fermentacion acetica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER FACULTAD DE INGENIERA Y CIENCIAS HUMANAS Ingeniera de Procesos II

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

Facultad de Ingeniera y ciencias humanas _ Junn

TEMA:

FERMENTACIN ACTICA ESTUDIANTE: MACHACUAY CORDOVA, Santiago

Docente: Ing. SUKA APAZA Fernando Carrera profesional: Ing. Agroindustrial Semestre: V II

JUNIN PERU 2010-I

MACHACUAY CORDOVA SANTIAGO Pgina 1 de 13VII Semestre de Ing. Agroindustrial


PRCTICA EXPERIMENTAL N 1 FERMENTACIN ACTICA INTRODUCCIN La produccin de cido actico a partir de lquidos alcohlicos ha sido conocida desde hace tanto tiempo como la produccin de vino (unos 10.000 aos). Los romanos y los griegos, que utilizaban el vinagre diluido como bebida refrescante, producan vinagre dejando el vino abierto al aire. Los primeros vinagres fabricados industrialmente eran producidos en vasijas planas abiertas. Eran procesos lentos en los que flotaba una pelcula de bacterias sobre la superficie del vino. En el siglo XIX se modificaron los procesos en superficie hacia mtodos ms rpidos. Uno de stos, el proceso del generador de goteo se utiliza todava en la actualidad debido al mejor sabor en los productos que se obtienen. 1. OBJETIVO: Que el alumno aprenda ha obtener acido actico de la uva y comprenda su proceso de fermentacin. 2. FUNDAMENTO TERICO 2.1. GENERALIDADES La fermentacin actica consiste en la oxidacin bioqumica del etanol contenido en un sustrato alcohlico mediante la actuacin de bacterias acticas del gnero Acetobacter y Micoderma aceti fundamentalmente.

La oxidacin del etanol se realiza en dos etapas: en la primera el etanol se oxida a acetaldehdo y en la segunda el acetaldehdo a acido actico. El ataque del alcohol se produce en aerobiosis (presencia de oxgeno), la transformacin global producida puede resumirse as:



C2H5OH

+

O2

CH3COOH (Acido actico)

(Alcohol etlico)

Tericamente se deduce que de cada gramo de alcohol, se obtiene 1.30 gramos de acido actico, necesitndose 2.35 litros de aire en la transformacin. En la practica se obtienen resultados menos eficientes 1.15 gramos de acido actico, en condiciones optimas de aireacin y nutrientes suficientes, segn (Salazar citado por Hatta, 2007) Como en todo proceso bioqumico, en la Fermentacin actica segn el medio, el sustrato y los agentes de fermentacin que contribuyen a la formacin del aroma se forman otros productos. Entre estos compuestos se tienen: acetato de etilo, butanol, isopropanol, compuestos intermedios de acetaldehdo, cidos orgnicos como el cido mlico y el ctrico, principalmente. Los microorganismos que se utilizan en la fermentacin actica del vinagre requieren gran cantidad de oxgeno. Fermentadores especializados para el vinagre (conocidos en ingles como Acetators) estn diseados para proveer grandes cantidades de aire en el medio lquido de fermentacin y distribuirlo de forma uniforme. Estos fermentadores tambin proveen sistemas de control de temperatura que remueven el calor que se produce de las reacciones catablicas del proceso. 2.2. ELABORACIN DE VINAGRE Para la obtencin de vinagre se necesita un sustrato alcohlico (Alcohol etlico, vino, sidra y cualquier bebida alcohlica de frutas o materias amilceas) adems de nutrientes necesarios para el desarrollo de las bacterias, bacterias acticas y oxigeno, todo ello dentro de parmetros ptimos determinados. a.SUSTRATO Concentracin de Alcohol. La concentracin apropiada es de 6 a 8% con una tolerancia de hasta 12%; un exceso de alcohol dificulta la formacin de la capa gelatinosa de bacteria la



fermentacin es incompleta. Por otro lado, el empleo concentraciones demasiado bajas puede producir perdida vinagre, pues a las concentraciones inferiores de 1 2% esteres y el cido actico se oxidan con una prdida aroma, sabor y rendimiento de la fermentacin.

de de los de

Acidez inicial. Para inhibir el desarrollo de las bacterias perjudiciales y suministrar los tipos adecuados para la inoculacin. Se debe ajustar a 3 3.5% aadiendo una cantidad de sustrato alcohlico suficiente como para que el vinagre tenga una acidez final de 6%. b. PROCESO Temperatura, la optima oscila entre 26 y 28C a 10C la acetificacin es lenta, a 44 se detiene y a 55 muere la mayora de fermentos. Aireacin, dado que es un proceso de aireacin, el xito depender en gran parte de la presencia de cantidad suficiente de oxigeno. pH, el pH optimo para el desarrollo de bacterias acticas es de 4.5

3. MATERIALES Y MTODOS 3.1. Materiales y Equipos Uva (la cantidad va depender del tipo de envase y su capacidad) Acido ctrico (200gr) Bicarbonato de Na (200gr) Soluciones buffer (de los dos tipos) Levadura seca (Sacharomyces cereviciae) Azcar rubia (1/2 kilogramo) Tanque de fermentacin (botella de vidrio mama juana, mangueras, mangueras quirrgicas, corcho y vaso de vidrio) Densmetro Termmetro Vinagre (10mL)

3.2. Metodologa



A. Etapas de procesamiento. El procedimiento general para hacer vinagre a partir de frutas es el siguiente: 1 Materia prima, seleccin y acondicionamiento; la materia prima a procesar debe ser apropiada para lograr un buen proceso de fermentacin alcohlica madurez y estado fsico adecuados. Las operaciones de acondicionamiento dependern de las caractersticas de cada materia prima: pelado, trozado, etc. 2Extraccin del jugo de fruta, obtenido del mosto; operacin mecnica que consiste en la molienda o trituracin de la materia prima para la mxima obtencin de jugo o mosto. 3 Acondicionamiento del mosto; con el fin de disponer un sustrato mas apropiado para una optima fermentacin alcohlica se pueden llevar a cabo las siguientes operaciones: dilucin, correccin de azucares, correccin de acidez, adicin de nutrientes. Concentracin de sacarosa 10 18 % pH: 3.5 4.0. Segn Hatta en este rango de pH permite seleccionar la flora del mosto, desarrollndose solamente levaduras fermentativas. 4 Fermentacin alcohlica; por la levadura Sacharomyces cerevisiae. Esta fermentacin se suele hacer con cepas apropiadas para vino. La temperatura de fermentacin suele ser entre 24 a 27C con temperaturas mayores a 30C puede ocurrir la fermentacin por bacterias (Hatta, 1993). Adicin de levaduras: segn Hatta (1993), para utilizar levadura seca se tienen que seguir los siguientes pasos: Reactivacin de la levadura, se realiza disolviendo la levadura en un poco de agua hervida entibiada (30C) con un poco de azcar, reposando por 10 minutos. Preparacin del pie de cuba, se hace con un poco de mosto a fermentar (aproximadamente 5% del total), en el cual se siembra la levadura reactivada, dejndolo reposar en un sitio abrigado (25 30C) hasta que se vea produccin de gas (burbujeo). Finalmente se lleva a cabo la siembra en la cuba o tanque de fermentacin. Segn Hatta 1988, citado por Salazar (1999), la concentracin de levadura debe ser de 0.1% (1gr. Por litro de mosto). La fermentacin alcohlica debe ser controlada mediante la medicin de la densidad y de la temperatura. El control de la densidad nos indica como se va transformando el azcar en el



alcohol, si la medida de la densidad no disminuye, de acuerdo a los controles diarios, pueden estar ocurriendo deficiencias (contenido de levaduras falta de nutrientes, temperatura muy alta, etc.). Se recomienda que la levadura trabaje en un rango entre 20 y 25C. Si la temperatura sobrepasa los 30C puede ocurrir la fermentacin por bacterias. Bazuqueos y remontados, durante el proceso fermentativo interesa la aireacin moderada de los mostos; para ayudar a la proliferacin de las levaduras, y tambin a la automatizacin de la fermentacin en toda la masa. El bazuqueo es la remocin de la masa con accin de una paleta de madera o bazuca. El remontado es el trasvase del mosto inferior a la parte superior por medio de la bomba. 5Descube; consiste en separar la parte slida de la lquida. 6 Trasiego; consiste en separar el vino precipitados en el fondo del depsito. de los slidos

7 Fermentacin actica; por Acetobacter aceti u otro microorganismo. Aunque existe gran variedad de microorganismos que producen acido actico, no todos ellos son apropiados para hacer un vinagre de sabor aceptable. Entre mas los adecuados se encuentran Acetobacter aceti, A. pasteurianus, A. peroxidans y Gluconobacter oxydans. La temperatura de fermentacin suele ser entre 26 a 29 grados centgrados. Se debe mantener gran cantidad de oxigeno disuelto mediante la adicin de aire. 8 Almacenamiento y envejecimiento; en esta etapa el vinagre se almacena en barriles o tanques y de deja all por espacio de un ao. Este proceso mejora el sabor del vinagre y aumenta la claridad del mismo. Los tanques o barriles deben llenarse completamente para evitar la presencia de oxigeno, pues las bacterias podran degradar el acido por oxidacin. 9Clarificacin; a fin de conseguir un producto cristalino son partculas de sedimentacin, se lleva a cabo la clarificacin, que puede ser por filtracin o por sedimentacin. Como agentes clarificantes se emplean casena, bentonita, carbn activado. De acuerdo con Salazar (1999), el mejor tratamiento con Bentonita se obtiene con 0.3%; as mismo recomienda este tratamiento, quien dice que para lquidos muy oscuros se puede emplear hasta 0.4%. 10 Estabilizacin; consiste en detener la actividad de la bacteria actica, a fin de evitar que se vuelva a desarrollar y transforme el acido actico en agua anhdrido carbnico. Este



tratamiento puede ser por medio de una pasterizacin (recomendable si se tiene un tratamiento de calor por medio de un intercambiador) o la adicin de sustancias como el Metabisulfito de Sodio, recomendable en una dosis de 70mg/L y la sal que se usa en la proporcin de 1gr/L. El flujo de operaciones siguiente se resume la secuencia de operaciones. B. Mtodos de Elaboracin Todos los procedimientos de obtencin de vinagre tratan de conjugar el desarrollo de las bacterias, temperaturas y oxigeno para obtener el mayor grado de transformacin al mnimo costo. Algunos mtodos de fabricacin lo hacen con lquido fijo, otros con lquido en movimiento. Bsicamente podemos diferenciar mtodos de elaboracin lentos o mtodos rpidos. Mtodo lento (Mtodo Orlens), la elaboracin se lleva a cabo en barriles 200 litros de cap. Aprox. que disponen de orificios superiores para la entrada de aire. El procedimiento se inicia llenando 1/3 de la capacidad del tanque con vinagre de buena calidad, al que se le van adicionando cantidades de vino, entre 10 y 15 litros durante un mes. Al cabo de unas 5 semanas se extraen 20 litros de vinagre obtenido, sustituyndolo por otro tanto de vino nuevo, repitindose de esta forma el proceso. Las bacterias forman una pelcula en la parte superior, que con el tiempo se hace gruesa y gelatinosa. El vinagre obtenido por este procedimiento es de buena calidad, aunque costoso por los volmenes de produccin obtenidos y la cantidad de barriles requeridos para una produccin media (Lpez, 1994).





Mtodo rpido (acetificadores), se lleva a cabo en toneles verticales, de altura y espesor variable llenos de material de relleno por lo general de virutas de madera de haya pasando por estos acetificadores, el alcohol del mosto es oxidado, gracias a la actividad de las bacterias acticas que se desarrollan en gran cantidad en los materiales de relleno, y se transforman en acido actico; el mosto fluye por la parte baja de los acetificadores en forma de vinagre acabado.



4. ELABORACIN DE VINAGRE DE FRUTA 4.1. Obtencin de bebida alcohlica: 1SELECCIN Y ACONDICIONAMIENTO DE MATERIA PRIMA Peso bruto de materia prima: 900gr Peso de materia prima seleccionada y acondicionada: 850gr 2 EXTRACCIN DE JUGO (MOSTO) Mosto obtenido: 700mL 3EVALUACIN Y CORRECCIN DEL MOSTO pH. Inicial: 4.04 Brix Inicial: 16.5 4INOCULACIN DE LEVADURAS Final: 3.75 Final: 17

MACHACUAY CORDOVA SANTIAGOPgina 10 de 13 Agroindustrial

VII Semestre de Ing.


Pesamos 0.7 gramos de levadura y lo reactivamos con H2O destilada a 30C. 5FERMENTACIN CONTROL DE FERMENTACIN Control/D a Densidad( g/L) Brix a 30C 1 17 2 12 3 8 4 5 5 4 6 4 7 0.97 9 4

6TRASVASE Y ACONDICIONAMIENTO DEL MOSTO ALCOHLICO Peso del mosto alcohlico: 650g Temperatura: 30C Grado alcohlico: 11.5 G. L. pH: 4 7INOCULACIN DE ACETOBACTER Extraer con una pipeta vinagre puro e inocular 4 gotas en el vino contenido en la mama juana 8FERMENTACIN ACTICA Determinacin de la acidez actica: Tomar 10mL de vinagre con una pipeta. Colocar en un erlemeyer y adicionar de 20 30mL de agua destilada. Adicionar de 2 3 gotas de fenolftaleina. Titular con NaOH 0.1N, hasta color rosado tenue y registrar el gasto. Calculo de acidez actica: % acidez actica = G x N x m. e. x 100 10 % acidez actica = 25mL x 0.1 x 0.06 x 100 10ml % acidez actica = 1.5 gramos por litro Donde: G = gasto de NaOH 0.1N (mL) N = Normalidad del NaOH (0.1) m. e. = mili equivalentes de cido actico (0.06) CONTROL DE FERMENTACIN ACTICA




Control/D a Densidad( g/L) Temperat ura Control/D a Densidad( g/L) Temperat ura 5. CUESTIONARIO

3 30 3 27

7 30 7 31

10 30 10

14 30 14

17 30 17

21 30 21

24 30 24

a) Qu entiende por fermentaciones lctica y alcohlica? Se llama fermentacin aun conjunto de rutas metablicas mediante las cuales los organismos obtienen energa por la oxidacin incompleta de compuestos orgnicos. Los electrones liberados en esta oxidacin no son llevados al oxigeno molecular (tal como ocurre en la respiracin oxidativa), sino que son aceptados por un compuesto orgnico que es el final de la fermentacin. Por lo tanto el NADH+H generado en la va glicolitica se reoxidan en la fermentacin. As la oxidacin de la materia orgnica no es completa (no se transforma totalmente en materia inorgnica) y el rendimiento energtico es bajo. El combustible que con mas frecuencia se utiliza son los azucares, pero pueden ser utilizados otros compuestos orgnicos. La fermentacin lctica, el producto final que se obtiene es acido lctico (fermentacin homolctica), unido en ocasiones a otros compuestos (heterolctica). La realizan ciertas bacterias, como las del genero Lactobacillus (utilizadas para la obtencin de yogurt y queso). Tambin las clulas musculares cuando el aporte de oxigeno es insuficiente, producen fermentacin lctica. En ella el acido pirvico obtenido de la gliclisis se reduce a cido lctico al tiempo que el NADH + H (que se haba producido en la gliclisis) se oxida a NAD. CH3 CO COOH + NADH + H CH3 CHOH COOH + NAD La fermentacin alcohlica, el producto final es alcohol etlico. La realizan ciertas levaduras (Sacharomyces) utilizadas para fabricar gran variedad de bebidas alcohlicas (vino, cerveza, etc.) a partir de diversos azucares (de la uva, de cereales, etc.). En esta fermentacin, el acido pirvico sufre descarboxilacin, formando etanal, y posteriormente, este aldehdo se reduce a etanol, el tiempo que el NADH + H (que se haba producido en la gliclisis) se oxida a NAD. CH3 CO COOH CH3 CHOH + CO2




CH3 CHO + NADH + H

CH3 CH2OH NAD

b) Razone el rendimiento energtico, en forma de nmero de molculas de ATP, producido por la degradacin total de una molcula de glucosa. La oxidacin completa de la glucosa se inicia con la gluclisis en el citoplasma y acaba en el transporte de electrones en la mitocondria. Mientras estas vas, la glucosa se degrada completamente a CO2, y se obtienen 36 molculas de ATP: Balance de la degradacin total de una molcula de glucosa: Gluclisis 8 ATP, Piruvato 6 ATP, Ciclo de Krebs y cadena respiratoria 24 ATP. En total suman 36 ATP. c) Identifique las sustancias sealadas con nmeros en la figura siguiente: 1. CO2 se obtiene por descarboxilacin en dos reacciones del ciclo de Krebs; es expulsado fuera de la clula. 2. ADP (adenosin 5 difosfato). Se obtiene de la hidrlisis del ATP en reacciones endergnicas. 3. ATP (adenosin 5 trifosfato). Se sintetiza gracias a los complejos ATP sintetasa mitocondriales, a partir del ADP + P utilizando la energa liberada en el transporte de electrones a lo largo de la cadena respiratoria. A este proceso se le denomina fosforilacin oxidativa. 4. O2 es la molcula aceptora final de los electrones y protones cedidos por los coenzimas reducidos (NADH + H y FADH2), que se han obtenido en las oxidaciones que se producen en el ciclo de Krebs. 5. H2O es la molcula que se obtiene al reducirse el oxigeno molecular. 6. BIBLIOGRAFA SALAZAR, J., 1999 Obtencin de vinagre a partir de la caa de azcar (Saccharum officinarum). Tesis de Grado U. N. A. L. M., Lima Per. HATTA, B. 2003 Elaboracin de vinos y vinagres de frutas U. N. A. L. M. M. HATTA, B. Curso Elaboracin de vinos y vinagres U. N. A. L.

VANACLOCHA, A. REQUENA, J. 1999 Procesos de Conservacin de Alimentos. Ediciones Mundi Prensa, Espaa, 1999. VOGT, E. 1986 El vino, Obtencin, Elaboracin y Anlisis. Editorial Acribia. Zaragoza Espaa.



fermentacion acetica

Documents