métodos de elaboración de vinagre
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Mtodos de Elaboracin de Vinagre
En general, existen en el mercado dos tipos de vinagres de calidad. El
primero se obtiene como producto de la fermentacin o acetificacin con cultivo
superficial, las bacterias acticas se encuentran en contacto directo con
oxgeno gaseoso, situadas bien en la interfase lquido/gas o bien fijadas a
soportes de materiales tales como virutas, elaborndose as la mayora de los
vinagres tradicionales. El segundo tipo se elabora por la acetificacin o
fermentacin con cultivo sumergido, donde las bacterias acticas estn
sumergidas libremente en el seno del lquido a fermentar, en el que
constantemente se introduce aire, (solo o enriquecido con oxgeno), en
condiciones que permitan la mxima transferencia posible desde la fasegaseosa a la fase lquida. As se obtienen de forma rpida los vinagres
comerciales actuales de menor precio.
El vinagre de vino, se produce en los pases mediterrneos de forma
mayoritaria en biorreactores y con cultivo sumergido, que puede despus
envejecerse o no en madera. Los mtodos tradicionales, lentos, con cultivo
superficial se llevan a cabo en toneles de madera de diferente capacidad ysuponen un menor volumen de produccin (Garcia-Parrilla et al., 1998).
Mtodos tradicionales de acetificacin con cultivosuperficial
A continuacin se detallan los mtodos de acetificacin con cultivo
superficial que se han utilizado a lo largo del tiempo.
Mtodo de Orlens
Es uno de los mtodos ms antiguos para fabricar vinagres. Emplea
toneles de aproximadamente 250 - 300 litros de capacidad, que se colocan
tumbados en filas horizontales y superpuestas, provistos de 2 agujeros de
aproximadamente 5 cm en cada extremo de los fondos de cada barril a 2/3 de
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la altura del fondo, que se rellenan con estopa para evitar la entrada de las
moscas del vinagre, pero que dejan pasar aire (Figura 1).
Figura 1. Pilas de botas para la acetificacin en una fbrica de vinagre por el mtodo
de Orlens.
Adems, en el lateral superior se hace otro orificio que se tapa con un
tapn de corcho por donde penetra un tubo de vidrio, recto, que llega casihasta el fondo del lquido permitiendo renovar el sustrato sin alterar el velo
bacteriano situado en la superficie (Figura 2). Se trata de un procedimiento
esttico donde el lquido a acetificar es una mezcla de vino de bajo grado
alcohlico con un 20% de vinagre turbio. Los rendimientos de la transformacin
de etanol en actico son bajos y el proceso dura de 8 a 10 das una vez
comenzada la acetificacin.
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Embudo cubierto de gasa
Orificio deobservacin
Grifo
Indicadorde nivel
Entrada de airecubierta con gasa
Orificio tapadocon algodn
Figura 2. Acetificacin por el mtodo de Orlens (Adams, 1980).
Se comienza aadiendo 60 litros de un excelente vinagre. Despus de
ocho das se adicionan unos 12 litros del vino, que se transforma en vinagre, es
decir, una quinta parte del volumen de vinagre. Inmediatamente, se inocula el
tonel con un cultivo de un tonel vinagrero en marcha normal o, en su defecto,de una telilla especialmente criada. Esta operacin se lleva acabo con una
varilla de vidrio recta. Se tapa el tonel con el tapn provisto de un tubo. Se
mantienen en locales a temperaturas de 2025C, y al cabo de 8 das se
aaden poco a poco y por el tubo recto de vidrio, otros 12 litros de vino o
piqueta; estas adiciones se reiteran cada 8 das hasta que el lquido llegue casi
al borde inferior del orificio de entrada de aire, quedando entonces en marcha
normal el tonel vinagrero. A partir de este momento, semanalmente se sacanpor el tubo de nivel unos 12 litros de vinagre ya hecho, que se sustituyen por
otros 12 litros de vino o piqueta, continundose as indefinidamente la
elaboracin. El plazo de una semana entre cada adicin no es matemtico y
depende de la temperatura, de la clase y capacidad de las bacterias
acetificantes y del grado alcohlico y composicin del vino o piqueta. Pero en
cualquier caso, para obtener 12 litros de vinagre es necesario esperar 7
semanas (Xandri, 1977).
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Mtodo Luxemburgus
El fundamento de este mtodo y su diferencia fundamental con el
mtodo de Orlens estriba en emplear virutas de haya que peridicamente
quedan sumergidas en el lquido que est acetificndose. As se consigue
aumentar la superficie de acetificacin de la bacteria y mejorar la transferencia
de oxgeno, por lo que aumenta la velocidad de acetificacin.
La cuba giratoria ms elemental (Figura 3) se prepara con un orificio
grande en el centro de uno de los fondos, para procurar la entrada de aire. En
uno de los costados de esta cuba, en la parte ms alejada de la abertura, se
practica un orificio estrecho, que puede obturarse con un tapn; es una canilla
de madera o vidrio para vaciado del envase. El tonel est dividido en dos
partes desiguales por un falso fondo, agujereado, con numerosos y finos
orificios. La parte menor del tonel est llena de virutas de haya. En este
compartimento penetra un largo termmetro para controlar la temperatura,
aspecto muy interesante para todo mtodo rpido o semirrpido. Se obtienen
cantidades de vinagre, que pueden llegar como mximo, cada cuarenta y ocho
horas, a la cuarta parte del contenido de un tonel. El vinagre elaborado, que se
extrae de las cubas, se sustituye por porciones iguales de vino, continuando la
elaboracin indefinidamente, salvo accidente (Xandri, 1977).
Figura 3. Cuba rotatoria del mtodo Luxemburgus.
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Se emplean toneles o generadores verticales de encina con doble fondo
(Figura 4). Sobre el primero, agujereado, se colocan una serie de capas de
virutas de madera de haya, impregnadas de vinagre de buena calidad. Sobre el
borde superior lleva un diafragma perforado, con los orificios obturados con
algodn.
Al pasar el vino por el diafragma, burbujea aire que existe entre las
virutas. El vinagre se extrae por la parte inferior. Se pueden emplear barriles de
roble giratorios, parcialmente llenos de virutas, consiguindose as una mejor
aireacin. Las ventajas que se destacan de este proceso son la regulacin de
oxgeno y su uso para la produccin continua de vinagre.
El vinagre obtenido con el mtodo de cultivo superficial tiene el aroma y
el gusto propio de la lentitud de la acetificacin que se ve favorecido por el
simultneo envejecimiento (Llaguno y Polo, 1991).
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Figura 4. Esquema de un generador vertical, para la produccin de vinagres vnicos.
Los principales inconvenientes de los mtodos de acetificacin en cultivo
superficial que emplean las virutas como soporte son:
- Acumulacin de bacterias muertas sobre las virutas (debido a falta
de aireacin o aumentos de temperaturas).
- Desarrollo de bacterias productoras de celulosa (Acetobacter
xylinum).
- La infeccin por angululas (pequeos nematodos) que son
imposibles de combatir una vez que se desarrollan.
- Aumentos de temperatura difcilmente controlables, prdidas de
alcohol por evaporacin en la corriente ascendente de aire
caliente, con bajada del rendimiento.
- Necesidad de gran espacio (generadores de relleno).
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Mtodos de obtencin de vinagres artesanales de alta calidad
Entre los vinagres artesanales producidos por fermentacin con cultivo
superficial con denominacin de origen y reconocimiento internacional
destacan el Aceto Balsmico Tradicionale de la ciudad italiana de Mdena y
el no menos prestigioso Vinagre de Jerez.
El Vinagre de Jerez
El vinagre de Jerez es el obtenido exclusivamente de vinos procedentes
de las variedades de uvas cultivadas en la zona de produccin de la
Denominacin de Origen Jerez-Xrs-Sherry y manzanilla Sanlcar de
Barrameda, consideradas aptas para la produccin de los vinos amparados
por la misma y que posean una graduacin alcohlica mnima de 9.5 y una
acidez total mnima de 2.5 g/L expresada en tartrico (Consejera de
Agricultura y Pesca, 2000).
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El vinagre de Jerez se envejece bien mediante un sistema esttico de
aadas, bien mediante un sistema dinmico caracterstico y peculiar de
criaderas y solera. Este ltimo es el ms difundido y generalizado. En este
proceso de elaboracin de vinagre ocurre simultneamente el proceso de
acetificacin y de envejecimiento. El sistema de criaderas y solera est
compuesto por una serie indeterminada de botas, usualmente de roble
americano, agrupadas en filas horizontales o escalas cuyo nmero puede
oscilar (en el caso del vinagre) entre tres y cinco (Figura 5). La escala que est
a ras del suelo recibe el nombre de solera, sobre ella se encuentra la primera
criadera, sobre la cual se sita la segunda y as sucesivamente. La edad del
vinagre que contienen las botas aumenta conforme descendemos en elsistema, siendo la solera la de mayor envejecimiento.
Vinificacin
Crianza estatica Crianza dinmica
1 Ao
2 Aos
3 Aos
4 Aos
MOSTO
Vino
Sobretabla
3 CRIADERA
2 CRIADERA
SOLERA
UV A
Una sola saca al ao.
No se mezclan vinos de ditintas aadas
Tres o cuatro sacas al ao.
Se mezclan vinos de distintos criaderas.
Figura 5. Sistemas de soleras
El vinagre acabado se obtiene de la solera, no pudiendo exceder la
cantidad que se saca de la bota en un tercio del contenido de la misma. Esta
cantidad se repone con el contenido de la primera criadera. sta a su vez se
nutre del de la segunda y as sucesivamente, ingresando el sustrato de partida
en el sistema por la criadera superior. Estas operaciones se llaman sacas y
rocos. La periodicidad con la que se efectan es variable segn la bodega enla que se realicen. El vinagre que se saca de una escala se reparte entre las
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botas de la escala inferior. Dado el nmero de botas de un sistema de soleras y
la periodicidad de la saca, se tiene una gran homogeneizacin en todo el
sistema. Adems la aireacin del proceso es relativamente mayor en
comparacin con el sistema esttico. Considerando las caractersticas de este
peculiar envejecimiento es imposible determinar la edad exacta de un vinagre,
y se habla de una edad media aproximada.
El sustrato de partida para elaboracin de vinagre puede ser mosto del
ao no alcoholizado o bien vinos que han sufrido una crianza biolgica mnima
de dos aos.
Vinagre Balsmico de Mdena
En el ao 1986 el vinagre balsmico tradicional de la regin de Mdena y
Regio Emilia fue reconocido como un producto de una regin especfica,
terminologa equivalente a un producto con Denominacin de Origen (Ley N
93,1986).
La materia prima para la fermentacin consiste en mosto de la uva local,variedad Trebbiano, que se concentra por calentamiento hasta al menos un
tercio de su volumen inicial, mediante ebullicin suave, lo que producir la
eliminacin de la flora espontnea y un incremento del 30% del contenido en
azcares. La fermentacin se lleva a cabo mediante un proceso lento,
tradicional a lo largo del cual se emplean madera de diferentes tipos y tamaos
(Seidemann, 1996). El mosto concentrado es fermentado por levaduras
osmfilas pertenecientes al gnero Zygosaccharomyces. Simultneamente lasbacterias acticas metabolizan el etanol a cido actico.
El vinagre terminado despus de un proceso que dura varios aos, se
extrae del ltimo barril de la serie siendo de madera de moral o morera y de 20
litros de volumen, que se rellena de vinagre procedente del anterior, de 30 litros
construido en madera de fresno, que a su vez se rellena de otro de 40 litros de
capacidad y madera de cerezo. El ltimo barril de la serie, es de madera de
castao de 50 litros que recibe el vinagre de un barril de 60 litros de capacidad
construido en madera de roble y al que se aade mosto de uva concentrado
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hasta completar el volumen extrado (Figura 6). La porosidad de cada tipo de
madera y la entrada de oxigeno que permite, influye tanto en el desarrollo de la
acetificacin como en el aroma y color del vinagre obtenido. Los perodos de
tiempo de envejecimiento son de al menos 12 aos (Pleissi et al., 1989;
Stacchini et al., 1990; Turtura y Bortoloti, 1991; Giudici et al.,1992). El producto
resultante es un lquido marrn oscuro, de aspecto siruposo, con sabor
agridulce.
Existen dos categoras comerciales de vinagre balsmico en el mercado:
Aceto Balsamico Tradizionale di Mdena (doce aos de envejecimiento) y
Aceto Balsmico di Modena. La diferencia ms importante entre el vinagre de
vino y el Aceto Balsamico Tradizionale di Mdena (ABTM) est ligada a los
microorganismos involucrados en el proceso biolgico. En el ABTM, la
fermentacin alcohlica del mosto calentado y concentrado es incompleta,
superndose con dificultad los 7 alcohlicos; por tanto, los azcares estn
siempre presentes en gran cantidad en la masa fermentativa base para la
produccin de ste. De este modo, en la produccin del aceto balsmico tiene
lugar de forma simultnea la fermentacin del azcar y del etanol (Chiavaro et
al., 1998). Por el contrario, en el vinagre de vino se da un proceso fermentativo
en dos etapas bien definidas: fermentacin alcohlica (Saccharomyces) y
oxidacin actica (Acetobacter).
Figura 6. Elaboracin de Vinagre Balsmico de Mdena (Italia) (Bergonzini, 1979).
Mtodos de acetificacin con cultivo sumergido
Se entiende por fermentacin sumergida aquella en la que no se utiliza
material poroso o soporte, sino que se hacen circular pequeas burbujas de
aire a travs de la biomasa, con lo que se favorece el proceso fermentativo.
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Emplea toneles de madera o tanques acero inoxidable quedando siempre una
parte del vinagre de la operacin anterior como inculo para iniciar el ciclo
siguiente. Se llena con el vino, y se introduce posteriormente una fuerte
corriente de aire. La acetificacin es muy rpida. Este proceso se utiliza
ampliamente utilizado en la actualidad. Los rendimientos de la transformacin
del alcohol en cido actico (hasta el 94%) resultan ser muy elevados. La
velocidad a la que se desarrolla el proceso es mayor (25-30 horas), as como la
uniformidad del producto y, sobre todo, se puede lograr la acetificacin de
iguales volmenes de alcohol en mucho menor volumen de instalacin, con el
consiguiente ahorro de espacio. Se puede trabajar con dispositivos automticos
que no slo regulen el control de la aireacin, sino tambin los ciclos de carga y
descarga (Llaguno, 1991a).
Modelos Frings
En 1878, Heinrich Frings fund en Aquisgrn una sociedad productora
de vinagre, que ms tarde, en 1950, incorpora las patentes de invencin
resultantes de la investigacin del proceso de fermentacin sumergida,
alcanzando un alto grado de desarrollo. Naci as el Acetator Frings, base de la
biotecnologa vinagrera actual.
A partir de las investigaciones de Hromatka y Ebner (1949), en los aos
40 fue construido el ACETATOR FRINGS (Figura 7) que se mantiene
funcionando, con algunas modificaciones, en gran parte de las industrias
vinagreras actuales y en el que se elabora la mayor parte de la produccin.
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Figura 7.Acetator Frings en acero inoxidable
A, bomba de carga; B, aireador y motor; C, dispositivo paradeterminacin de alcohol residual; D, vlvula entrada aguarefrigeracin; E, termostato reguladora ; F, rotmetro; G, serpentn derefrigeracin; H, entrada de aire; I, salida de gases; J, dispositivoantiespuma
El fundamento es la presencia de cultivo sumergido en el seno dellquido a acetificar, que se satura constantemente de pequeas burbujas de
aire. Una mayor poblacin bacteriana as como la disponibilidad de oxgeno por
los microorganismos permiten obtener un mayor rendimiento de la
transformacin de etanol en cido actico (del 94%) y una mayor velocidad del
proceso (25-30 horas). Este procedimiento requiere la estricta vigilancia de tres
parmetros: la temperatura, la presin parcial de oxgeno y los ciclos de carga
y descarga.
La bacteria actica es viable entre 28-33C, pero la velocidad de
fermentacin vara en funcin de la temperatura. La temperatura de la
fermentacin debe estar comprendida dentro del intervalo entre 30-31C
(Ormaechea, 1991) que es la temperatura ptima para obtener un mayor
rendimiento. Es obvio que la oxidacin de etanol a cido actico es una
reaccin exotrmica que puede producir alrededor de 8.4 MJ por cada litro de
etanol que se oxida (Adams, 1985) elevando la temperatura del depsito. Por
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otra parte, cuando la temperatura es elevada aumentan las prdidas de alcohol
y productos voltiles y, en menor cuanta, de cido actico, pero quizs lo ms
importante, es que puede ocurrir la parada del proceso por la muerte de
bacterias.
Un elevado suministro de aire puede causar el fenmeno de
sobreoxidacin y arrastre de los componentes voltiles y, por otro lado, su
carencia puede paralizar la acetificacin dado el carcter aerobio de las
bacterias acticas. Adems de la cantidad de aire, se ha de tener en cuenta su
calidad y pureza, ya que las bacterias acticas son sensibles a los
contaminantes de este.
Todos los parmetros estn interrelacionados en la acetificacin; el
etanol no debe llegar a agotarse totalmente ya que las bacterias acticas
mueren rpidamente y se pierde el cultivo. Por ello en este tipo de sistema de
produccin de vinagre se suele llevar a cabo la acetificacin de forma
discontinua realizndose ciclos de descarga-carga. As se impide que las
bacterias acticas metabolicen el cido actico formado convirtindolo en CO2
y agua. Se descarga aproximadamente el 40-45% del volumen de lquido, que
se repone con nueva materia prima suministrndole sustrato a la bacteria. Por
eso, se puede trabajar de forma automatizada con dispositivos que regulen el
control de la temperatura y de la aireacin, as como los ciclos de carga y
descarga. El acetificador est constituido por un depsito de acero inoxidable
de capacidad entre 100 y 300 HL. Los conductos estn rodeados por un
intercambiador de calor de agua para disipar el calor producido en el proceso y
mantener la temperatura a 30C (Ormaechea, 1991).
Para evitar las prdidas de compuestos voltiles se ha desarrollado un
sistema cerrado (Cantero et al., 1996), mejorando sensiblemente los resultados
del proceso fermentativo. El fermentador consta de un sistema de recirculacin
de aire y un sistema de control automatizado que inyecta oxgeno en dicha
corriente a medida que ste es consumido por la biomasa. Se alcanzan as
rendimientos cercanos al 100% (Gmez et al., 1993).
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ANLISIS DEL VINAGRE
Acidez Total
Dada la elevada acidez del vinagre, deber realizarse previamente una dilucin, para esto se
toman 10,0mL de vinagre que se colocan en un matraz aforado de 100mL enrasando con agua destilada,se agita bien obtenindose una solucin al 10%. Luego se toman 10,0mL de esta solucin, se colocan en
un erlenmeyer, se agregan 2 a 3 gotas de fenolftalena y se valora con NaOH N/10 obtenindose un
gasto G.
COOH-CH3PM = 60 g/mol Peq= 60 g/eq
Un litro de solucin N/10 tiene 6 g de c. actico
1000mL de NaOH N/10 -------- 6 g de c. actico
G -------- x
x = G x 61000
G x 6 --------- 1mL de vinagre
1000
x --------- 100mL de vinagre
x = 100 x G x 6 = G x 0,6 grado actico
1000 x 1
Alcohol
Se trabaja de la misma forma que en la determinacin de alcohol en vino, pero para obviar el
problema de la baja concentracin en alcohol se recoge la mitad del lquido que se lleva a destilacin.
Para esto se colocan 200mL de vinagre, exactamente medidos, en un baln de 500mL, neutralizando la
acidez con soda concentrada la cual puede contener tanino para evitar la proyeccin de espuma,
pudiendo observarse el punto de neutralizacin con papel de tornasol. Esto se lleva a destilacin
recogindose 100mL, se enrasa con agua destilada y se mide el alcohol, dividindose el resultado
obtenido por 2 ya que el alcohol contenido en los 200mL de vinagre est concentrado en la mitad del
volumen.
Azcar reductor
En esta determinacin se presenta el inconveniente de la alta acidez del vinagre, la cual
perjudicara la reaccin al producirse la misma en un medio alcalino, ya sea utilizando el mtodo de
Licor de Fehling o de ferricianuro de potasio.
Para determinar el azcar reductor se toma una determinada cantidad del mismo exactamente
medidos, por ejemplo 100mL, esta se coloca en una cpsula de porcelana y se lleva a ebullicin hasta reducir
el volumen a la tercera parte, momento en el cual se considera que el actico se ha perdido. Se deja enfriar el
contenido de la cpsula y se pasa al mismo matraz en el cual se midi reconstituyendo el volumen con agua
destilada.
Se agita bien, se pasa a un vaso de bohemia, se agrega carbn decolorante, se filtra y luego se
determina el azcar reductor por cualquiera de los dos mtodos obtenindose un gasto G con el que se
realizan los clculos.