ASPECTOS CINETICOS ASOCIADOS AL PROCESO DE ELABORACION DE HIDROMIELES MONOFLORALES1,2 José Libardo Tapiero Cuellar;  1 Guillermo Salamanca Grosso  2 Germán Giraldo Giraldo  1 Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades  Fisicoquímicas de Alimentos. Universidad del Tolima. Ibagué Tolima Colombia.    2 Maestría en Química. Laboratorio Diseño de Nuevos Productos. Universidad del Quindío.  Armenia Quindío Colombia  Email: 
[email protected]  Introducción  .  Resultados  UNIVERSIDAD DEL TOLIMA  MELLITOPALINOLÓGICAS Y PROPIEDADES  FISICOQUÍMICAS DE ALIMENTOS  I N V E S T I G A C I O N E S    G R U P O   D E     Materiales y Métodos  En  cada  caso  se  determinaron  los  sólidos  solubles  totales,  pH,  sólidos  iónicos  solubles,  conductividad,  densidad  y  la  evolución  de  la  fracción  etanolica.  En  este  caso  se  empleo  un  alcoholímetro  (Varexa™)  de  escala 0-10 y 0-25 dado en grados Gay-Lussac  y  CO 2  por el método A.O.A.C.   La  hidromiel,  es  sin  lugar  a  dudas  la  bebida  fermentada  más  antigua  y  reconocida  en  las  diferentes  culturas  y  civilizaciones  humanas,  no  obstante  en  la  actualidad  el  mercado  está  restringido  solo  a  Europa  del  éste,  contiene  8%  -18%  (v  /  v)  de  etanol.  Su  valor  como  bebida  refrescante  y  como  tónico  para  la  salud  ha  hecho  posible  que  se  retomen  las  propiedades que se le atribuyeron en otro tiempo.                     La fermentación de miel se puede utilizar para producir diferentes variedades de hidromiel,  jerez, vino espumoso y vinos de fruta-miel y puede tener diferentes sabores dependiendo de  la  fuente  floral  y  tipo  de  miel  usada  en  la  elaboración  del  producto,  de  la  adición  de  aditivos y el tipo de levadura usada en el proceso. La composición de las mieles definen la  calidad  del  producto  final.  En  el  producto  se  reconocen  aun  propiedades  vigorizantes  debido  al  residual  de  azúcares  no  fermentados  y    a  la  fracción  de  etanol  presente  en  el  cuerpo  de  la  bebida,  la  presencia  de  antioxidantes  confieren  a  las  hidromieles  un  valor  especial que las posiciona en el mercado de productos con valor añadido.     A  pesar  del  reconocimiento  de  las  condiciones  necesarias  para  la  elaboración  de  hidromieles,  los  aspectos  tecnológicos  de  la  elaboración  han  abordado  el  problema  del   escalamiento.  No  obstante  los  aspectos  relacionados  con  la  cinética  del  proceso  se  desconocen;  las  falta  de  controles  y  monitoreo  del  proceso  fermentativo  trae  como  consecuencias falta de uniformidad en los productos finales, fermentaciones incompletas o  excesivas,  que  acompañan  aromas  y  sabores  desagradables.  El  objetivo  de  éste  trabajo  se  ha  centrado  en  la  optimización  de  hidromieles  monoflorales  de  Eucalipto,  Encenillo  y  Matarratón,  optimizando  la  proporción  de  agua,  miel  y  levadura,  operando  un  sistema  discontinuo (Batch) a temperatura ambiente. En el producto final se determinó la fracción  etanolica,  solidos  totales  y  solubles;  acidez  fija  y  volátil  ,    el  contenido  de    nitrógeno,  el  color (CIELab) y los atributos sensoriales de aspecto, aroma y sabor.   Materias primas Miel   Agua   Cultivo Cinética   Diseño Xss   Inoculo   °Brix.  XSt   ATi pH   °G Gas  Carbónico   Aspecto  Global ATf   tLat °Brx-final   24   0,7 - 1.0 - 1,S   24 ºG Vs t|empo Cpt|m|zar n|drom|e| Muestras: En el trabajo se usaron mieles monoflorales de Eucalipto (Encenillo (Weinnmania tomentosa) y  Matarratón  (apicultores  se  las  zonas  de  Villa  Nueva  (Casanare;  5o  16’  16.20’  LN;  71  59;  06.25’  LO);  Sotaquirá, (Boyacá; 5°46 !8 ! !LN; 73°15 !4 ! !LO) y Mariquita (Tolima; 5°15 !0.0 ! !LN; 74°55 !0 ! !LO).  Caracterizaciones:  En  la  valoración  de  la  miel  se  aplicaron  los  métodos  armonizados  de  análisis  de  mieles  para  los  parámetros  de  humedad  (Xw,  g/100g);  azucares  reductores  (XR  fructosa,  glucosa  y  sacarosa) g/100g, acidez me/Kg, total (AT,) lactónica (AL) y libre (AL); Hidroximetil furfural (HMF, mg/ Kg);  Color  (CIELab  y  Pfund);  actividad  de  agua  (aw)  Conductividad  eléctrica  (C.E.  mS/cm);  Índice  de  diastasas (ID) y estudio palinológico de verificación del origen floral.     Fermentaciones:  Se  usaron  tres  niveles  de  levadura  0.70,  1.00  y  1.50  g  /l  de  sustrato.  El  proceso  fermentativo  se  realizó  a  25  ºC  tras  la  evaluación  de  las  propiedades  fisicoquímicas  de  la  miel.  A  continuación se prepararon los mostos con un contenido medio de 24±0.5 °Brix. Se usaron reactores de 4  L. Se usó levadura comercial. En el estudio cinético se consideró el pH, acidez total (meq/l), conductividad  eléctrica (C.E; mS/cm), solidos solubles (Xs; g/100mL); solidos iónicos solubles totales TCD (ppm); y la  producción de dióxido de carbono se monitoreo usando sensor tipo Vernier TM   El contenido de humedad de las mieles usadas como materia prima para la elaboración de las  hidromieles,  están  en  el  rango  19.7  y  20.7%  p/p,  siendo  mayor  en  matarratón,  en  la  de  Encenillo (20.4); el pH y la acidez total presentan diferencias significativas entre sí, con 3.20  ± 0.05 ; 3.728 ± 0.02 y 4.02 ± 0.02 en Matarratón, eucalipto y Encenillo respectivamente. El  análisis  polínico  reveló  pólenes  dominantes  para  Eucalyptus  glóbulos  (>55%),  Weinnmania  tomentosa (>45%) y Gliricidia sepium (>56%).    Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos asociados a las  mieles monoflorales   usadas en la elaboración de hidromieles.   Las  levaduras  usadas  como  cultivo  estárter  requieren  un  proceso  de  adaptación  que  está  en  función  de  las  características  del  mosto  (pH,  sustrato,  viscosidad,  contenido  de  oxígeno  disuelto  y  acidez).  Los  mostos  constituidos  por  las  mieles  de  Eucalipto,  Encenillo  y  Matarratón  diluidas  a  24  °Brix,  presentan  pH’s  de  4.02;  3.61  y  3.20  respectivamente,  la  acidez de estas mismas muestras es de 30.1; 21.0 y 32.0 meq/Kg.     En  las  condiciones  del  proceso  indicadas  para  éste  trabajo  y  en  cada  uno  de  los  mostos  de  mieles monoflorales  presentan una graduación alcohólica entre 11.6 y 14.2 ºG. la fracción de  etanol  en  los  mostos  evolucionan  con  el  incremento  de  levadura.  En  Encenillo  a  0.5  g/L  de  levadura (12.3) < 1.0 (13.1) < 1.5 (14.2); con Eucalipto a 0.5 (11.6) < 1.0 (12.9) < 1.5 (13.4)  y  Matarratón  a  0.5  (11.9)  <  1.0  (12.8)  <  1.5  (13.4),  concentraciones  que  no  difieren  significativamente (Pv >0.05)   entre los grupos de hidromieles a la misma concentración de  trabajo.  El  proceso  fermentativo  en  términos  cinéticos,  se  ajusta  a  un  modelo  sigmoidal   logístico (r 2 : 0.9959)      Parámetros   Encenillo  0.5  1.0  1.5  pHo  4.02±0.02  4.11±0.08  4.22±0.04  A Totalo  66±3.9  74±2.5  80±2.2  Xso  24 ± 0.5  24 ± 0.5  24 ± 0.5  pHf  3.72±0.03  3.02±0.07  3.72±0.03  A Totalf  168±4.2  177±6.1  196±8.3  Xsf  11.70± 0.2   10.90± 0.1  9.80± 0.6    Tomando  como  referencia  los  modelos  de  formación  de  producto  en  función  de  la  estequeometría  y  considerando  la  concentración  de  etanol  en  cada  una  de  las  hidromieles  evaluados  en  cada  uno  de  los  niveles, la cinética del proceso se ajusta a la ecuación:           Aquí, C S,0  es la concentración del sustrato al inicio del proceso, C S,t  es la concentración del sustrato en el  tiempo  (t)  y  C S,"   la  concentración  al  final  del  proceso;  K  es  la  constante  cinética  y  (n).  S  es  la  concentración  del  sustrato.  La  representación  de  log  (r S )  en  función  del  tiempo  de  fermentación  proporciona la constante de velocidad. La producción de una bebida alcohólica conocida como hidromiel  se  presenta  como  otra  alternativa  de  utilización  de  los  productos  apícolas.  La  calidad  de  las  hidromieles  presentan  condiciones  sensoriales  apetecibles,  su  cuantificación  es  parte  de  un  trabajo    que  está  en  desarrollo y sus componentes volátiles propician la necesidad de evaluar cada hidromiel como un producto  diferenciado. La evolución de etanol procede con mayor velocidad en los mostos con los niveles más altos  de levadura, el efecto de la fructosa retarda el proceso.     ! !  !  ! !!! !! !!! ! !!! !! !!!  ! !! !   Evolución  del  consumo  de  solidos  solubles    A).  Cambio  de  pH    B)  en  el  proceso  de  fermentación  de  hidromiel  de Eucalipto. # 0.5 $ 1.0 y % 1.5 g/L.   Parámetros   Matarratón  0.5  1.0  1.5  pHo  3.21±0.08  3.38±0.05  3.45±0.01  A Totalo  64±5.7  78±8.5  82±3.4  Xso  24 ± 0.5  24 ± 0.5  24 ± 0.5  pHf  3.10±0.03  3.09±0.08  3.01±0.06  A Totalf  189±6.3  196±3.1  223±3.8  Xsf  12.10± 0.4   11.20± 0.7  10.40± 0.3    Parámetros   Eucalipto  0.5  1.0  1.5  pHo  3.52±0.08  3.69±0.05  3.73±0.02  A Totalo  64±5.8  76±6.7  83±1.6  Xso  24 ± 0.5  24 ± 0.5  24 ± 0.5  pHf  3.22±0.09  3.32±0.05  3.12±0.08  A Totalf  176±5.2  186±3.4  200±7.1  Xsf  12.40± 0.21   11.10± 0.1  10.60± 0.4    Parámetros  Encenillo  Eucalipto  Matarratón  a w   0,608 ± 0.02  0.571 ± 0.01  0.600 ± 0.01  X S  79.60 ± 0.10  80.3 ± 0.30  79.10 ±0.5  X W  20.4± 0.1  19.7 ± 0.30  20.7 ± 0.3  C.E.  0.520 ± 0.001  0.747 ± 0.01  0.207  ± 0.02  pH  4.02 ± 0.02  3.728 ± 0.02  3.20 ± 0.05  A total  30.1 ± 0.70  34.9 ± 0.70  32.0  ± 0.7  X AR   69.5 ± 0.6  72.4 ±0.10  69.5  ± 0.6  Glucosa  27.10  34.70  29.50  Fructosa  42.40  36.40  40.00  L  58.10  67.00  56.10  a*  18.40  9.70  1.70  b*  81.80  69.00  47.30  Color  Ámbar claro  Ámbar  Ámbar claro    Tabla 2. Parámetros iniciales y finales asociados   al proceso de fermentacion de hidromieles.