Fermentación alcohólica

UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA EN ALIMENTOS

Fermentación alcohólica

Daniela Piedrahita Gómez-201765538 Luisa Fernanda Jurado Gaviria- 201765626 Juan Alejandro Valencia Duque-201765526

Mg. Yeni Andrea Hernández

Tuluá, 24 – noviembre - 2017

Introducción

La fermentación es una forma de respiración anaeróbica, llamada también respiración intermolecular. El termino fermentación principalmente se reserva para la actividad de algunos microorganismos, como ciertos hongos y bacterias. A su vez la fermentación alcohólica es una de las principales etapas que transforman el mosto o zumo azucarado, en un líquido con determinado contenido de alcohol etílico. Dura, aproximadamente, una semana, a una temperatura de 20°C, y se traduce por una disminución de la densidad del mosto. Gracias a las levaduras presentes en el mosto, los azucares son transformados en un cierto número de etapas en etanol y anhídrido carbónico, según la ecuación de Gay-Lussac (C6H12O6 . C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal). Durante el proceso de fermentación uno de los productos, el CO2, escapa constantemente, mientras que e l alcohol etílico se acumula y lo veremos en proceso con la producción de vino casero.

Objetivos 

General

Determinar las propiedades físicas y químicas de la fermentación alcohólica por medio de la levadura a través de la elaboración de vino casero. 

Específicos

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Identificar el proceso de fermentación para la producción de vino. Comprender las reacciones que se llevan a cabo en la fermentación.

Fundamentación teórica

La fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (azúcares: por ejemplo, la glucosa, la fructosa, la sacarosa, es decir, cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, una hexosa) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. En la actualidad ha empezado a sintetizarse también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible. La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno a partir de la glucosa. En el proceso, las levaduras obtienen energía disociando las moléculas de glucosa y generan como desechos alcohol y CO2. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados. Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), máxime durante la reacción química, y es por ello que la fermentación alcohólica es un proceso anaerobio o anaeróbico. 

La fermentación del vino

Es de las más conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy extendida y con gran solera. En el caso del vino las levaduras responsables de la vinificación son unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas (generalmente en una capa en forma de polvo blanco fino que recubre la piel de las uvas y que se denomina "pruina"). Los vinos deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentación de al menos un 9% en volumen. Con la excepción de los vinos verdes como puede ser el chacolí que pueden tener una graduación inferior. La fermentación alcohólica del vino es muy antigua y ya en la Biblia se hacen numerosas referencias al proceso. Las especies de levaduras empleadas en la elaboración del vino suelen ser por regla general las Saccharomyces cerevisiae aunque a veces también se emplean la S. bayanus y la S. oviformis, aunque en muchas variedades de vides la Kloeckera apiculata y la Metschnikowia pulcherrima son levaduras endógenas capaces de participar en las primeras fases de la fermentación. Para frenar la ap arición de bacterias indeseables y otros organismos limitantes de la fermentación se suele esterilizar el mosto a veces con dióxido de azufre (SO2) antes del proceso.

La elaboración del vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta de la vid en unos recipientes (hoy en día elaborados en acero inoxidable) en lo que se denomina fermentación tumultuosa debido a gran ebullición que produce durante un periodo de 10 días aproximadamente (llegando hasta aproximadamente unas dos semanas). Tras esta fermentación 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una fermentación secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el trasiego del vino joven (tal y como puede ser en las botellas de vino). Los vinos blancos fermentan a temperaturas relativamente bajas de 10° - 15°C y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20° - 30°C. A veces se interrumpe voluntariamente la fermentación etílica en el vino por diversas causas, una de las más habituales es que haya alcanzado la densidad alcohólica establecida por la ley. En otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de fermentado mediante la adición de materiales azucarado s, este fenómeno recibe el nombre de chaptalización y está muy regulado en los países productores de vino.

Observación

Para la producción de nuestro vino casero utilizamos diversos materiales tales como: Una (1) olla de 2 lts Licuadora y jarra   Colador   Lienzo Embudo y cuchara Gasa séptica Dos (2) botellas de vidrio oscuro Dos (2) lbs de uva negra ½ lbs de azúcar Levadura activa granulada

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Se utilizó los siguientes procedimientos para su elaboración.   

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Lavar y despalillar las uvas Lavar y decantas dos (2) veces Pasar una (1) lb de uva a la licuadora y ajustar casi un (1) litro (se repetí la operación) Filtrar el mostro tres (3) veces en el colador Filtrar en el lienzo hasta quedar sin residuos Agregar azúcar al filtrado (2 cucharadas) Pasteurizar el mosto a 80°C Dejar enfriar hasta menos de 37°C Agregar 0.5 g de levadura Verter en las botellas al 75% Dejar fermentar durante un (1) día Al segundo (2) día filtrar 3 veces y refrigerar Repetir la operación todos los días.

Preguntas

1. Bebidas alcohólicas 

Bebidas destiladas o espirituosas: Éstas bebidas se las obtiene a través de la destilación. Este proceso consiste en hervir jugos o zumos ya fermentados para separar el alcohol del agua, y así tener una mayor graduación alcohólica (que van entre los 17 a 45º). Pero en ocasiones se le suele agregar otros ingredientes (almidón o frutas) para aumentar el sabor.

  Ron Es una bebida alcohólica, elaborada a partir de la caña de azúcar por fermentación, y que posteriormente puede o no estar sometido a procesos de añejamiento, generalmente en barricas de roble.

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  Tequila El tequila es un destilado originario del municipio de Tequila en el estado de Jalisco, México. Se elabora a partir de la fermentación y destilado al igual que el mezcal, jugo extraído del agave, en particular el llamado agave azul.

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  Pisco Es la denominación de un aguardiente de uvas actualmente producido en Perú y Chile elaborado fundamentalmente mediante la destilación del producto de la vid, como el brandy y el coñac, pero sin la prolongada crianza en barricas de madera.

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Bebidas Fermentadas: Estas fueron las primeras clases de bebidas que existieron. Se las denomina así porque se producen a través de un mecanismo químico llamado fermentación alcohólica, en el que el azúcar propio de las frutas, las hierbas o las semillas, se convierte en alcohol por la acción de algunos microorganismos; en este caso, de bacterias de levadura. En este grupo, que por lo general posee una graduación alcohólica baja (515º)

  Champagne El champán es un vino blanco o rosado espumoso elaborado con una mezcla o ensamblaje entre las uvas chardonnay, pinot meunier, pinot noir, pino t gris, arbanne y petit meslier.

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Bebidas fortificadas o generosas: Éstas se las obtiene, primero, por fermentación para luego ser 'fortificadas' a través de la adición de un alcohol proveniente de una destilación. Esto se lo hace con el objetivo de equilibrar los sabores, pero a la vez se incrementa su graduación alcohólica. Los principales ejemplos de este grupo son los vinos fortificados

  Madeira El madeira se considera un vino fortificado procedente de las Islas Madeira de Portugal, este vino es famoso tanto por su uso como bebida como por su uso en la cocina para elaborar diversos platos de la cocina portuguesa.

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2. La cerveza   Braceado

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Se transforman los granos de cebada en malta mediante la germinación, tueste y desgerminación de éstos. Se tritura la malta. Se mezcla la harina integral de la malta con agua en las calderas de maceración para su extracción, siguiendo diferentes métodos según el tipo de cerveza.

Método por infusión: (Cervezas de fermentación alta) se produce el calentamiento progresivo en caldera con estacionamientos a 60 y 72ºC. Se emplea una sola caldera. Método por decocción: (Cervezas de fermentación baja). Se macera la mezcla en tres etapas: a 45 - 65 y 75ºC. Los pasos de la temperatura de 45 a 65ºC y de 65 a 75ºC se realizan mediante la ebullición de 1/3 de la mezcla a otra caldera y se transfiere de nuevo a la primera, con lo cual se consigue la elevación de la temperatura de ésta. Se precisan dos calderas. -

Se lleva a cabo la transformación por enzimas naturales de la malta del almidón en dextrinas y azúcares fermentables (maltosa). Filtración: se separa el mosto dulce del bagazo insoluble, que sirve para alimentación del ganado por su riqueza en nutrientes y fibra.

  Cocción

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El mosto ebulle durante 2 horas, ya adicionado el lúpulo. Esterilización del mosto e inactivación de enzimas. Coagulación de materias nitrogenadas complejas.

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Solubilización de los principios amargos del lúpulo. Ligera caramelización de los azúcares. Depuración por evaporación de volátiles indeseables. Precipitación de proteínas y taninos complejos. Contribución al sabor, al aroma y al color de la cerveza final.

  Fermentación Dos tipos: ALTA y BAJA

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ALTA: Cervezas ALE (oscuras, negras…).

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Primaria: Temperatura de 15 a 25º C. La levadura al final (tercer día) sube a la superficie de la cuba y se cosecha para su reutilización parcial.

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Secundaria: Temperatura de 4 a 5ºC, una semana. Se clarifica, se carbonata y madura el sabor y el aroma.

BAJA: Cervezas LAGER (claras, doradas…)

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Primaria: Temperatura de 10 a 15ºC. La levadura al final (una semana) se deposita en el fondo de la cuba y se recoge para su reutilización parcial.

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Secundaria: Temperatura decreciente hasta 0ºC. Dos a tres semanas. Se clarifica y se carbonata y madura el sabor, se afina y adquiere el bouquet de guarda.

  Filtrado

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Se clarifica por centrifugación o prefiltrado para eliminar sedimentos y turbiedad de bodega. Se efectúa una filtración muy fina para conseguir el brillo final y estabilidad.

  Envasado

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En barril, se llena en frío, previa microfiltración para eliminar cualquier vestigio de levaduras.

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En botellas y latas se recurre al pasteurizado para destruir cualquier presencia de microorganismos. Así se consigue la máxima estabilidad y seguridad microbiológica en el mercado.

3. C las es de vino 

Vinos tranquilos - Vino blanco: Elaborados a partir de uvas blancas o tintas (a partir de pulpa no coloreada). En este caso, se separa el mosto del hollejo inmediatamente para que no le dé color. En general la fermentación se realiza con mosto, separado de hollejos, pepitas, raspones, etc. Y, aunque no es frecuente añejarlo, existen vinos blancos con crianza. Dentro de los vinos blancos se encuentra el llamado vinho verde (vino verde), un vino portugués joven con poca maduración, o el vin jaune (vino amarillo), elaborado en la región francesa de Jura, con uvas de la variedad savagnin vendimiadas de forma tardía y con elevado contenido de azúcares. -

Vino gran reserva: Son vinos con al menos 5 años de envejecimiento (4 años los blancos y rosados), de los cuales al menos 18 meses en barrica (6 meses los blancos y rosados) y el resto en botella.

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Vino seco: Lo podemos encontrar con menos de 5g de azúcar por litro de vino.

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Vinos especiales - El vino fortificado, fortalecido o generoso: Es aquel vino que, en su proceso de elaboración, incorpora procesos especiales para aumentar su estabilidad y aumentar su graduación alcohólica, sin perder por ello su condición de derivado 100% de la uva. Su graduación alcohólica estará comprendida entre 14° y 23°, debiéndose la mayor parte de este contenido alcohólico a la fermentación del mosto inicial. Dentro de este grupo se incluyen algunos prestigiosos vinos del mundo como, por ejemplo: Oporto y Madeira (Portugal), Sauternes (Francia), o Málaga, Montilla-Moriles, Condado de Huelva y Jerez (España). -

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Los vinos de postre: Poseen un sabor dulce apropiado para acompañar diversos postres. Este tipo de vinos recibe en el mundo anglosajón el nombre de vinos de pudding y en particular en Australia se denominan como stickies (pegajosos) debido a lo empalagosos que pueden resultar.  Algunos de los más conocidos son el Sauternes, el Tokaji Aszú, el vino de Málaga, el Pedro Ximénez (DOP Montilla-Moriles), el cual, dadas sus especiales características y forma de elaboración mediante la pasificación de las uvas del mismo nombre, lo hacen un vino único, muy demandado y de gran calidad. A pesar de su nombre algunos de ellos se suelen tomar solos al final de una comida.

Según la cantidad de tipos de uvas - Vino de corte, de assemblage, genérico o multivarietal: Son aquellos vinos en los que intervienen por lo menos dos variedades de uva (bivarietales). Son conocidos los vinos de corte de Bordeaux o los Chateau Neuf du Pape del Valle del Ródano que combina hasta 13 variedades. En general, en los vinos de assemblage se busca el complemento y suplemento entre las variedades de una región determinada, buscando que cada una entregue la mejor característica de sí. Las posibilidades de combinación son prácticamente infinitas, ya que hay más de 4.500 variedades de uvas vinificables reconocidas.

3.1.

¿Qué es el pie de cuba?

El pie de cuba es una preparación que se hace antes de las primeras vendimias, se trata de recolectar unos días antes unas uvas más maduras, y a temperatura adecuada, dejar que emp iecen la fermentación. El objetivo de la preparación del pie de cuba, es crear una población inicial de levaduras, que tras ser añadidas al resto de los depósitos permita el

arranque de la fermentación del mosto en contenido en ellos, en un m enor tiempo, que si no fueran adicionadas. Esto se consigue, a través del desarrollo y crecimiento de la levadura saccharomyces cerevisie presentes en la propia uva. Hay dos tipos de elaboración del pie de cuba: El pie de cuba se puede lograr mediante selección de: levaduras propias naturales o incorporación de preparados de levaduras seleccionadas. -

Las levaduras propias naturales: Consiste en cosechar anticipadamente una cantidad de uva, encubarla en óptimas condiciones, a fin de que se multipliquen las levaduras más aptas. Cuando este se en cuentra en plena fermentación, se incorpora en proporciones variables de acuerdo al criterio técnico, al resto de la uva en proceso de vinificación.

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En el caso de levaduras seleccionadas: A la uva recién molida, dispuesta en óptimas condiciones se le incorporan preparados de levaduras seleccionadas, que dominan rápidamente el medio y de esa forma, podemos obtener con seguridad el pie de cuba de las levaduras o levaduras que deseamos sembrar.

4. Fermentaci ón y añejamiento -

La fermentación de la uva es cuando el azúcar se convierte en alcohol.

Una vez que se obtienen las frutas se les añade una levadura a las cubas de fermentación. En ese instante se libera el dióxido de carbono, lo que hace que las pieles de las uvas suban a la superficie. Este producto debe pasar por varios meses de crianza o maduración en las barricas. -

Añejados en madera, estos adquieren una mayor complejidad, al recoger

los taninos astringentes y las dulces notas de vainilla de los barriles. En el proceso será determinante la madera nueva, neutral o usada. Los mejores matices del roble se obtienen cuando es nuevo o seminuevo. Se puede decir que una barrica es óptima en los primeros tres o cinco años. 5. R eacción bioquímic a de la fermentación El glucólisis es la primera etapa de la fermentación, lo mismo que en la respiración celular, y al igual que ésta necesita de enzimas para su completo funcionamiento.

 A pesar de la complejidad de los procesos bioquímicos una forma esquemática de la reacción química de la fermentación alcohólica puede describirse como un glicólisis de tal forma que puede verse como participa inicialmente una molécula de hexosa C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD → 2 CH3 -CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 2 NAD

6. C6H12O6 → 2 CH3COCOO− + 2 H2O + 2H+ La reacción química se describe como la reducción de dos moléculas de Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) de NADH con un balance f inal de dos moléculas de ADP que finalmente por la reacción general mostrada anteriormente se convierten en ATP. Otros compuestos trazados en menores proporciones que se encuentran presentes tras la fermentación son: el ácido succínico, el glicerol, el ácido fumárico.

En más detalle durante la fermentación etílica en el interior de las levaduras, la vía de la glucólisis es idéntica a la producida en el eritrocito. En primer lugar, el piruvato se descarboxila mediante la acción de la piruvato descarboxilasa para dar como producto final acetaldehído liberando por ello dióxido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrógeno y electrones del NADH. Tras esta operación el NADH sintetizado en la reacción bioquímica catalizada por el GADHP se vuelve a oxidar por el alcohol deshidrogenasa, regener ando NAD+ para la continuación de la glucólisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentración durante el proceso de fermentación y debido a que es un compuesto tóxico, cuando su concentración alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir. Esta es una de las razones fundamentales por las que las bebidas alcohólicas (no destiladas) no alcanzan valores superiores a los 20% de concentración de etanol.

Conclusiones.

La fermentación es una transformación que sufren un gran número de sustancias orgánicas en determinadas circunstancias y que se traduce por una oxigenación o una hidratación. La fermentación de los líquidos azucarados produce alcohol a través de La fermentación de diversos granos (tales como: la cebada, el trigo, el maíz, el mijo, el sorgo y el centeno), es posible producir diversos tipos de bebidas alcohólicas, principalmente de cerveza. En este caso realizamos vino, utilizando uvas negras el cual fue fermentado con levadura actica. Se tiene 2 etapas básicas para la producción de vino: 

Primaria o Aeróbica

Dura usualmente entre los tres y cinco primeros días, y es do nde se produce el 70% del total del proceso de fermentación. En esta etapa el recipiente donde se encuentra el jugo de uva debe estar en contacto con el aire, que juega un papel importante en la multiplicación de células de levadura. 

Secundaria o Anaeróbica

 Aquí se lleva a cabo el porcentaje restante de la fermentación y suele durar entre una y dos semanas, después de los primeros 3 a 5 días de la etapa primaria, aunque depende de la cantidad de nutrientes y azúcares aún disponibles en el juego de uva. Esta etapa de fermentación es mucho más lenta y con u na nula o mínima exposición al aire libre, por ello se debe cerrar el recipiente. En este momento la levadura deja de multiplicarse y empieza a convertirse el alcohol.