PRACTICA N12 - C. BIOPROCESOS

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CONTROL DE BIOPROCESOS
“Cartas de Control en un Proceso de Fermentación”
Apaza Aquino, Anna Lucía; Chiqui Condori, Katherine Milagros ; Gonzales Loaiza, Grecia Shirley; Gonzales
Vergara, José Enrique; Mendoza Gonzales, Izzabo Monserrath; Salas Chavez, Joaquin Aleph
Escuela profesional de Ingeniería Biotecnológica, Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Bioquímicas y
Biotecnológicas, Control de Bioprocesos, Universidad Católica de Santa María, Arequipa – Perú, 2023.
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INTRODUCCIÓN
Las Cartas de Control son herramientas útiles para monitorear y controlar un proceso de
fermentación. Ayudan a establecer límites de control y a detectar desviaciones del proceso, lo
que permite tomar medidas correctivas de forma oportuna. En una carta de control típica, 1
los datos de las variables críticas del proceso se registran en el tiempo y se grafican en
relación a los límites de control establecidos . Esto permite a los operadores y gerentes del 2
proceso evaluar el desempeño del proceso y tomar decisiones informadas sobre cómo
mejorarlo.Estas cartas son especialmente útiles en procesos de fermentación para asegurar la
calidad y consistencia del producto final . Se pueden aplicar las cartas de control en un 3
proceso de fermentación:
● Selección de variables
○ Identifica las variables clave que afectan el proceso de fermentación y que
deseas monitorear. Por ejemplo, podrías considerar la temperatura, el pH, la
concentración de nutrientes o la producción de gas . 4
● Recopilación de datos
○ Recopila datos sobre las variables seleccionadas en intervalos regulares a lo
largo del proceso de fermentación. Esto se puede hacer manualmente o
utilizando instrumentación y sensores automatizados.
● Establecimiento de límites de control
○ Calcula los límites de control superiores e inferiores para cada variable. Estos
límites se basan en la variabilidad esperada del proceso y se pueden determinar
utilizando métodos estadísticos, como la desviación estándar o el rango medio.
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● Construcción de la carta de control
○ Una vez que tienes los límites de control establecidos, construye la carta de
control. Esto implica trazar los valores de las variables a lo largo del tiempo en
un gráfico, con los límites de control marcados. Puedes utilizar software
estadístico o herramientas especializadas para crear estas cartas.
● Monitoreo del proceso
○ A medida que el proceso de fermentación avanza, registra los valores de las
variables y traza los puntos en la carta de control. Observa si los puntos caen
dentro de los límites de control o si hay alguna tendencia o patrón inusual en
los datos.
● Interpretación de los resultados
○ Analiza los datos de la carta de control para determinar si el proceso de
fermentación está bajo control. Si la mayoría de los puntos caen dentro de los
límites de control y no hay patrones o tendencias significativas, el proceso se
considera estable y bajo control. Sin embargo, si los puntos se desvían de los
límites de control o se observan patrones anormales, indica una variabilidad
fuera de control y puede requerir una acción correctiva.
● Acciones correctivas
○ Si encuentras que el proceso de fermentación está fuera de control, es
importante identificar y corregir las causas subyacentes. Esto puede implicar
ajustar parámetros de operación, modificar ingredientes o llevar a cabo otras
acciones para restablecer el control del proceso.
Las cartas de control son una herramienta de monitoreo y detección de variabilidad en el
proceso de fermentación, pero no resuelven los problemas por sí mismas. Es fundamental 6
contar con un conocimiento profundo del proceso y realizar análisis adicionales para tomar
decisiones informadas y mejorar continuamente la calidad del producto.
MARCO TEÓRICO
Control estadístico
El control estadístico se refiere a la aplicación de técnicas estadísticas para monitorear y
controlar un proceso con el objetivo de mantenerlo dentro de límites aceptables y predecibles.
Es utilizado en diversos campos, como la producción industrial, la gestión de calidad, la
investigación científica y más. El control estadístico se basa en la recopilación y análisis de
datos para obtener información sobre el rendimiento del proceso y tomar decisiones
informadas.
El control estadístico generalmente implica los siguientes pasos:
Recopilación de datos: Se recolectan datos relevantes del proceso, como mediciones,
observaciones o conteos. Es importante asegurarse de que los datos sean representativos y
estén libres de errores o sesgos.
Análisis de datos: Los datos recopilados se analizan utilizando métodos estadísticos
adecuados. Esto puede incluir técnicas como el cálculo de medidas de tendencia central,
desviación estándar, histogramas, gráficos de control, análisis de regresión, entre otros.
Establecimiento de límites de control: Se establecen límites de control que definen los rangos
aceptables para las características del proceso. Estos límites se derivan del análisis de datos y
ayudan a identificar situaciones fuera de control.
Monitoreo del proceso: Se monitorea de forma continua el proceso para detectar cualquier
desviación significativa de los límites de control establecidos. Esto puede realizarse mediante
la recopilación periódica de muestras o mediante la monitorización en tiempo real.
Acciones correctivas: Si se detecta una desviación significativa del proceso, se toman
acciones correctivas para identificar y abordar las causas subyacentes. Estas acciones pueden
incluir ajustes en el proceso, cambios en los procedimientos o investigaciones más detalladas
para identificar problemas específicos.
El objetivo del control estadístico es asegurar que el proceso se mantenga en control,
minimizando la variabilidad no deseada y evitando la producción de productos defectuosos o
resultados insatisfactorios. Al utilizar técnicas estadísticas, se puede obtener una comprensión
más precisa del proceso y tomar decisiones basadas en datos para mejorar su desempeño.
El control estadístico de procesos (CEP) ofrece una serie de beneficios importantes para las
organizaciones que lo implementan. Algunos de los beneficios clave del CEP son los
siguientes:
Mejora de la calidad: El CEP permite detectar de manera temprana las desviaciones y
tendencias no deseadas en los procesos. Esto ayuda a prevenir la producción de productos
defectuosos o fuera de especificaciones. Al monitorear de manera constante y tomar acciones
correctivas oportunas, se puede mejorar significativamente la calidad del producto o servicio.
Reducción de la variabilidad: El CEP se centra en la reducción de la variabilidad no deseada
en los procesos. Al identificar las fuentes de variabilidad y tomar medidas para controlarlas,
se logra una mayor consistencia y estabilidad en la producción. Esto conduce a una mayor
uniformidad en los productos o servicios entregados a los clientes.
Ahorro de costos: Al controlar y reducir la variabilidad, se evitan los desperdicios y los
retrabajos asociados con productos defectuosos. Además, el CEP permite identificar
oportunidades de mejora en los procesos, lo que puede llevar a la optimización de recursos y
la reducción de costos de producción.
Toma de decisiones basada en datos: El CEP se basa en la recopilación y análisis de datos
objetivos y cuantitativos. Esto proporciona una base sólida para la toma de decisiones
informadas. Los datos recopilados a través del CEP ayudan a comprender la capacidad y el
rendimiento del proceso, identificar áreas de mejora y evaluar el impacto de los cambios
implementados.
Satisfacción del cliente: Al mejorar la calidad y consistencia de los productos o servicios, el
CEP contribuye a la satisfacción del cliente. Los productos que cumplen con las
especificaciones y tienen menor variabilidad son más confiables y generan mayor confianza
en los clientes.
Mejora continua: El CEP es una herramienta fundamental en el enfoque de mejora continua.
A través del monitoreo constante, el análisisde datos y la toma de acciones correctivas, el
CEP proporciona una base sólida para identificar oportunidades de mejora y lograr una
evolución constante de los procesos.
En resumen, el control estadístico de procesos ofrece una serie de beneficios significativos
para las organizaciones, incluida la mejora de la calidad, la reducción de la variabilidad, el
ahorro de costos, la toma de decisiones basada en datos, la satisfacción del cliente y la
promoción de la mejora continua. Al implementar el CEP, las organizaciones pueden lograr
una mayor eficiencia y competitividad en sus operaciones.
Una carta de control es una herramienta gráfica utilizada en el control estadístico de procesos
(CEP) para monitorear y visualizar el desempeño de un proceso a lo largo del tiempo.
Proporciona una representación gráfica de los datos recopilados y ayuda a identificar
patrones, tendencias o desviaciones que pueden indicar problemas en el proceso.
Una carta de control consta de dos elementos principales:
Líneas de control: Son líneas horizontales trazadas en el gráfico que representan los límites
establecidos para el proceso. Estos límites se basan en el rendimiento deseado o en la
variabilidad histórica del proceso. Generalmente, se utilizan tres líneas de control: una línea
central que representa la media del proceso y dos líneas de control superior e inferior que
indican los límites aceptables.
Puntos de datos: Los puntos de datos se representan en el gráfico utilizando una secuencia
temporal. Cada punto de datos corresponde a una medición o una observación del proceso en
un momento específico. Estos puntos se grafican en relación con las líneas de control, lo que
permite visualizar la variabilidad del proceso y su desempeño en comparación con los límites
establecidos.
El objetivo de una carta de control es detectar señales de variabilidad inusual en el proceso.
Algunos patrones comunes que pueden indicar problemas son:
Puntos fuera de los límites de control: Si un punto de datos se encuentra por encima o por
debajo de las líneas de control, puede indicar una desviación significativa del proceso.
Tendencias: Si los puntos de datos muestran una tendencia sistemática hacia arriba o hacia
abajo, puede indicar un cambio gradual en el proceso.
Patrones repetitivos: Si los puntos de datos muestran patrones repetitivos, como oscilaciones
o ciclos, puede indicar una variabilidad no deseada en el proceso.
Cuando se detectan señales de variabilidad inusual, se pueden tomar acciones correctivas para
investigar y abordar las causas subyacentes del problema.
Las cartas de control son ampliamente utilizadas en el control de calidad y en la gestión de
procesos en diversos sectores industriales. Proporcionan una forma visual y efectiva de
monitorear el desempeño del proceso y tomar decisiones basadas en datos para mejorar la
calidad y la eficiencia.
MATERIALES Y MÉTODOS
● Materiales, Equipos y Programas:
- Beaker de 100 mL
- Beaker de 250 mL
- Termómetro
- Harina
- Azúcar
- Agua
- Levadura
- Excel
● Métodos:
Inicialmente se pesó 100 g de harina en un beaker pequeño de 100 mL, 20 g de
azúcar, 3 g de levadura y 100 ml de agua, se mezcló hasta homogeneizar. Luego
registró el peso inicial de 100 g y la temperatura inicial, se registraron 4 mediciones
en diferentes zonas de la masa , y seguidamente se llevó a una incubadora para su
fermentación. Se registraron el peso y 4 mediciones en diferentes zonas de la masa
cada 5 minutos, este procedimiento se repitió en total 18 veces.
Figura 1: Mezcla del agua azucarada y levadura con la harina sin preparar.
Figura 2: Control de la temperatura en los 4 puntos.
RESULTADOS
Se midió la temperatura en 4 zonas diferentes cada 5 minutos, el procedimiento se realizó 18
veces y se anotó en la Tabla N°1 que están presentadas a continuación. Finalmente se realizó
los cálculos de promedio, rango en una tabla de excel las cuales son presentadas a
continuación.
La siguiente tabla contiene información sobre la cantidad de ácido presente (en ml.) por cada
100 ml. de bioproducto.
Tabla N°1. Control de Variables: Datos anotados hasta la toma número 25.
Gráfica N° 1. Carta de control del Promedio según la Tabla N°1
Gráfica N° 2. Carta de control del Rango según la Tabla N°1
DISCUSIÓN
Las cartas de control sabemos que son un tema de discusión común en el ámbito de la gestión
de la calidad y el control de los procesos productivos. En la presente práctica se logró medir
la temperatura en 4 zonas diferentes en un intervalo de 5 minutos, este procedimiento se
realizó en 18 tomas las cuales se les ubicó en una tabla de control de variables, el promedio
de temperatura en nuestra muestra quedó en 22.464 °C
CONCLUSIÓN
1. Las cartas de control son una herramienta esencial en el proceso de fermentación, ya
que permiten monitorear y controlar la variabilidad del proceso a lo largo del tiempo.
2. En la práctica solo se realizaron 18 tomas de temperatura de diferentes lados de la
masa. Dando así como resultado que la temperatura variaba tanto como el peso.
3. Mediante el uso de las cartas de control, es posible establecer límites de control y
detectar desviaciones o cambios inesperados en los parámetros de fermentación, lo
que ayuda a mantener la calidad del producto final.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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6.- Www.uv.mx. [citado el 27 de junio de 2023]. Disponible en:
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