilizados para elaborar una bebida fermentada con panela, a la cual se atribuyen popularmente efectos terapéuticos como: diurético, anticancerígeno y antibacterial. El objetivo de este estudio, fue desarrollar modelos matemáticos que describan la fermentación de esta bebida. Métodos: el modelamiento de la fermentación se realizó por la metodología de superficie de respuesta (MSR), con un diseño DOptimal de un bloque con 16 corridas y 5 repeticiones, con dos factores: concentración gránulos de kéfir: entre 60 y 120 g/L y la concentración de panela entre 75 y 150 g/L. Se realizaron determinaciones de etanol, acidez, azúcares reductores y biomasa de kéfir, por cada fermento. Para desarrollar modelos cinéticos se utilizó el método numérico de polinomios interpoladores de Lagrange, para esto se realizaron tres fermentaciones a las concentraciones óptimas de kéfir y panela halladas por MSR y se les determinaron las mismas variables cada 12 horas durante cuatro días. Resultados: los datos de MSR se analizaron mediante ANOVA y se obtuvieron modelos cuadráticos de las variables de respuesta en función de los factores. El ANOVA señaló que los modelos eran significativos (P<0,0001) y explicaron el 85.33, 98.78, 90.58 y 94.53% de la variabilidad del etanol, acidez, biomasa de kéfir y azucares respectivamente. El punto óptimo de operación fue: granulo kéfir: 90.81g/L y panela:97.07g/L. Se plantearon modelos matemáticos con polinomios de Lagrange de grado 7 que reproducen la cinética de fermentación y describen la formación de etanol, ácidos, biomasa de kéfir y consumo de azúcares en función del tiempo. Conclusiones: este estudio permitió modelar la formación de productos, consumo de sustrato y la cinética de fermentación de una bebida de panela con gránulos de kéfir de agua por medio de modelos polinómicos y de superficie de respuesta.