lunes, 7 de noviembre de 2011

FERMENTACIÓN ALCOHOLICA DEL VINO

 
Fermentación alcohólica del vino
Introducción

Fermentación  
La fermentación alcohólica (denominada también como fermentación del etanol o incluso fermentación etílica) 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 (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos finales: un alcoholen forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de 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. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar 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 para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación. 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 (véase Evaluación sensorial).4 Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), máxime durante la reacción química, por esta razón se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico.
La finalidad de la fermentación etílica (desde una perspectiva microbiana) es la obtención de energía para la supervivencia de los organismos unicelulares anaeróbicos. Las bebidas alcohólicas se producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la región geográfica y sus riquezas. Las materias primas pueden ser azúcares simples como los presentes en el jugo de uva, o de alto peso molecular, como el almidón de los granos de cebada. Existen dos tipos de bebidas alcohólicas, las que se obtienen directamente por fermentación de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilación del producto de fermentación. El proceso principal por el cual se transforma el mosto en vino es la fermentación alcohólica, la cual consiste en la transformación de azúcares en alcohol etílico y anhídrido carbónico. La fermentación alcohólica es la base de la vinificación, sin embargo, su importancia no radica únicamente en la obtención de etanol a partir de los azúcares, sino que además durante el proceso fermentativo se van a formar una gran cantidad de productos secundarios que influyen en la calidad y tipicidad del vino. Más adelante, se pueden apreciar algunos de los compuestos que influyen en la tipicidad del vino
Fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica es una de las etapas principales que transforman el mosto zumo azucarado, en un liquido con una 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.
Hay materiales nutritivos como la glucosa que ya contienen oxigeno en su molécula, y este participa en la combustión. En el caso de la fermentación alcohólica, el oxigeno necesario para oxidar al carbono y obtener dióxido de carbono junto con etanol está contenido en la propia molécula de la glucosa, y esta conversión no requiere el concurso del oxigeno atmosférico.
En común a todos los procesos de fermentación el de significar una renuncia, concretamente al desarrollar todas las energías que es capaz de obtenerse mediante el proceso de oxidación total (combustión). La levadura prefieren obtener menos energía, pero bajo una forma aprovechable. Así por ejemplo, en la fermentación de los carbohidratos éstos no se desdoblan hasta reducirse a CO2 Y H2O, si no que obtienen productos finales relativamente ricos aun en energía.
 En el caso concreto de la fermentación alcohólica al descomponerse la glucosa el alcohol etílico y dióxido de carbono, se desprende solo un 7,33% de la energía susceptible de recuperación. Desde el punto de vista energético este rendimiento es muy bajo, pero lo compensa el hecho de que estas cortas cantidades de energía representan un verdadero capital productivo.
Gracias a las levaduras presentes en el mosto, los azucares son transformados mediante un cierto número de etapas en etanol y anhidro carbónico, según la ecuación de Gay-Lussac
C6H12O6           2CH3CH2OH+ 2CO2+2ATP + 25,4KCAL
La fermentación alcohólica va acompañada de la liberación de las moléculas energéticas (ATP) energía materialmente comprometida-puestas a disposición de las levaduras; se trata de energía en una forma, en una “moneda” que puede “gastar” el organismo.


Levadura
Levadura, cualquiera de los diversos hongos microscópicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la fermentación de hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias. Las levaduras son abundantes en la naturaleza, y se encuentran en el suelo y sobre las plantas. La mayoría de las levaduras que se cultivan pertenecen al género Saccharomyces, como la levadura de la cerveza, que son cepas de la especie Saccharomyces cerevisiae. Para ampliar la información sobre fisiología y reproducción de las levaduras, véase Hongos: Ascomycota.
Las levaduras se han utilizado desde la prehistoria en la elaboración del pan y del vino, pero los fundamentos científicos de su cultivo y uso en grandes cantidades fueron descubiertos por el microbiólogo francés Louis Pasteur en el siglo XIX. Hoy se utilizan en distintos tipos de fermentación. Los diferentes usos de las levaduras son: como fuente de vitaminas del complejo B y de tiamina, en algunas fases de la producción de antibióticos y hormonas esteroides, y como alimento para animales y seres humanos.
Antecedentes
La primera referencia que ha llegado hasta nuestros días acerca del vino nos remonta al Antiguo Testamento y concretamente a Noé, cuando plantó viñedos en el arca y se produjo la primera borrachera de la historia. Pero las primeras referencias documentadas nos llevan a la antigua Grecia, donde se bebía mezclado con agua y se conservaba en pellejos de cabra.
Lo primero que hay que decir es que el vino, a lo largo de la historia, ha estado muy bien considerado por la alta sociedad, siendo testigo imprescindible en cualquier acontecimiento o banquete de importancia y alrededor de él se han firmado los grandes tratados y acontecimientos históricos.
Ya en Egipto, Grecia y Roma se adoraba a Dioniso o Baco (dios de los viñedos) y en la Biblia nos hablan de la última cena de Jesús, representando con él su sangre. Sabemos que en China, hace 4.000 años, ya conocían el proceso de fermentación de la uva, y que en Egipto, en el siglo IV a.C. ya conocían la viticultura. Julio César fue un gran apasionado del vino y lo introdujo por todo el imperio romano.
En España fueron los romanos los que plantaron los primeros viñedos, y sus cuidados fueron adjudicados en la mayor parte de las veces a los clérigos, ya que la demanda para la Comunión en la Iglesia era muy importante.
Es a Carlomagno a quien se atribuye la creación de grandes plantaciones de viñedos a lo largo de su imperio, pero los vinos que se obtenían eran de escasa calidad hasta que en el siglo XII empezó a haber buenas producciones y a comercializarse masivamente el vino.
Se atribuye a Pierre Pérignon el hecho de haber introducido el vino en las primeras botellas con corcho, pero fue en esta época cuando hubo grandes plagas de filoxeras que atacaron a los viñedos y dejaron a Europa sin apenas producción.
Ya en el siglo XIX, el vino sufría alteraciones y se fermentaba causando grandes pérdidas. Los vinos de una misma producción, guardados en toneles iguales, envejecían de distinta forma. Hasta que Pasteur descubrió en un tonel que estaba recubierto de pintura, que el aire no penetraba en él y el vino necesita del aire para fermentar adecuadamente.
Actualmente no sólo es Francia el país que da grandes vinos, como había sido tradicional, sino que en toda Europa, sobre todo, se están consiguiendo grandes producciones y especializaciones en diferentes tipos de caldos que pueden competir con los franceses sin ninguna dificultad. Ejemplos son los vinos españoles de Rioja, Ribera del Duero, Somontano..., portugueses como los de Madeira y Oporto...
Por otra parte, podemos hablar de la historia de la enología como una ciencia que va íntimamente ligada a la aparición del vino, ya que es el arte que reune los conocimientos sobre su elaboración. La palabra procede del griego “oinos” que significa vino y que en la actualidad es toda una ciencia que se imparte en las universidades.
Se sabía desde tiempos remotos que algunos vinos son buenos para beberlos recién fermentados, otros ganan extraordinariamente con los años dentro de un tonel de roble.... De allí la importancia de poner en marcha una serie de estudios y observaciones del comportamiento de los vinos para llegar a obtener los mejores resultados.
Aunque desde hace muchos siglos ha habido personas dedicadas a estas observaciones y estudios, podemos decir, como ya citábamos anteriormente, que fue Pasteur el primer enólogo de la era moderna propiamente dicho, ya que con su observación de la necesidad de pequeñas partículas de oxígeno en la fermentación de la uva, dio paso a una serie progresiva de estudios para mejorar la calidad y conservación de los vinos.
Hoy en día, el enólogo es un técnico con una gran preparación, que dirige la fabricación de un vino a lo largo de todo el proceso que su fabricación requiere.


Desarrollo

Acción bioquímica
Se puede ver que la fermentación alcohólica es desde el punto de vista energético una reacción exotérmica, se libera una cierta cantidad de energía. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2, que es la que provoca que el cava (al igual que el Champagne y algunos vinos) tengan burbujas. Este CO2 (denominado en la edad media como gas vinorum) pesa más que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxígeno de los recipientes donde se produce la fermentación. Por ello es necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En las bodegas de vino, por ejemplo, se suele ir con una vela encendida y colocada a la altura de la cintura, para que en el caso de que la vela se apague, se pueda salir inmediatamente de la bodega. La liberación del dióxido de carbono es a veces "tumultuosa" y da la sensación de hervir, de ahí proviene el nombre de fermentación, palabra que en castellano tiene por etimología del latín fervere.
Un cálculo realizado sobre la reacción química muestra que el etanol resultante es casi un 51% del peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.20 Se puede ver igualmente que la presencia de fósforo (en forma de fosfatos), es importante para la evolución del proceso de fermentación.6 La fermentación alcohólica se produce por regla general antes que la fermentación maloláctica, aunque existen procesos de fermentación específicos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La presencia de azúcares asimilables superiores a una concentración sobre los 0,16 g/L produce invariablemente la formación de alcohol etílico en proceso de crecimiento de levadura (Saccharomyces cerevisiae) incluso en presencia de exceso de oxígeno (aeróbico), este es el denominado efecto Crabtree,21 este efecto es tenido en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la producción de etanol durante la fermentación.
Si bien el proceso completo (vía Embden-Meyerhof-Parnes) descrito simplificado anteriormente explica los productos resultantes de la fermentación etílica de una hexosa, cabe destacar que el proceso se puede detallar en una glicólisis previa gobernada por un conjunto de enzimas en la que se obtiene 2 piruvato tal y como se describe a continuación.
C6H12O6 → 2 CH3COCOO + 2 H2O + 2H+
El vino
El vino es una bebida obtenida de la fermentación alcohólica, por la acción de las levaduras, del zumo o mosto de los frutos (uvas) de la planta Vitis Vinífera que transforma los azúcares del fruto en alcohol y anhídrido carbónico.
Se dará el nombre de «vino» únicamente al líquido resultante de la fermentación alcohólica, total o parcial, del zumo de uvas, sin adición de ninguna sustancia.

Fermentación de bebidas alcohólicas (el vino)
Se obtienen al actuar sobre un mosto unas levaduras que transforman los azucares en alcohol, mediante un proceso de fermentación.las más características son:
Sidra                     (3 a 9°)
Cerveza                (3 a 7°)
Vino                      (7 a 20°)
El vino es una bebida que resulta de la fermentación alcohólica del mosto de la uva. La elaboración del vino o vinificación consta de las siguientes fases principales: Obtención del mostos su fermentación por acción de los fermentos o levaduras presentes en la piel y que se incorporan al mosto tras el estrujado de la uva. A un que cualquier vino blanco , rosado o tinto es susceptible a la crianza lo usual es que sean los vinos tintos sometidos a este proceso. Crianza es tener el vino en reposo, en madera al principio, y en botella después, a fin de conseguir las mejores condiciones para su consumo. So la crianza se alarga más tiempo, el vino pasa a ser “Reserva”, que no es ni más ni menos que una crianza prolongada.

Fermentación del vino
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 (vitis vinifera l.) 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 aparición 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 10º-15 °C y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20º-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 azucarados, este fenómeno recibe el nombre de chaptalización y está muy regulado en los países productores de vino.
Conclusión
Con esto podemos resaltar lo importante y lo delicado de cada uno de los diferentes tipos de vinos ya que cada uno tiene diferentes temperaturas y tiempos de fermentar dependiendo el grado de alcohol que se vaya a obtener.
Así mismo podemos darnos cuenta lo fácil que es el proceso para elaborar un vino pero la complejidad que se lleva en el proceso de la fermentación y como cada unos de los componentes que hacen que se lleve a cabo este proceso como la levadura tienen un papel muy importante.

Bibliografías
1.   Fermented Beverage Production", Andrew Geoffrey Howard Lea, John Raymond Piggott; 2003; Ed. Springer Verlag, ISBN 0-306-47706-8
2.   "Fermentación alcohólica: Una opción para la producción de energía renovable a partir de desechos agrícolas", H.J. Vázquez, INGENIERÍA Investigación y Tecnología VIII. 4. 249-259, 2007
3.   European Bioethanol Fuel Association (eBIO): World Biofuels 2006 - Seville, 9-11; Mayo 2006
4.   "Microbial Biotechnology: Principles And Applications", Yuan Kun Lee 2006; World Scientific; ISBN 981-256-676-7; Capítulo 8
5.   Gascón Villaplana, P. 1975. Estudio sobre Arnau de Vilanova. Medicina e Historia 46.
6.   "Alcoholic Fermentation", Arthur Harden, 1914, Ed. Longmans, Green and co.
7.    "Eduard Buchner", M. Grubner, München med. Wochensh. 342, 1908. Se trata de una referencia con detalles del descubrimiento.
8.    Química industrial orgánica

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