FERMENTACI ON ACETI CAI ntroducción La producción de ácido acético a partir de líquidos alcohólicos ha sido conocida desde hace tanto tiempo como la producción de vino (unos 10.000 años). Los romanos y los griegos, que utilizaban el vinagre diluido como bebida refrescante, producían 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 película de bacterias sobre la superficie del vino. En el siglo XIX se modificaron los procesos en superficie hacia métodos más rápidos. Uno de éstos, el proceso del generador de goteo se utiliza todavía en la actualidad debido al mejor sabor en los productos que se obtienen La fermentación acética es la fermentación bacteriana por sheranater, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el Agua en ácido acético que se encuentra en pocas proporciones en el vinagre. La fermentación acética del vino proporciona el vinagre debido a un exceso de oxígeno y es considerado uno de los fallos del vino. La fermentación acética es un área de estudio dentro de la cimología. Generalidades La fermentación acética consiste en la oxidación bioquímica del etanol contenido en un sustrato alcohólico mediante la actuación de bacterias acéticas del género Acetobacter y Micoderma aceti fundamentalmente. La oxidación del etanol se realiza en dos etapas: en la primera el etanol se oxida a acetaldehído y en la segunda el acetaldehído a acido acético. El ataque del alcohol se produce en aerobiosis (presencia de oxígeno), la transformación global producida puede resumirse así: Teóricamente se deduce que de cada gramo de alcohol, se obtiene 1.30 gramos de acido acético, necesitándose 2.35 litros de aire en la transformación. En la practica se obtienen resultados menos eficientes 1.15 gramos de acido acético, en condiciones optimas de aireación y nutrientes suficientes. Como en todo proceso bioquímico, en la Fermentación acética– según el medio, el sustrato y los agentes de fermentación que contribuyen a la formación del aroma – se forman otros productos. Entre estos compuestos se tienen: acetato de etilo, butanol, isopropanol, compuestos intermedios de acetaldehído, ácidos orgánicos como el ácido málico y el cítrico, principalmente. Los microorganismos que se utilizan en la fermentación acética del vinagre requieren gran cantidad de oxígeno. Fermentadores especializados para el vinagre (conocidos en ingles como “Acetators”) están diseñados para proveer grandes cantidades de aire en el medio líquido de fermentación y distribuirlo de forma uniforme. Estos fermentadores también proveen sistemas de control de temperatura que remueven el calor que se produce de las reacciones catabólicas del proceso Características La formación de ácido acético (CH3COOH) resulta de la oxidación de un alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxígeno del aire. Estas bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. El Acetobacter es de particular importancia comercialmente, debido: Son usadas en la producción de vinagre (intencionalmente convirtiendo el etanol del vino en ácido acético) Pueden destruir vino al infectarse para producir excesivas cantidades de acético o acetato etílico, haciéndolo impalatable. El ácido acético también es mejor conocido como ácido metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). ¿Que es Vinagre? El vinagre, cuyo significado se deriva del latín vinum acre (vino agrio) es un líquido proveniente de la fermentación acética del vino proveniente de frutas como la uva, manzana, naranja, banano entre otras. Puede ser empleado en la cocina como acentuador del sabor, ablandador de carne, agente medicinal, conservador natural de alimentos y agente de limpieza. Elaboración de Vinagre Para la obtención de vinagre se necesita un sustrato alcohólico (Alcohol etílico, vino, sidra y cualquier bebida alcohólica de frutas o materias amiláceas) además de nutrientes necesarios para el desarrollo de las bacterias, bacterias acéticas y oxigeno, todo ello dentro de parámetros óptimos determinados. Sustrato → Concentración de Alcohol. La concentración apropiada es de 6a 8% con una tolerancia de hasta 12%; un exceso de alcohol dificulta la formación de la capa gelatinosa de bacteria la fermentación es incompleta. Por otro lado, el empleo de concentraciones demasiado bajas puede producir perdida de vinagre, pues a las concentraciones inferiores de 1 – 2% los esteres y el ácido acético se oxida con una pérdida de aroma, sabor y rendimiento de la fermentación. → Acidez inicial. Para inhibir el desarrollo de las bacterias perjudiciales y suministrar los tipos adecuados para la inoculación. Se debe ajustar a 3 – 3.5% añadiendo una cantidad de sustrato alcohólico suficiente como para que el vinagre tenga una acidez final de 6%. Proceso → Temperatura, la óptima oscila entre 26 y 28ºC a 10ºC la acetificación es lenta, a 44 se detiene y a 55 muere la mayoría de fermentos. → Aireación, dado que es un proceso de aireación, el éxitodependerá en gran parte de la presencia de cantidad suficiente de oxigeno. → pH, el pH optimo para el desarrollo de bacterias acéticas es de 4.5 MATERI ALES Y MÉTODOS Uva (la cantidad va depender del tipo de envase y su capacidad) Acido cítrico (200gr) Bicarbonato de Na (200gr) Soluciones buffer (de los dos tipos) Levadura seca (Sacharomyces cereviciae) Azúcar rubia (1/2 kilogramo) Tanque de fermentación (botella de vidrio “mama juana”, mangueras, mangueras quirúrgicas, corcho y vaso de vidrio) Densímetro Termómetro Vinagre (10mL) METODOLOGÍ A. El procedimiento general para hacer vinagre a partir de frutas es el siguiente: 1. Materia prima, selección y acondicionamiento; la materia prima a procesar debe ser apropiada para lograr un buen proceso de fermentación alcohólica – madurez y estado físico adecuados. Las operaciones de acondicionamiento dependerán de las características de cada materia prima: pelado, trozado, etc. 2. Extracción del jugo de fruta, obtenido del mosto; operación mecánica que consiste en la molienda o trituración de la materia prima para la máxima obtención de jugo o mosto. 3. Acondicionamiento del mosto; con el fin de disponer un sustrato mas apropiado para una optima fermentación alcohólica se pueden llevar a cabo las siguientes operaciones: dilución, corrección de azucares, corrección de acidez, adición de nutrientes. Concentración de sacarosa 10 – 18 % PH: 3.5 – 4.0. Según Hatta en este rango de pH permite seleccionar la flora del mosto, desarrollándose solamente levaduras fermentativas. 4. Fermentación alcohólica; por la levadura Sacharomycescerevisiae. Esta fermentaci ón se suele hacer con cepas apropiadas para vino. La temperatura de fermentación suele ser entre 24 a 27ºC con temperaturas mayores a 30ºC puede ocurrir la fermentación por bacterias Adición de levaduras: según Hatta (1993), para utilizar levadura seca se tienen que seguir los siguientes pasos: - Reactivación de la levadura, se realiza disolviendo la levadura en un poco de agua hervida entibiada (30ºC) con un poco de azúcar, reposando por 10 minutos. - Preparación 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, dejándolo reposar en un sitio abrigado (25 – 30ºC) hasta que se vea producción de gas (burbujeo). - Finalmente se lleva a cabo la siembra en la cuba o tanque de fermentación. Según Hatta – 1988, citado por Salazar (1999), la concentración de levadura debe ser de 0.1% (1gr. Por litro de mosto).La fermentación alcohólica debe ser controlada mediante la medición de la densidad y de la temperatura. El control de la densidad nos indica como se va transformando el azúcar 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 y25ºC. Si la temperatura sobrepasa los 30ºC puede ocurrir la fermentación por bacterias. Bazuqueos y remontados, durante el proceso fermentativo interesa la aireación moderada de los mostos; para ayudar ala proliferación de las levaduras, y también a la automatización de la fermentación en toda la masa. El bazuqueo es la remoción de la masa con acción de una paleta de madera o bazuca. El remontado es el trasvase del mosto inferior a la parte superior por medio de la bomba. 5. Descube; consiste en separar la parte sólida de la líquida. 6. Trasiego; consiste en separar el vino de los sólidos precipitados en el fondo del depósito. 7. Fermentación acética; por Acetobacter aceti u otro microorganismo. Aunque existe gran variedad de microorganismos que producen acido acético, 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 fermentación suele ser entre 26 a 29grados centígrados. Se debe mantener gran cantidad de oxigeno disuelto mediante la adición de aire. 8. Almacenamiento y envejecimiento; en esta etapa el vinagre se almacena en barriles o tanques y de deja allí por espacio de un año. 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 podrían degradar el acido por oxidación. 9. Clarificación; a fin de conseguir un producto cristalino son partículas de sedimentación, se lleva a cabo la clarificación, que puede ser por filtración o por sedimentación. Como agentes clarificantes se emplean caseína, bentonita, carbón activado. De acuerdo con Salazar (1999), el mejor tratamiento con Bentonita se obtiene con 0.3%; así mismo recomienda este tratamiento, quien dice que para líquidos muy oscuros se puede emplear hasta 0.4%. 10. Estabilización; consiste en detener la actividad de la bacteria acética, a fin de evitar que se vuelva a desarrollar y transforme el acido acético en agua anhídrido carbónico. Este tratamiento puede ser por medio de una pasterización (recomendable si se tiene un tratamiento de calor por medio de un intercambiador) o la adición de sustancias como el Metabisulfito de Sodio, recomendable en una dosis de 70mg/Ly la sal que se usa en la proporción de 1gr/L. El flujo de operaciones siguiente se resume la secuencia de operaciones. Métodos de Elaboración Todos los procedimientos de obtención de vinagre tratan de conjugar el desarrollo de las bacterias, temperaturas y oxigeno para obtener el mayor grado de transformación al mínimo costo. Algunos métodos de fabricación lo hacen con líquido fijo, otros con líquido en movimiento. Básicamente podemos diferenciar métodos de elaboración lentos o métodos rápidos. Método lento (Método Orleáns), la elaboración 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, entre10 y 15 litros durante un mes. Al cabo de unas 5 semanas se extraen 20 litros de vinagre obtenido, sustituyéndolo por otro tanto de vino nuevo, repitiéndose de esta forma el proceso. Las bacterias forman una película 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 volúmenes de producción obtenidos y la cantidad de barriles requeridos para una producción media Método rápido (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 acéticas que se desarrollan en gran cantidad en los materiales de relleno, y se transforman en acido acético; el mosto fluye por la parte baja de los acetificadores en forma de vinagre acabado Conclusiones Dentro de las características físicas, los tratamientos elaborados con método Órleans tradicional mostraron un color menos amarillo en respecto al índice de amarillez, a diferencia de los que se elaboraron con método Órleans modificado. El contenido de compuestos fenólicos fue mayor para los tratamientos con método Órleans tradicional a diferencia de los tratamientos elaborados con el método Órleans modificado. Recomendaciones Optimizar el método de fermentación acética Órleans tradicional adicionando agitación y mayor área superficial. Realizar siembras microbiológicas con medios RAE (Ácido acético- Etanol reforzado) y AE (Alcohol- Ácido acético) para crecimiento de bacterias acéticas. Realizar siembras microbiológicas para mohos y levaduras.