UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
TEMA:
“ESTANDARIZACIÓN DE LA ELABORACIÓN DE CHICHA DE
AVENA CON FINES COMERCIALES”
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
AUTORA: ESTEFANÍA ANDREA VALLEJOS CEVALLOS
DIRECTORA: ING. YOLANDA ARGÜELLO
QUITO – ECUADOR
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015
DECLARACIÓN
Yo, ESTEFANÍA ANDREA VALLEJOS CEVALLOS, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
Estefanía Andrea Vallejos Cevallos
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estandarización de la
Elaboración de Chicha de Avena con Fines Comerciales”, que, para
aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por Estefanía Andrea Vallejos Cevallos, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el
reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Yolanda Argüello
DIRECTORA DEL TRABAJO
DEDICATORIA
A Dios, a mis padres y mi hermana que sin su ejemplo y apoyo durante toda
mi vida de manera incondicional no hubiera podido llegar a culminar esta
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por guiarme en cada paso que he dado en mi vida y no
dejarme decaer frente a los obstáculos q se han presentado, por los padres
y hermana que me ha dado que son el mayor tesoro que tengo y mi razón de
ser.
Agradezco a mi madre, mi amiga, mi confidente, que desde pequeña me
aguantando con mucha paciencia y ha compartido conmigo cada momento
de alegría, travesura y tristeza siendo mi apoyo y motor para seguir, que con
su sabiduría y humildad siempre ha tenido las palabras exactas para llenar
mi corazón.
A mi padre, mi amigo el hombre de mi vida que con su sencillez cada
mañana despertaba a su enana para llenar sus días de alegría y enseñar
que la vida hay que disfrutarla y que todos los momentos buenos y malos
hay que saber aprovecharlos sin olvidarme que sin Dios no soy nada.
A mi hermana, mi orgullo, mi ejemplo, mi chiquita aunque sea la mayor, que
llena de mucho amor y ternura mi vida, eres el mejor regalo que tengo,
gracias por aguantar a este huracán que llego a ti.
Y a todas las personas que han estado conmigo apoyándome durante toda
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN vii
ABSTRACT ix
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 4
2.1. FERMENTACIÓN 4
2.2. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA. 4
2.2.1. CONDICIONES PARA UNA BUENA FERMENTACIÓN
……….ALCOHÓLICA 5
2.2.1.1. Acidez 5
2.2.1.2. Azúcares 5
2.2.1.3. Temperatura 6
2.3. LEVADURA UTILIZADAS EN LAS FERMENTACIONES 6
2.3.1. Saccaromyces cerevisiae 7
2.3.2. LEVADURA DE PAN 8
2.4. BEBIDAS FERMENTADAS 8
2.4.1. BEBIDAS FERMENTADAS DEL ECUADOR 10
2.4.1.1. Chica de Jora 10
2.4.1.2. Chicha de Arroz 11
2.4.1.3. Chicha de Yuca 11
2.5. CHICHA 12
ii
PÁGINA
2.5.2. Origen 12
2.5.3. Chicha en América 13
2.6. CHICHA DE AVENA 13
2.6.1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 14
2.6.1.1. Mohos 15
2.6.1.2. Levaduras 15
2.6.1.3. Coliformes 16
2.6.2. ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS 16
2.6.2.1. Grado alcohólico 16
2.6.2.2. Extracto seco 17
2.6.2.3. Ésteres 17
2.6.2.4. Aldehídos 17
2.6.2.5. Metanol 17
2.6.3.ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL 18
2.6.3.1. Campos de Aplicación de la Evaluación Sensorial 18
3. METODOLOGÍA 20
3.1. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LA MATERIA PRIMA 20
3.2. FORMULACIÓN DE LOS DISTINTOS MOSTOS PARA LA
FERMENTACIÓN 20
3.3. ELABORACIÓN DE LA CHICHA DE AVENA 22
3.4. ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL 25
3.5. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO 26
3.6. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO 28
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 34
iii
PÁGINA
4.2. RESULTADOS DE LA ELABORACIÓN DE LOS DISTINTOS
MOSTOS 35
4.3. RESULTADOS DE LA FERMENTACIÓN DE LA CHICHA DE AVENA
36
4.4. RESULTADOS DEL ANALISIS DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL
DE LA CHICHA DE AVENA 39
4.5. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 44
4.6. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO 46
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 52
5.1. CONCLUSIONES 52
5.2. RECOMENDACIONES 54
BIBLIOGRAFÍA 55
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA Tabla 1. Descripción taxonómica de la levadura Saccharomyce
cerevisiae 7
Tabla 2. Características de la levadura 8
Tabla 3. Análisis fisicoquímica de la materia prima 20
Tabla 4. Combinaciones realizadas en la elaboración de los distintos
mostos 21
Tabla 5. Parámetros utilizados en la formulación de los mostos 21
Tabla 6. Cantidad de materia prima para un litro de chicha de avena 25
Tabla 7. Análisis Fisicoquímicos de la materia prima 34
Tabla 8. Tratamientos experimentales para la formulación de 4 mostos 36
Tabla 9. Tasa de reducción de sustrato °Brix consumidos/día 38
Tabla 10. Análisis sensorial de chicha de avena. 40
Tabla 11. Resultados de los análisis microbiológicos de la chicha de
avena 45
v
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Bioquímica de la fermentación alcohólica 5
Figuran 2. Esquema del proceso de obtención de chicha de avena. 14
Figura 3. Esquema del micro fermentador diseñado 22
Figura 4. Esquema del proceso de obtención de chicha de avena. 23
Figura 5. Fotografía de micro fermentadores diseñados 35
Figura 6. Cinética de fermentación de la chicha de avena 36
Figura 7. Tasa de reducción en Brix consumidos/día según tratamientos 37
Figura 8. Azúcares consumidos (g/100ml) durante la fermentación 39
Figura 9. Resultados del análisis sensorial 40
Figura 10. Resultados del análisis sensorial color 41
Figura 11. Resultados del análisis sensorial olor 42
Figura 12. Resultados del análisis sensorial sabor 42
Figura 13. Resultados del análisis sensorial textura 43
Figura 14. Resultados del análisis sensorial aceptación global 44
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo I. FOTOGRAFÍAS DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE
CHICHA DE AVENA 62
Anexo II.TABLA DE CONTINGENCIA DE DATOS OBTENIDOS 64
Anexo III. DATOS PROMEDIO DE LA TASA DE REDUCIÓN DE °BRIX 68
Anexo IV. ANÁLISIS DE VARIANZA DE LA TASA DE REDUCCIÓN
°BRIX 70
Anexo V. EVALUACIÓN DE ACEPTABILIDAD DE CHICHA DE AVENA 71
Anexo VI. CALIFICACIÓN SENSORIAL DE CHICHA DE AVENA 74
Anexo VII. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “COLOR” 84
Anexo VIII. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “OLOR” 85
Anexo IX. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “SABOR” 86
Anexo X. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “TEXTURA” 87
Anexo XI. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “ACEPTACIÓN GLOBAL” 88
Anexo XII. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LA CHICHA DE AVENA 89
Anexo XIII. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “MOHOS” 94
Anexo XIV. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “LEVADURAS” 95
Anexo XV. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA “COLIFORMES” 96
vii
RESUMEN
Las bebidas fermentadas en el Ecuador representan una parte muy
importante de la cultura de los pueblos indígenas y mestizos; en cada región
del país son elaboradas de diferente forma, con distintos ingredientes, bajo
condiciones específicas. En el presente estudio se determinó la influencia
del inóculo comercial de la levadura de panificación Saccharomyces cerevisiae en la chicha de avena, con la finalidad de obtener una bebida comercial que sea apta para el consumo humano cumpliendo con los
aspectos fisicoquímicos y microbiológicos de las normas INEN.
Primeramente se llevó a cabo la elaboración de chicha de avena a partir de
distintas formulaciones de mostos, con un diseño experimental AxB donde el
factor A es la levadura (Saccharomyces cerevisiae) en dos niveles a1: Con levadura y a2: Sin levadura; el factor B es la formulación de los sólidos
solubles iniciales del mosto en dos niveles de azúcares derivados de jugo de
frutas y caracterizado como concentración de fruta b1: 100% de fruta y b2:
50% de fruta). Cada mosto formulado tuvo tres repeticiones y se fermentó a
temperatura ambiente de 20°C cada tratamiento.
Posteriormente se realizó una evaluación sensorial con una prueba de
aceptación por atributos por cada tratamiento, con el fin de determinar la
calidad y el tratamiento de mayor aceptación; el puntaje más alto lo tuvo la
chicha de avena sin levadura con el 100% de fruta, la cual cumplió con los
requisitos de la norma técnica.
Finalmente, la tasa máxima de agotamiento del sustrato se alcanzó al quinto
día de fermentación con mostos de 12 °Brix inicial hasta 4° y 9 °Brix para los
tratamientos con levadura y sin levadura respectivamente. Una vez
obtenidas las muestras de chicha de avena se realizaron análisis
microbiológicos de coliformes, mohos y levaduras y se determinó que las
bebidas cumplen con los parámetros establecidos en la norma NTE INEN
viii fisicoquímicos se realizó Grado Alcohólico, Extracto Seco, Gravedad
Específica, Acidez Total, Fija y Volátil, Aldehídos, Esteres y Metanol; los
valores fueron comparados con la norma NTE INEN Bebidas Alcohólicas y
se verificó que estos se encuentran dentro de los parámetros establecidos
ix
ABSTRACT
Fermented beverages in Ecuador represent a very important part of native people’s culture; in each region of the country the preparation is made with
different ingredients, under unique specific conditions. This study is intended
to determine the influence of inoculum commercial baker's yeast ‘Saccharomyces cerevisiae’ in the oats chicha, in order to obtain a commercial beverage that fits for human consumption complying with the
chemical and microbiological aspects of the rules of the Ecuadorian Institute
of Norming and Statictics (INEN in Spanish).
Oats Chicha was made from different formulations of musts with an
experimental design factor AxB where A is the yeast (Saccharomyces cerevisiae) on two levels A1: ‘With yeast’ and A2: ‘No yeast’; the B factor is the formulation of the initial soluble solids of the juice into two levels of
sugars derived from fruit juice and fruit concentration characterized as b1
concentration: 100% fruit and b2: 50% fruit). Each formulated musts had
three replicas and was fermented at ambient temperature of 20 ° C on each
treatment.
A sensory evaluation was performed with a test acceptance by attributes for
each treatment, in order to determine the quality and the most widely
accepted treatment; the highest score was obtained by the oats chicha with
no yeast and 100% of fruit, which met the requirements of the technical
standard.
Finally, the maximum rate of substrate depletion was reached on the fifth day
of musts fermentation with an initial Brix of 12 ° to 4 ° and 9 ° Brix for
treatments with yeast and no yeast, accordingly. Once the oat chicha
samples were obtained, microbiological analysis were performed to
determine presence of coliform, molds and yeasts which comply with the
parameters established in the standard NTE INEN alcohol beverages 2262
x Matter, Specific Gravity, Total Acidity, Fixed and Volatile Aldehydes, Esters,
Methanol were performed; the values were compared with the standard NTE
INEN for Alcoholic Beverages which meet the requirements for human
1
1. INTRODUCCIÓN
En el Ecuador nuestros pueblos indígenas y mestizos elaboran bebidas
fermentadas a base de distintos ingredientes. La chicha es una bebida
sagrada, llamada por nuestros indígenas “la sangre del pueblo”, esta
representa una parte muy importante en su cultura debido a que es utilizada
en ceremonias religiosas y celebraciones (Molina, 2014). La chicha es una
bebida muy conocida en gran parte de Latinoamérica; por lo general es una
bebida suave, con bajo contenido de alcohol y elaborada de forma artesanal
(Cruz & Ulloa, 2000).
La fermentación es un proceso oxidativo y microbiano a gran escala, en el
que ocurren varios cambios químicos en las sustancias, liberando energía a
partir de azúcares. La fermentación alcohólica es un proceso antiguo, en el
cual se involucran bacterias en condiciones anaerobias, siendo una de ellas
la levadura Sccharomyces cerevisiae (responsable de la descomposición de los azúcares para transformarlos en alcohol etílico). Este microorganismo ha
sido utilizada por varios años en la fabricación de cerveza, vinos y en la
panificación (Campbell, 2007).
Para que este producto pueda ser consumido es necesario conocer su
calidad sanitaria, esto demanda la ejecución de análisis microbiológicos que
determine los microorganismos patógenos que pueden aparecer por
contaminación en la materia prima o en el proceso de elaboración. Para
bebidas fermentadas se analiza la presencia de coliformes, escherichia coli, enterobacterias, entre otros. Es importante mencionar que las bebidas
fermentadas presentan microorganismos propios (mohos, levaduras y ácido
lácticas) que apoyan de forma directa el proceso de fermentación
(Hernández, 2003).
En cuanto a los aspectos fisicoquímicos, es de gran importancia ya que si
los componentes químicos nocivos exceden los parámetros establecidos
2 sustancias que se liberan durante la fermentación son responsables de las
características organolépticas como el aroma y sabor, que determinan la
calidad e inocuidad de la bebida (García, 2000).
Es muy importante conservar la cultura y tradición de nuestros ancestros en
el Ecuador, pero existe muy poca información sobre las bebidas fermentadas
por lo que en el presente estudio se estandarizará el proceso de elaboración
de la chicha de avena y se determinará sus propiedades fisicoquímicas y
microbiológicas, las cuales están relacionadas con la calidad e inocuidad de
proceso de fermentación para considerar si el producto es apto para el
consumo humano.
El objetivo del presente trabajo fue la estandarización de la elaboración de
Chicha de Avena con fines comerciales. Para alcanzar el objetivo general se
plantearon los siguientes objetivos específicos:
Realizar la caracterización fisicoquímica de la materia prima.
Determinar la influencia del uso del inóculo levadura de panificación
comercial (Saccharomyces cerevisiae) en la fermentación de la chicha de avena elaborada con dos formulaciones distintas.
Realizar un análisis sensorial de aceptabilidad de las bebidas obtenidas.
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1. FERMENTACIÓN
La palabra fermentación viene del latín fermentare que significa ebullir, debido a las burbujas que se producen, que son dióxido de carbono liberado
en forma de gas cuando el líquido está a temperaturas altas. La
fermentación se conoce como el proceso en el que los microorganismos
generan metabolitos o biomasa al utilizar sustancias orgánicas en presencia
o ausencia de oxígeno. El resultado que se obtiene depende de las enzimas
y sustratos que intervengan en esta transformación bioquímica (Hernández,
2003).
Por lo general productos metabólicos como el ácido láctico, ácido acético y
alcohol, contienen inhibidores que producen la descomposición de materia
orgánica, para evitar esta degradación se emplean enzimas seleccionadas
capaces de luchar contra la invasión de gérmenes, lo que provoca su
descontaminación (Páez, 2010).
2.2. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA.
La bioquímica de la fermentación alcohólica descrita en la Figura 1 se
produce gracias a la intervención de hidratos de carbono (azúcares como:
glucosa, fructosa, sacarosa, almidón, etc.), que en ausencia de oxigeno (O2),
provocado por microorganismos, da como resultado la obtención de alcohol
etílico (CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) y moléculas de ATP,
mismos que son consumidos por los propios microorganismos (levaduras),
lo que genera energía para la sobrevivencia, tal como se indica en la
Ecuación 1 (Guano, 2010).
5
𝐀𝐳ú𝐜𝐚𝐫𝐞𝐬 + 𝐋𝐞𝐯𝐚𝐝𝐮𝐫𝐚𝐬 → 𝐀𝐥𝐜𝐨𝐡𝐨𝐥 𝐄𝐭í𝐥𝐢𝐜𝐨 + 𝐂𝐎𝟐+ 𝐂𝐚𝐥𝐨𝐫 + 𝐎𝐭𝐫𝐚𝐬 𝐒𝐮𝐬𝐭𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚𝐬 [1]
Figura 1. Bioquímica de la fermentación alcohólica
(Valle, 2012)
2.2.1. CONDICIONES PARA UNA BUENA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
2.2.1.1. Acidez
La acidez tiene gran influencia en el sabor de las bebidas alcohólicas, por las
características propias de las fermentaciones, constituyendo una
característica esencial. Existen 3 tipos diferentes de acidez: total, volátil y
fija. Acidez total se refiere a todos los ácidos presentes. Acidez volátil son los
ácidos que se segregan por la destilación. Acidez fija es la diferencia de la
acidez volátil y la acidez fija, que son componentes que intervienen en el
color, aroma, sabor (Romero, 2012).
2.2.1.2. Azúcares
La sacarosa se encuentran en los distintos órganos de las plantas
6 azúcar es un compuesto que presenta 99,8% de sacarosa, 0,05% de
humedad, azúcar invertido y traza de sales minerales (Romero, 2012).
Una mayor concentración de azúcares (700g/l), impide la multiplicación de
microorganismos; mientras que menores concentraciones (medida en
grados Brix), limitan el proceso fermentativo.
2.2.1.3. Temperatura
La temperatura es una de las variables importantes en el proceso de
fermentación (inicia en 7-11°C incrementándose hasta 21-22°C), por lo que
no se presenta con un valor constate y está condicionando la variabilidad,
esto depende del producto que se requiera elaborar. Cuando sobrepasa la
máxima temperatura, existe una caída de la velocidad de crecimiento de los
microorganismos. Mientras que a bajas temperaturas puede causar una
disminución del proceso de fermentación (Páez, 2010; Romero, 2012).
2.3. LEVADURA UTILIZADAS EN LAS FERMENTACIONES
Las levaduras son organismos anaerobios facultativos, es decir pueden
hacer sus funciones biológicas sin oxígeno; están presentes en algunos
productos de forma natural: frutas, cereales y verduras. Se encargan de la
fermentación para la elaboración de vino, es decir la transformación del
azúcar en el alcohol (Freile, 2011).
Las levaduras se clasifican en activas e inactivas, las activas son las que se
utilizan para los procesos de fermentación. Las levaduras son cuantiosas en
la naturaleza, la más cultivada y a la que mayor uso se le da en la industria
7
2.3.1. Saccaromyces cerevisiae
Es un hongo unicelular que se utiliza principalmente para la elaboración de
pan, cerveza, vino, debido a que tiene la capacidad de generar dióxido de
carbono (CO2) y etanol durante la fermentación como indica la Ecuación 2
(Zurita, 2011).
La reacción esquemática es la siguiente:
𝐂
𝟔𝐇
𝟏𝟐𝐎
𝟔→ 𝟐𝐂
𝟐𝐇
𝟓𝐎𝐇 + 𝟐𝐂𝐎
𝟐[2]
De acuerdo a la descripción taxonómica de la levadura Saccharomyces cerevisiae presente en la En la Tabla 1, se lo puede definir como un anaerobio facultativo por lo tanto crece en condiciones aerobias como
anaerobias. Las fuentes de carbono utilizadas van desde carbohidratos
hasta aminoácidos, siendo la glucosa su fuente de carbono preferida
(Romero, 2012).
Tabla 1. Descripción taxonómica de la levadura Saccharomyces cerevisiae
REINO HONGO
División Amastogomycota
Clase Ascomycetes
Subclase Hemiascomycetidae
Orden Endomycetales
Familia Saccharomycetaceae
Subfamilia Saccharomycetaidae
Género Saccharomyces
Especie cerevisiae
8
2.3.2. LEVADURA DE PAN
Llamada también levadura prensada, levadura seca activa, levadura
instantánea, es un microorganismo vivo reproducido en forma industrial y
utilizando para la elaboración de productos de panadería, pizzas, pastas,
vinos, cervezas. (Luzuriaga; Arguello, 2012).
Se debe diferenciar entre levaduras biológicas y gasificantes. Las biológicas
ejecutan la fermentación biológica del producto, transforman los azúcares en
CO2, alcohol etílico y energía y descomponen los azúcares complejos en
otros más simples por la acción de la mezcla enzimática zimasa. Por otro
lado las gasificantes provocan hinchazón o elevación a la masa sin cambiar
ningún componente de la harina. No todas las levaduras son idóneas para la
panificación, la levadura para elaborar pan también corresponde al grupo de
las Saccharomyces cerevisiae. La Tabla 2 describe las características de la levadura antes mencionada (Sánchez, 2003).
Tabla 2. Características de la levadura
(Sánchez, 2003)
2.4. BEBIDAS FERMENTADAS
La preparación de bebidas fermentadas es una de las prácticas más
antiguas de las que se tiene noticia. Además según investigaciones
CARACTERÍSTICAS ASPECTO
Color Puede variar del blanco a crema
Olor Inodora.
Sabor Casi insípido
Humedad 10%
Temperatura de conservación
9 científicas y arqueológicas se ha demostrado que la primera bebida fermentada fue la cerveza llamada “eli” (bebida embriagadora) hace 4000
años a.C en el sur de Babilonia (Páez, 2010).
Existe gran diversidad de bebidas fermentadas que están clasificadas en
función de los ingredientes. Aquella clasificación en la que se encuentran los
vinos se aprovecha el azúcar propio de las frutas para elaborar bebidas
fermentadas, así los más conocidos son: vinos, sidra, pulque, colonche. Por
otra parte las cervezas son elaboradas por la trasformación del almidón en
azúcar que está disponible en levaduras y bacterias, de esta clasificación las
más conocidas son: cerveza, sake, chicha, kvass, agua miel entre otros.
(Campillo, 1997; Zuzej, 2013).
Estas bebidas se producen de manera artesanal, son espesas, ácidas y
efervescentes; elaboradas por un grupo o etnia como parte de su cultura,
costumbres, se utilizan en celebraciones, ceremonias y ritos (García, 2004).
Para la elaboración de bebidas fermentadas no se requiere utensilios
especiales; para su preparación requiere materia prima que es de fácil
adquisición durante todo el año; la fabricación de estas bebidas
principalmente depende de la temperatura, la humedad y los almidones que
se requieran, proceso en el cual la materia prima se fermenta prolongando la
vida útil del producto y mejorando el valor nutricional, textura, olor y sabor
del producto (Barbado, 2003; Páez, 2010).
En el proceso de fermentación de estas bebidas se involucra el crecimiento
de microorganismos que ayudan a aumentar la concentración del alcohol,
los microorganismos aislados han servido para utilizarlos en la producción
10
2.4.1. BEBIDAS FERMENTADAS DEL ECUADOR
Existe una gran variedad de bebidas que se producen en el Ecuador de
forma artesanal, tradiciones que han trascendido generaciones y entre las
que se encuentran aguardientes, vino, puntas, chichas, entre otras.
Las chichas en el Ecuador son elaboradas con diferentes ingredientes como:
maíz, arroz, yuca, avena, quinua, entre otros, además estas suelen ser
acompañadas por diversas frutas típicas del Ecuador como el tomate de
árbol, naranjilla, taxo, piña, maracuyá, mora, entre otras. Se endulza con
panela o jugo de caña, dejándolas fermentar en ollas de barro, recipientes
plásticos o de vidrio de 3 hasta 20 días dependiendo el grado de
concertación alcohólica que se desea (Ministerio de Turismo del Ecuador,
2013; Tandazo 2014).
La chicha es una bebida ancestral que se consume en casi toda América
con diferentes ingredientes según cada país. En el Ecuador la más popular
es la chicha de jora (un tipo de maíz) propia de la serranía ecuatoriana, en la
costa se elabora chicha de arroz y en la amazonia chicha de yuca (Negrete,
2012; Tandazo, 2014).
2.4.1.1. Chica de Jora
Chicha de Jora (en quechua Aqha), es una bebida elaborada en Perú, Bolivia y Ecuador, con preparaciones diferentes pero con la jora como
principal ingrediente. Elaborada desde la época pre incaica, era la bebida
favorita de a nobleza y además considerada como sagrada (Carranza,
2009)
Esta bebida, ligada a creencias culturales y religiosas para los indígenas, es
técnicamente una cerveza artesanal debido a que se necesita maltear el
grano; su principal ingrediente es la jora, que es un tipo de maíz fermentado,
11 puede durar de 5 a 15 días dependiendo del grado de alcohol que se desee
(Tandazo, 2014).
Además es una de las bebidas sagradas más utilizadas en ceremonias, ritos,
y festividades tales como San Pedro, San Pablo, Inti Raymi, Mama Negra,
entre otras. En los pueblos o comunidades indígenas se prepara como
bebida refrescante para ser compartida para miembros de la comunidad o
turistas como muestra de afecto (Barragán, 2013).
2.4.1.2. Chicha de Arroz
La chicha de arroz es una bebida propia de la costa ecuatoriana que usa el
arroz como principal ingrediente, es de sabor dulce, suave y se puede
consumir como refresco o como vino (Proaño, 2009).
La preparación puede variar dependiendo la zona, pero consiste en moler el
grano, y acompañarlo de panela, clavo de olor, canela, piña, naranjilla o
guayaba, posteriormente se deja reposar de 3 a 8 días según el grado
alcohólico que se desee (Ramirez, 2011).
2.4.1.3. Chicha de Yuca
La chicha de yuca (conocida por los indígenas como Casire) es propia de la
amazonia. Este tipo de chicha tiene una forma particular de prepararse
primeramente se cocina la yuca, después la mastican, escupen en la olla de
barro para hacer que empiece a fermentar y al estar lista es usada por
personas de la comunidad y turistas como símbolo de bienvenida
(Rodríguez, 2010). En la actualidad la elaboración de esta bebida no incluye
el masticar la yuca, sino que las machacan y posteriormente envuelven en
12
2.5. CHICHA
2.5.1. Significado
Según la Real Academia Española y otros autores, la palabra "chicha"
proviene de una voz aborigen del Panamá (kuna chichab) que significa
"maíz".
También, en otras culturas, la palabra “chicha” significa agriar bebida,
nombre que tienen diversas bebidas alcohólicas fermentadas no destiladas
derivadas de los cereales como son el maíz, quinua, arroz, cebada o
diferentes harinas (López, 2012).
2.5.2. Origen
La chicha es una bebida reconocida en Latinoamérica. En la época de la
colonia se consideraba como chicha al vino de maíz, el mejor de los
manjares producto de la tierra y un regalo de los dioses. En la época
prehispánico el maíz era un alimento básico en la dieta del hombre
(Cappareli, 2012).
La chicha posee bajo grado alcohólico, pero sus propiedades embriagantes
sorprendieron a los conquistadores. A finales de la época de la colonia se
crearon tiendas llamadas chicheros, donde se vendía chicha, los chicheros
se convirtieron en un lugar de refugio, consuelo para los indígenas del abuso
que tenían los españoles. Estos lugares fueron cerrados en la revuelta
española para que no exista problemas de opinión política es así como esta
bebida adquirió (Gómez, 2014).
Esta bebida al ser considerada sagrada para nuestros indígenas era y es un
símbolo de gratitud en diferentes fiestas y celebraciones propias del país,
13
2.5.3. Chicha en América
La chicha de maíz en Argentina, Bolivia, Costa Rica, Ecuador, Nicaragua, El
Salvador, Perú, se constituye como la bebida preferida de los indígenas de
estos países cada uno acompañado de diferentes ingredientes y diferentes
maneras de elaborar. En Chile la chicha es obtenida de diversas frutas
como la uva y la manzana, luego es endulzada con miel y se la mezcla con
aguardiente; también existe la chicha de maíz llamada muday. En cambio
en Colombia ya no es la principal bebida alcohólica por el atentado que
sucedió en 1820, ahora su bebida fermentada con mayor popularidad es la
cerveza, sin embargo en la Costa del Caribe se elabora chicha de arroz con
cáscaras de piña como un refresco tradicional. En México se deja fermentar
la caña de azúcar, se endulza y se baja el grado alcohólico con agua debido
que es una bebida muy fuerte. En Paraguay se utiliza la cascara de piña,
agua y azúcar para fermentar no es una bebida con alto grado alcohólico. En
Panamá y Venezuela su principal bebida es la chicha de arroz, acompañado
de piña, leche, panela; también se elabora la chicha de maíz conocida como
chicha fuerte en Panamá (Aguirre, 2009).
2.6. CHICHA DE AVENA
Es una bebida espumosa altamente nutritiva que se conocía antiguamente
por los indígenas como bebida sagrada por ser parecida al vino, esta bebida
data desde antes de la conquista y la Colonia y ha sido transmitida de
generación en generación (Comercio, 2013).
Se elabora a base de avena (uno de los cereales más consumidos después
del arroz), por lo que se la considera altamente nutritiva. Su elaboración
depende del gusto de cada región e incluso de cada persona, y puede ser
acompañado de diversas frutas que le dan un sabor y gusto particular; la
14
Figuran 2. Esquema del proceso de obtención de chicha de avena.
(Carrera, 2013).
2.6.1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
Es importante realizar una caracterización microbiana de las bebidas
fermentadas ya que nos permite determinar si el producto es apto o no para
el consumo humano.
Cocción
Enfriar
Tamizar
Reposar
Chicha de Avena Recepción de la Materia Prima
Bagazo
12 horas Mezclar
Añadir
Fermentar
60 horas Licuar
Temperatura ambiente
1h/ 70ºC, Cada grupo por separado
Licuar Especies
Hierbas aromáticas Naranjilla,
Maracuyá
Piña
Panela
15 Algunas bacterias son propias del proceso fermentativo, mientras otras
bacterias están presentes de manera indeseable por mala higiene de los
materiales o del personal, mala manipulación de la materia prima, entre otros
factores.
2.6.1.1. Mohos
El moho es un organismo eucariota, multicelular que carece de clorofila, está
presente en diversos hábitats como son lugares húmedos, alimentos, suelo,
entre otros; se puede reproducir de manera asexual y/o sexual (Pazmiño,
2012).
Los mohos se consideran como microrganismos que pueden dañar o
deteriorar los alimentos por la cantidad de micotoxinas las cuales suponen
un gran riesgo para las personas pues provocan infecciones e incluso
reacciones alérgicas. En la elaboración de queso se los utiliza como
microorganismos sintetizadores de vitaminas y proteínas (Pascual;
Anderson, 2000).
2.6.1.2. Levaduras
Las levaduras son organismos unicelulares en su mayoría saprofitos, que se
reproducen de forma asexual por fisión binaria y sexual por formación de
ascosporas. La levadura es la primera célula a la cual se le ha dado un uso
industrial (Terán, 2012).
Se encuentran en frutas, flores y plantas, la mayoría se desarrolla en materia
orgánica muerta. La levadura más conocida a nivel industrial es la
Saccharomyces cerevisiae que es muy importante en la elaboración de bebidas alcohólicas por la fermentación alcohólica de azúcares (García,
16
2.6.1.3. Coliformes
Significa con forma de “coli”, refiriéndose a la bacteria principal del grupo, la
Escherichia coli. Los coliformes se caracterizan por ser bacilos Gram negativos fermentadores de lactosa con producción de gas y ácido. Estos
microorganismos crecen en temperaturas de 35°C y no son formadores de
esporas, su determinación es muy importante debido a la gran carga
microbiana que presenta, a su vez indica si el producto tuvo la debida
manipulación de la materia prima durante el proceso de elaboración del
producto (Olivas & Alarcón, 2004).
Eschericha coli, es una bacteria presente en este grupo que se desarrolla temperaturas de 43.5 - 45.5°C, puede crecer en presencia de sales biliares y
puede producir indol en agua peptonada. La presencia de esta bacteria en
los alimentos puede descomponerlos produciendo mal olor, sabor,
apariencia, entre otros (Pascual, 2000).
2.6.2. ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICOS
Para que un alimento sea comercializado y pueda ser apto para el consumo
humano no solo se debe hacer análisis microbiológicos sino también análisis
fisicoquímicos propios del alimento, para determinar si cumple con los
parámetros establecidos en las normas.
2.6.2.1. Grado alcohólico
Es el porcentaje del volumen de etanol obtenido de la fermentación total de
azúcares, que puede ser expresada con el símbolo (%) o GL que son las
17
2.6.2.2. Extracto seco
Es la parte que resta de un material después de extraer toda el agua posible,
por medio de calor se elimina el contenido de agua no mayor al 5% m/m.
(García. L, 2013). Por consiguiente el extracto seco es la masa
correspondiente a las substancias que no se volatilizan en las condiciones
del ensayo anteriormente mencionado y se lo expresa en g/cm3 (Norma
INEN, 1978).
2.6.2.3. Ésteres
Están compuestos fundamentalmente por acetato de etilo y lactato de etilo,
forma una reacción química durante la fermentación y se encuentran en
frutas y flores; los esteres dan las características organolépticas propias de
las bebidas fermentadas (Gil, 2010).
2.6.2.4. Aldehídos
Presentan gran cantidad de sustancias acetaldehídos, que producen
reacciones indeseables en la bebida por lo que las propiedades
organolépticas producen olor, sabor desagradable (Gil, 2010).
2.6.2.5. Metanol
Conocido como alcohol metílico, se encuentra presente en pequeñas
cantidades en las bebidas fermentadas por la hidrolisis parcial de las
pectinas. En vinos la concentración es menor a 100 mg/l, mientras que en el
brandy es de 1 500 mg/l. Cuando se elabora bebidas fermentadas con
cereales es menor la concentración de pectinas que con frutas. Los
18 alto daño a la salud de las personas que consumen la bebida, como
intoxicación y ceguera (Díaz, 1999).
2.6.3. ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL
Cada consumidor tiene gustos diferentes, para que el análisis sensorial se
pueda realizar con un grado importante de fiabilidad, será necesario objetivar
y normalizar todos los términos y condiciones que pueden influir en las
determinaciones con el objetivo de que las conclusiones a las que se llegue
sean cuantificables y reproducibles con la mayor precisión posible (Hough &
Fiszman, 2005).
2.6.3.1. Campos de Aplicación de la Evaluación Sensorial
El desarrollo de productos es el área en la que más se aplica el análisis
sensorial. En las distintas fases del desarrollo de un producto se aplican
ensayos de la vida útil en función del tiempo, condiciones de
almacenamiento y pruebas de aceptabilidad sensorial (Hough & Fiszman,
2005).
Los atributos de un alimento se perciben en el siguiente orden: apariencia,
olor, textura y sabor. La medida de la aceptabilidad sensorial es un paso
lógico y necesario antes de lanzar un producto al mercado. Nadie estaría
dispuesto a invertir en un producto que será desagradable sensorialmente
(Hough & Fiszman, 2005).
Pruebas para medir aceptabilidad
La medición de aceptabilidad sensorial se realiza a través del uso de escalas
19 del producto. Se basan en que el consumidor de su opinion o impresión una
vez que ha probado las muestras, señalando cuánto le agrada o desagrada
desde 1 hasta 9. Las muestras se presentan codificadas en orden
equilibrado entre los consumidores. Es recomendable que entre la
presentación de una y otra muestra el consumidor haga un intervalo de 1 a 3
minutos y utilice algún neutralizante (frecuentemente agua) para evitar la
fatiga. El consumidor debe evaluar cada muestra sobre una escala que
puede ser de tipo estructurada, semiestructurada o no estructurada (Hough
20
3. METODOLOGÍA -
3.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LA MATERIA
PRIMA
Para la caracterización físico-química de la materia prima, se tomó muestras
de las diferentes frutas con las que se va a elaborar la chicha de avena,
como son: piña, naranjilla y maracuyá; de las cuales se realizó en un
laboratorio certificado los análisis presentados en la Tabla 3.
Tabla 3. Análisis físico-químico de la materia prima
PARÁMETRO ANALIZADO
UNIDADES MÉTODO DE ENSAYO
Sólidos Solubles(°Brix) % REFRACTÓMETRO*
Acidez Titulable % PEE-LASA-FQ 16*
pH - pH-METRO*
*Desarrollados en la planta piloto de alimentos UTE
3.2. FORMULACIÓN DE LOS DISTINTOS MOSTOS PARA LA
FERMENTACIÓN
En la Tabla 4, se indica los 4 tipos de mostos a partir de avena, naranjilla,
maracuyá y piña; con levadura y sin levadura; con el total de la fruta al 100%
21
Tabla 4. Combinaciones realizadas en la elaboración de los distintos mostos
MOSTOS LEVADURA ACIDEZ DE LA FORMULACIÓN
1 Con adición Total: 100% Fruta
2 Con adición Corregido: 50% Fruta
3 Sin adición Total: 100% Fruta
4 Sin adición Corregido: 50% Fruta
Para el acondicionamiento y formulación de los mostos, se estandarizó los
parámetros y cantidades para la elaboración de la chicha, como se indica en
la Tabla 5.
Tabla 5. Parámetros utilizados en la formulación de los mostos para la chicha de avena
PARÁMETRO CANTIDAD
Saccharomyces cerevisiae
1.0 g/l mosto
pH mosto 3.6
Temperatura de
fermentación
20 °C. Constante en todas las
muestras
Sólidos solubles 12 °Brix
Para cada mosto se realizaron 3 réplicas, dando un total de 24 muestras y
se determinó sólidos solubles y pH.
Para el desarrollo de la fermentación de los mostos, se diseñó un micro
fermentador, mediante el uso de un matraz Erlenmeyer de 500 ml, cerrado
herméticamente con un tapón de caucho en la parte superior, acompañado
22 micro fermentador y la salida del dióxido de carbono por acción de las
levaduras durante la fermentación del mosto.
En la parte inferior del micro fermentador se implementó una salida que
permitiera la toma de muestras para los análisis de Brix y pH y facilitar el
trasiego de la chicha a las botellas de envasado sin los sedimentos formados
durante el proceso, como lo muestra la Figura 3.
a. Tramapa de aire
b. Corcho
c. Erlenmeyer
d. Dispensador de muestras
Figura 3. Esquema del micro fermentador diseñado para el proceso de fermentación de la chicha de avena.
(Luzuriaga; Argüello, 2012)
Una vez obtenidas las 24 muestras de mostos de Chicha de Avena, se las colocó a temperatura ambiente para el desarrollo de la fermentación.
3.3. ELABORACIÓN DE LA CHICHA DE AVENA
El proceso de elaboración de la chicha de avena, se presenta
esquematizado en la Figura 4. Para el proceso fermentativo previo a la
obtención de la chicha de avena, se tomaron en cuenta la influencia de dos
23 Influencia de las levaduras en el proceso fermentativo y tiempo de
fermentación.
Influencia del nivel de acidez por el porcentaje de fruta añadida en el proceso fermentativo y de evaluación sensorial.
Figura 4. Esquema del proceso de obtención de chicha de avena.
(Carrera, 2013)
Cocción
Enfriar
Tamizar
Reposar
Chicha de Avena Recepción de la Materia Prima
Bagazo
12 horas Mezclar
Añadir
Fermentar 60 horas
Licuar
20°C Temperatura ambiente
70ºC/1h, Cada grupo por separado Licuar Especies Hierbas aromáticas Naranjilla, Maracuyá Piña Panela Acondicionamiento mosto Inoculación Avena, Agua 1g/l mosto Saccharomyces cerevisiae
Envasar, Sellar y Etiquetado Botella y tapas
24 Las operaciones para la elaboración de la chicha de avena, esquematizados
en la Figura 4, se describen a continuación.
Recepción de la materia prima
Para la recepción se seleccionó frutas que no presenten ningún golpe o
magulladura y cuyo grado de madurez sea el adecuado.
Acondicionamiento de mosto
El acondicionamiento para los mostos 2 y 4, como se indica en la Tabla 3, se
llevó a cabo mediante la reducción del nivel de acidez.
Cocción
Se debe cocinar cada grupo por separado, a 70°C por una hora.
Tamización y Enfriamiento
Al cocinar la materia prima se debe cernir cada una para evitar sólidos en la
bebida y dejar a temperatura ambiente.
Inoculación
La inoculación fue realizada a los mostos 1 y 2, para lo que se empleó
levadura activa seca rehidratada (LEVAPAN) en una concentración de 1.0 g/l
mosto.
Fermentación
La fermentación de cada una de las 24 muestras se llevó a cabo a
25
Envasado, Sellado y Etiquetado
Culminada la fermentación se envasaron las chichas de cada tratamiento en
botellas estériles color ámbar para conservar los nutrientes fotosensibles.
Las bebidas fueron etiquetadas adecuadamente para su identificación
incluyendo la fecha de elaboración
En la Tabla 6 se detalla la cantidad de materia prima que se requiere para un
litro de chicha de avena.
Tabla 6. Cantidad de materia prima para un litro de chicha de avena
INGREDIENTES CANTIDAD UNIDADES
Agua 1500 ml
Panela 100 g
Avena 250 g
Piña 250 g
Maracuyá 1 Unidad
Naranjilla 1 Unidad
Clavo de olor 2 Unidades
Canela 1 Unidad
Pimienta dulce 2 Unidades
3.4. ANÁLISIS DE ACEPTABILIDAD SENSORIAL
Para la evaluación de la chicha de avena se contó con 60 panelistas, entre
los que se encontraban alumnos y profesores de la Universidad Tecnológica
26 Se presentó a los panelistas los cuatro tratamientos y posteriormente se
evaluaron los atributos: color, olor, sabor, textura y aceptación global; para lo
cual se puso a disposición de ellos una ficha de análisis.
Los datos de las codificaciones fueron tabulados para su análisis e
interpretación. Los datos obtenidos se evaluaron mediante un análisis A*B, con la prueba “LSD” y un nivel de confianza de 95%, mediante el programa
estadístico STATGRAPHICS Plus versión 6 desarrollado por Stadistical
Graphics Corporation.
3.5. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO
Para la caracterización microbiológica se realizó el análisis de coliformes
totales, mohos y levaduras, requeridos en la norma NTE INEN 2262 (2003)
para Bebidas Alcohólicas, Cerveza.
Toma de muestra
La toma de muestras se realizó mediante la norma INEN 0339 (1994) que se
utiliza para bebidas alcohólicas fermentadas y/o destiladas; cada muestra
fue recogida en botellas de vidrio estériles color ámbar.
Una vez realizado el análisis sensorial se escogió la bebida fermentada que
obtuvo mayor aceptación y se procedió a realizar los análisis
microbiológicos. Los análisis microbiológicos fueron realizados en los
laboratorios de Microbiología de la Universidad Tecnológica Equinoccial y los
análisis físico-químicos fueron realizados en el Laboratorio certificado
27
Metodología de cuantificación de microorganismos por diluciones sucesivas
Para realizar los análisis microbiológicos se realizaron diluciones sucesivas
según la norma NTE INEN 1529-2 (1999).
Se tomaron 10 ml de la muestra y se los transfirió a un frasco con 90 ml de
agua peptonada, se homogenizó la muestra agitando el frasco 25 veces en
10 segundos (Dilución 10-1) y a partir de esta se realizó la disolución 10-2 con
una micropipeta se tomó 1ml de la dilución 10-1 y se la colocó en un tubo de
ensayo con 9ml de agua peptonada para homogenizar se utilizó un homogenizador tipo “vortex” por 5 a 10 segundos, de igual manera se realizó
la dilución 10-3.
Siembra en placas Petrifilm
Este proceso fue llevado a cabo en una cámara de flujo laminar para
garantizar esterilidad total de la muestra y se siguió la metodología detallada
por Gamazo, López & Díaz (2009).
Para la siembra se utilizaron 3 diluciones por cada muestra. Se colocó 1 ml
de cada dilución en las placas Petrifilm para E. coli, coliformes, mohos y levaduras.
Las condiciones para la incubación en las placas Petrifilm varían según cada
microorganismo. Para E. coli y coliformes se necesita 24 horas a 35°C-37°C, mientras que para mohos y levaduras necesita de 3 a 5 días a 25°C.
Recuento microbiológico
Transcurridos los días de incubación de cada microorganismo se procedió a
contar las colonias para determinar la población microbiana de las muestras
28 El recuento en placa se realizó visualmente con la ayuda de un contador de
colonias. Los resultados del recuento se expresan como unidades
formadoras de colonias por unidad de volumen UFC/ml (Unidades
Formadoras de Colonias/mililitro) y fueron reportadas mediante la ecuación
[3]
Recuento UFC/ml = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑜𝑛𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑢𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ∗𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑜𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 [3]
3.6. ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO
Para la caracterización de la chicha de avena, se analizaron los parámetros:
grado alcohólico, acidez total, pH, peso específico, aldehídos, esteres,
metanol, extracto seco, requeridos en la norma NTE INEN 1837 (1991) para
Bebidas Alcohólicas. Este proceso se realizó en el laboratorio de Análisis de
Alimentos LABOLAB, el cual se encuentra ubicado en el Distrito
Metropolitano de Quito y posee una acreditación otorgada el año 2006 por el
Organismo de Acreditación Ecuatoriano (OAE).
Grado alcohólico
Para la determinación del grado alcohólico se utilizó la Norma INEN 340
(1994).
Al destilar la muestra se la coloca en un matraz de 500cm3, después es
sometido a baño maría a temperatura constante de 20°C ± 0.5°C por 20
minutos, y finalmente se añade agua destilada a 20°C y se homogeniza. De
esta manera, se determinó el grado alcohólico volumétrico del destilado con
la utilización del alcoholímetro Gay-Lussac, dejando que el alcoholímetro
flote libremente sin presentar adherencia con las paredes y leyendo el valor
29
Extracto seco
Para la determinación del extracto seco se utilizó la Norma INEN 0346
(1978).
El vaso de precipitación debe ser colocado en la estufa por un mínimo 2
horas a 90°C, además de estar muy seco y limpio. Posteriormente debe ser
llevado al desecador para ser pesado a 0.1mg de aproximación, para poder
colocar los 50cm3 de muestra y ser llevado a baño de vapor hasta que se
evapore, después se debe retirar el vaso de precipitación, secar
exteriormente y colocar en la estufa a 90°C por 15 minutos para que se
pesen el vaso y su contenido. El extracto seco, se determina mediante la
siguiente ecuación [4]:
E = 20 (m2 - m1) [4]
Donde:
E = extracto seco, en g/1 000 cm3 de muestra
m1 = masa del vaso de precipitación tarado, antes de efectuar el ensayo, en
g.
m2 = masa del vaso de precipitación con el residuo seco, en g.
Acidez
Para la determinación de la acidez fija, volátil y total de las muestras se
utilizó la Norma INEN 0341 (1978).
Acidez fija, volátil, total.
Se evapora 25cm3 de muestra, la cual es colocada en la estufa a 100°C por
30 minutos, posteriormente se disuelve en un Erlenmeyer de 500cm3 que
30 adiciona 5 gotas de fenolftaleína y se titula con una solución 0.1N de
hidróxido de sodio.
La acidez total se determina utilizando la ecuación [5]:
AT = 2,4𝑉1𝐺 [5]
Donde:
AT = acidez total, expresada como ácido acético, en gramos por 100 cm3 de
alcohol anhidro.
V1 = volumen de solución 0,1 N de hidróxido de sodio usado en la titulación,
en centímetros cúbicos
La acidez fija se determinó utilizando la ecuación [6]
AF = 2, 4 𝑉2𝐺 [6]
Donde:
AF = acidez fija, expresada como ácido acético, en gramos por 100 cm3 de
alcohol anhidro.
V2 = volumen de solución 0.1 N de hidróxido de sodio usado en la titulación,
en centímetros cúbicos.
G= grado alcohólico de la muestra.
La acidez volátil se determinó utilizando la ecuación [7]
AV = AT – AF [7]
Donde:
AV = acidez volátil.
AT = acidez total.
31
Ésteres
Para determinar los ésteres se utilizó la norma INEN 0342 (1978).
Primeramente se transfieren 50cm3 de muestra a un matraz de 500 cm3,
neutralizando con 0.1 N de hidróxido de sodio (utilizando dos gotas de
fenoftaleína), luego se adicionan 10 cm3 de con 0.1 N de hidróxido de sodio.
Conectar al condensador, calentar por una hora hasta saponificar los esteres
y titular el exceso de álcali con solución 0.1 N de ácido clorhídrico con
indicador de fenoftaleína.
El contenido de esteres se determina utilizando la ecuación [8]:
E = 1.76 10𝑓1−𝑉𝑓2𝐺 [8]
Donde:
E = contenido de esteres en bebidas alcohólicas, expresado como acetato
de etilo, en gramos por 100 cm3 de alcohol anhidro.
f1 = factor correspondiente a la solución de hidróxido de sodio.
f2 = factor correspondiente a la solución de ácido clorhídrico.
V = volumen de solución de ácido clorhídrico usado en la titulación, en cm3.
G = grado alcohólico de la muestra (ver INEN 340).
Aldehídos
Para determinar los aldehídos se utilizó la norma INEN 0343 (1978).
Se debe realizar por duplicado, transferir 100 cm3 del destilado a un
Erlenmeyer de 500 cm3, adicionar 100 cm3 de agua destilada y el exceso de
la solución de bisulfito de sodio, dejar reposar por 30 minutos, adicionar
solución de yodo en exceso y titular con la solución de tiosulfito de sodio.
32 AL = 0,11 [9]
Donde:
AL = contenido de aldehídos, expresado como aldehído acético, en g/100
cm3 de alcohol anhidro.
V1 = volumen de solución 0,05 N de tiosulfato de sodio empleado en la
titulación de la muestra.
V2 = volumen de solución de tiosulfato de sodio empleado en el ensayo en
blanco.
G = grado alcohólico de la muestra (ver INEN 340).
Metanol
Para determinar el metanol se utilizó la norma INEN 0347 (1978)
Se debe realizar por duplicado, colocar 2cm3 de permanganato de potasio
en un matraz de 50cm3, añadir 1cm3 de muestra y enfriar con hielo por 30
minutos, posteriormente decolorar con una pequeña porción de bisulfito de
sodio seco y adicionar 1 cm3 de la solución de ácido cromotrópico. Añadir
15 cm3 de ácido sulfúrico, dejar reposar en agua caliente (60º a 75ºC) por 15
minutos, luego adicionar agua destilada hasta tener aproximadamente 50
cm3, para determinar la absorbancia (A) a 575 mm, con respecto a una
referencia de alcohol etílico al 5,5%.
Tratar la solución patrón de metanol en igual forma y determinar la
absorbancia (A1)
El contenido del metanol se determina mediante la ecuación [10]:
M = 0,025 𝐴𝐴
1∗ 𝑓 [10]
Donde:
33 A = absorbancia correspondiente a la muestra.
A1 = absorbancia correspondiente a la solución patrón de metanol.
34
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LA MATERIA
PRIMA
Una vez desinfectadas y lavadas las frutas (piña, maracuyá, naranjilla), se
tomó una muestra de cada una de ellas para la caracterización
físico-química.
El resultado del análisis físico-químico, realizado a la materia prima,
presenta las siguientes características; en cuanto al maracuyá presenta el
porcentaje más alto en los sólidos solubles y menor porcentaje en el pH
contribuyendo en proceso fermentativo, mientras que la piña presenta un
porcentaje menor en la acidez titulable expresado en ácido cítrico, valor
superado por el maracuyá y la naranjilla, estos datos se muestran en la
Tabla 7.
Tabla 7. Análisis Físico-químicos de la materia prima
PARÁMETRO ANALIZADO
UNIDADES PIÑA NARANJILLA MARACUYÁ
Sólidos Solubles* (°Brix)
% 12 9 14
Acidez Titulable* % 0.54 2.51 2.02
pH* - 3.56 3.33 3.24
35
4.2. RESULTADOS DE LA ELABORACIÓN DE LOS
DISTINTOS MOSTOS
Se obtuvieron 24 muestras de 500 ml de chicha de avena para elaborar 4
diferentes mostos con 3 réplicas, respectivamente, como indica la Figura 5 y
el Anexo 1.
Figura 5. Fotografía de micro fermentadores diseñados para el proceso de fermentación de la chicha de avena
En la Tabla 8 se muestran con detalle los tratamientos experimentales para
la formulación de los 4 mostos de chicha de avena elaborados a partir de
36
Tabla 8. Tratamientos experimentales para la formulación de 4 mostos a partir de chicha de avena
MOSTO TRATAMIENTOS
PANELA (g)
LEVADURA* (g)
1 Con levadura – 100% Fruta 100 1.0
2 Con levadura – 50% Fruta 100 1.0
3 Sin levadura – 100% Fruta 100 -
4 Sin levadura – 50% Fruta 100 -
* Saccharomyces cerevisiae (1.0 g/l mosto)
4.3. RESULTADOS DE LA FERMENTACIÓN DE LA CHICHA
DE AVENA
Como se muestra en la Figura 6, los 4 tratamientos inician el proceso de
fermentación con 12 grados Brix a temperatura constante de 20.0 °C debido
a las características propias del mosto en el estudio, como se muestra en el
Anexo II.
Figura 6. Cinética de fermentación de la chicha de avena para cada uno de los tratamientos 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
1 2 3 4 5 6 7 8
°Brix Días 100% FRUTA T1.CON LEV. 100% FRUTA T3.SIN LEV. 50% FRUTA T2.CON LEV.
37 Se puede observar que a los 8 días de fermentación los tratamientos 1 y 2
llegaron a 4 grados Brix cada uno, estos consumieron mayor cantidad de
azúcar durante el proceso fermentativo debido a que contenían levaduras; lo
contrario sucedió con los tratamientos 3 y 4 que en el día 8 de fermentación
llegaron a 9 y 7 grados Brix, respectivamente, ya que estos tratamientos no
poseen levadura.
Tasa de reducción del sustrato.
Como muestra la Figura 7, en el transcurso de los 8 días de fermentación se observa una sección lineal, cuya gradiente (pendiente) es diferente para
cada tratamiento; significando la tasa de reducción del sustrato amiláceo y
dióxido de carbono en °Brix/día.
T1: y= -0.4857x + 12.457; R2= 0.9323; T2: y= -0.9571x + 11.957; R2= 0.9862
T3: y= -1.2286x + 10.086; R2= 0.9914; T4: y= -x + 9; R2= 1
Figura 7. Tasa de reducción en Brix consumidos/día según tratamientos
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
1 2 3 4 5
°Brix
Días
100% FRUTA T1.CON LEV.
100% FRUTA T3.SIN LEV.
50% FRUTA T2.CON LEV.
38 Con los datos obtenidos en la curva de fermentación se determinó que no
existe una diferencia estadísticamente significativa entre cada uno de los
tratamientos, en función de los grados Brix consumidos por día tal como se
muestra la Tabla 9.
Tabla 9. Tasa de reducción de sustrato °Brix consumidos/día
Tratamientos Gradiente °Brix1,2 T1 1.00 ± 0.00a T2 1.20 ± 0.28a T3 0.70 ± 0.42a T4 0.95 ± 0.07a
¹ Promedios ± desviación estándar (n=4) ² Letras minúsculas diferentes indican que existen diferencias significativas entre productores en una (p=0,05) de error y un 95% de acierto.
Con un valor de LSD Fisher = 0,182003.
Con la adición de levaduras en el Tratamiento 1 y 2, se aceleró la velocidad
de la cinética de la fermentación, por lo que el consumo de azúcar es más
rápido, la fermentación detiene el consumo de azúcar y se puede
estandarizar el grado alcohólico de la bebida; por el contrario si la
fermentación continúa se agotarán los azúcares y se obtendrá mayor grado
alcohólico.
La Figura 8 esquematiza el consumo de azúcares en g/100ml de sustrato a
partir de los datos promedios de tres repeticiones, de los 4 tratamientos,
39
Figura 8. Azúcares consumidos (g/100ml) durante la fermentación de cada uno de los tratamientos
Los tratamientos T3 al 100% de fruta y T4 al 50% de fruta que no contienen
levadura registran una fermentación lenta, menor consumo de azúcares y
menor grado alcohólico; logrando un producto poco alcohólico y dulce.
Similar comportamiento registraron los estudios de Luzuriaga & Arguello,
(2012) respecto a la extracción y aprovechamiento del mucílago de cacao
(Theobroma cacao) como materia prima en la elaboración de vino.
4.4. RESULTADOS DEL ANALISIS DE ACEPTABILIDAD
SENSORIAL DE LA CHICHA DE AVENA
En la Tabla 10 están los datos tabulados en el Anexo IV, correspondientes a
las calificaciones obtenidas en el análisis sensorial por atributos de la chicha
de avena, en todos los parámetros se encontró diferencias en cada
tratamiento, como se detalla en el Anexo V.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9
°Brix
Días
T1.CON LEV.100%
T3.SIN LEV.100%
T2.CON LEV. 50%
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Tabla 10. Análisis sensorial de chicha de avena.
TRATAMIENTO COLOR1,2 OLOR1,2 SABOR1,2 TEXTURA1.2 ACEPTABILID
AD GLOBAL1.2
T1.Con Lev-100F 6.28 ± 1.55c 5.45 ± 1.73d 5.87 ± 2,02b 3.68 ± 1.92b 4.70 ± 1.89c
T2.Con Lev-50F 7.28 ± 1.55b 6.1 ± 1.82c 5.75 ± 2,20b 3.5 ± 2.23b 4.67 ± 1.98c
T4.Sin Lev- 50F 7.38 ± 1.60 b 7.6± 1.59 b 7.68 ± 1,44 a 7.41 ± 1.70 a 7.43 ± 1.57 b
T3.Sin Lev-100F 8.28 ± 1.06 a 8.28 ± 1.33a 7.95 ± 1,27 a 7.98 ± 1.53 a 8.27 ± 1.07 a
1 Promedio ± Desviación estándar para (n = 60)
2 Letras distintas en una misma columna denotan diferencias estadísticas significativas sensoriales de la chicha delos diferentes tratamientos en una (p=0,05) de error y un 95% de acierto. Con un valor de LSD Fisher = 0,188344 color, 0,210063 olor, 0,229224 sabor, 0.240578 textura, 0.215632 aceptación global.
En la Figura 9 se observa cuál de los cuatro mostos obtuvo mayor
aceptación, el tratamiento que alcanzó una alta puntación en todos los
aspectos evaluados fue el enumerado como T3:
(Sin levadura 100% Fruta) seguido del T4: (Sin levadura con 50% Fruta), los
tratamientos anteriormente señalados consiguieron mayor puntuación
porque en su proceso fermentativo fueron menos los azúcares consumidos y
bajo grado alcohólico, por consiguiente resulto más dulce al paladar, como
se detalla en el Anexo VI.
Figura 9. Resultados del análisis sensorial
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Color
Como muestra la Figura 10 los catadores evaluaron la bebida con
calificaciones del color entre 6.28 y 8.28 existiendo diferencia
estadísticamente significativa entre cada tratamiento, siendo el tratamiento
de mayor aceptación del color el enumerado como T3: Sin Lev-100F, como
se detalla en el Anexo VII.
Figura 10. Resultados del análisis sensorial color
Olor
Al analizar cada tratamiento se observa en la Figura 11 que existe una
diferencia estadísticamente significativa, los catadores evaluaron la bebida
con calificaciones del olor entre 8.28 y 5.45; los tratamientos enumerados
como T3: Con Levadura al 100% y T4: Con Levadura al 50% de fruta son los
que menor aceptación, según la calificación obtenida y es detallada en el
Anexo VIII.
c
b b a
0 2 4 6 8 10
T1.Con Lev-100F T2.Con Lev-50F T4.Sin Lev-50F T3.Sin Lev-100F
Es
cala
h
ed
ó
n
ica
