UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
EFECTOS DE LA MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL EN EL
COLOR DEL VINO DE MORA DE CASTILLA
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
SOFÍA NATASHA ARELLANO LAFUENTE
DIRECTOR: ING. MANUEL CORONEL
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2013.
DECLARACIÓN
Yo Sofía Natasha Arellano Lafuente, 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.
Sofía Natasha Arellano Lafuente
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Efectos de la Microfiltración Tangencial en el color del vino de mora de Castilla”, que,
para aspirar al título de Ingeniera en Alimentos fue desarrollado por Sofía
Natasha Arellano Lafuente, 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.
Manuel Coronel
DIRECTOR DEL TRABAJO
AGRADECIMIENTO
A mis padres, los pilares fundamentales en mi vida a quienes debo todo lo
que soy, por el amor, comprensión y apoyo incondicional que me han
brindado. Quienes con sus enseñanzas e historias han dado alegría y
realidad a mi mundo.
A mi hermano y amigo, por ser la guía e inspiración para investigar, leer y
aumentar mis conocimientos.
A mi querido Luis Miguel, por alegrar mis días con su cariño y compañía; por
ser la voz de aliento en los momentos difíciles.
A mis amigas y amigos, por tantas aventuras compartidas y por enriquecer
mi vida con su presencia.
A la gente que de una u otra manera, han influido en mi vida y han ayudado
DEDICATORIA
….A todas aquellas personas que se tomen su tiempo para leer este trabajo…
i
TABLA DE CONTENIDO
Página
RESUMEN... VI
ABSTRACT ...VII
1 INTRODUCCIÓN ... 1
2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 3
2.1 MORA DE CASTILLA ... 3
2.1.1 CARACTERÍSTICAS ... 4
2.1.2 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL Y BENEFICIOS ... 4
2.1.3 INDUSTRIALIZACIÓN ... 6
2.2 VINO DE FRUTAS ... 6
2.2.1 ORIGEN ... 7
2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS VINOS DE FRUTAS ... 7
2.2.3 VINO DE MORA ... 10
2.2.4 PROCESO DE ELABORACIÓN ... 10
2.3 PROCESOS MEMBRANARIOS ... 12
2.3.1 TIPOS DE MEMBRANAS ... 13
2.3.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS MEMBRANARIOS ... 13
2.3.3 MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL ... 15
2.3.4 FUNDAMENTOS DE LA MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL. ... 16
2.3.5 APLICACIONES ... 20
2.3.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. ... 23
2.4 COLOR EN LOS VINOS. ... 23
2.4.1 FACTORES QUE DETERMINAN EL COLOR EN EL VINO .... 24
2.4.2 ÍNDICES DE COLOR. ... 28
2.4.3 MÉTODOS PARA DETERMINAR EL COLOR DEL VINO. ... 31
ii
3 MATERIALES Y MÉTODOS ... 41
3.1 ELABORACIÓN DEL VINO DE MORA ... 41
3.2 MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL ... 43
3.3 ANÁLISIS DE COLOR EN EL VINO DE MORA ... 46
4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 48
4.1 ELABORACIÓN DEL VINO DE MORA ... 48
4.2 MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL (MFT) ... 48
4.2.1 PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA ... 48
4.2.2 PROCESO DE MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL (MFT). .... 49
4.3 ANÁLISIS DE COLOR EN EL VINO DE MORA ... 55
4.3.1 MÉTODO OFICIAL (CIExy) O COORDENADAS SELECCIONADA DE HARDY ... 55
4.3.2 MÉTODO CIELAB ... 63
4.3.3 LIMPIDEZ DEL VINO ... 66
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 68
5.1 CONCLUSIONES ... 68
5.2 RECOMENDACIONES ... 70
BIBLIOGRAFÍA ... 71
iii
ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Composición nutricional de la Mora de Castilla en pulpa fresca
en 100 g de fruta... 5
Tabla 2. Intervalo de turbidez y aspecto del vino. ... 30
Tabla 3. Valores de permeabilidad inicial promedio a 1.5, 2.0, y 2.5 bar. .... 48
Tabla 4. Resumen del proceso de MFT del vino de mora... 50
Tabla 5. Promedio de valores Triestímulo y Coordenadas Cromáticas... 56
Tabla 6. Características Cromáticas. ... 59
Tabla 7. Parámetros L*, a*, b*, H*, C* calculados de cada muestra. ... 63
Tabla 8. Parámetros obtenidos mediante el programa MSCV. ... 64
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 1. Mora de Castilla (Rubusglacus Benth) ... 3
Figura 2. Ilustración del proceso de Microfiltración Tangencial ... 15
Figura 3. Diagrama del Proceso de Elaboración de Vino de Mora de
Castilla. ... 42
Figura 4. Diagrama del Equipo de Microfiltración Tangencial ... 44
Figura 5. Diagrama del proceso de Microfiltración Tangencial. ... 45
Figura 6. Comportamiento del flujo transmembrana (JP) a 1.50, 2.00 y
2.50 bares de presión. ... 51
Figura 7. Influencia de la presión transmembrana en el flujo
transmembrana (JP). ... 53
Figura 8. Relación volumen de alimentación y retenido con el factor de
reducción volumétrico (FRV). ... 54
Figura 9. Colores presentes en las muestras de acuerdo a los valores
triestímulo. ... 57
Figura 10. Regiones de color aproximadas del Diagrama de
Cromaticidad de la CIE (Nave, 2008)... 58
Figura 11. Porcentaje de Luminosidad Relativa (L) en las muestras
analizadas. Las letras diferentes indican diferencia significativa. ... 59
Figura 12. Tonalidad de las muestras analizadas. Las letras diferentes
indican diferencia significativa... 60
Figura 13. Intensidad colorante. Las letras diferentes indican diferencia
significativa. ... 62
Figura 14. Luminosidad (L*) presente en las muestras. ... 64
Figura 15. Muestras antes y después de ser sometidas al proceso de
v
ÍNDICE DE ANEXOS
Página
ANEXO I
PROCESO DE ELABORACIÓN DEL VINO. ... 79
ANEXO II
EQUIPO UTILIZADO PARA LA FERMENTACIÓN ... 80
ANEXO III
EQUIPO DE MICROFILTRACIÓN ... 81
ANEXO IV
FOTOGRAFÍAS PROCESO DE MICROFILTRACION TANGENCIAL ... 82
ANEXO VI
MEDICIÓN DE ABSORBANCIAS Y TRANSMITANCIAS. ... 86
ANEXO VII
ANALISIS DE TURBIDEZ EN EL VINO ... 87
ANEXO VIII
VALORES OBTENIDOS DURANTE LA PRUEBA DE
PERMEABILIDAD... 98
ANEXO IX
VALORES OBTENIDOS DURANTE EL PROCESO DE MFT DE VINO
DE MORA ... 101
ANEXO X
CÁLCULO DE PARAMETROS MÉTODO CIExy. ... 94
ANEXO XI
ANÁLISIS DE VARIANZA MÉTODO CIExy ... 97
ANEXO XII
CÁLCULO DE PARAMETROS MÉTODO CIELAB ... 101
ANEXO XIII
ANÁLISIS DE VARIANZA MÉTODO CIELAB ... 102
ANEXO XIV
vi
RESUMEN
El presente trabajo se realizó con la finalidad de estudiar el efecto de la
microfiltración tangencial (MFT) en el color del vino de mora, para ello
se analizaron los parámetros de luminosidad, intensidad colorante,
tonalidad y limpidez antes y después de la MFT, usando como control
muestras de vino de mora sin microfiltrar. El proceso de MFT se realizó
a 3 diferentes niveles de presión (1.5, 2.0 y 2.5 bar) en vino de mora
elaborado en la planta piloto de la Universidad Tecnológica
Equinoccial. El análisis de las características del vino (luminosidad,
intensidad colorante y tonalidad) se realizaron a partir de las
absorbancias y transmitancias a diferentes longitudes de onda, con las
cuales se efectuó el cálculo de los parámetros de los métodos CIExy y
CIELAB. Se midió la turbidez (nefelometría) con un turbidímetro. El
análisis estadístico utilizó un diseño unifactorial completamente al azar
para determinar el efecto de la presión sobre los diferentes parámetros
a analizarse. Los resultados obtenidos indican que el proceso de MFT,
afecta a las características cromáticas de luminosidad, intensidad
colorante y tonalidad sin embargo, no afecta directamente en el color
del vino. La limpidez del vino, aumenta notablemente después del
vii
ABSTRACT
This study was performed in order to determine the effect of crossflow
microfiltration in the color of blackberry wine, for that matter the
parameters of luminosity, color intensity, tone and clarity before and
after de crossflow microfiltration were analyzed. Blackberry wine without
microfiltration was used as control sample. The crossflow microfiltration
was performed at three different pressure levels (1.5, 2.0 and 2.5 bar) in
blackberry wine. The analysis of chromatic characteristics like
brightness, color intensity and hue was performed by measuring the
absorbance and transmittance of wine at different wavelengths that
allowed the parameters calculation of CIExy and CIELAB methods. The
clarity analysis was performed by measuring the turbidity of the
samples with a turbidimeter. Statistical analyses were performed with a
one variable analysis procedure to determine the effect of pressure on the
analyzed parameters. The results indicate that crossflow microfiltration
affects the chromatic characteristics of brightness, color intensity and
hue however, does not affect the color of the wine itself. The clarity of
the wine increases noticeably, after the process of crossflow
1
1 INTRODUCCIÓN
La mora de castilla (Rubus glaucus) es una planta trepadora. En el Ecuador
es cultivada tradicionalmente en las provincias de Bolívar, Cotopaxi y
Tungurahua. Es una fruta con gran aceptación debido a su exquisito sabor,
aroma y atractivo color, por lo que es utilizada como materia prima para la
elaboración de productos tradicionales como, mermelada, jalea, arrope,
pulpas y helados; sin embargo la posibilidad de innovar llevó a utilizarla
como materia prima para elaboración de vino (Martínez et al., 2007; Salazar,
Pardo, & Buriticá, 2007).
El vino es una de las bebidas espirituosas más difundidas, tradicionalmente
elaborado con uvas, sin embargo, es posible elaborar un vino con frutas
diferentes a la uva, con exquisitos sabores y características propias de un
vino (Cuellar, Díaz, & Albausto, 2008).
Después de proceso de fermentación, el producto tiene gran cantidad de
sólidos en suspensión que generan enturbiamiento del vino, por lo que los
procesos de clarificación son esenciales para el mejoramiento de las
características en los vinos (Cuellar et al., 2008).
La microfiltración tangencial es una tecnología empleada a nivel industrial,
como reemplazo a las técnicas tradicionales de clarificación del vino, este
método permite realizar un tratamiento suave en el producto y eliminar los
residuos de levaduras y sólidos en suspensión que alteran las características
de los vinos (Mendoza, 2010), sin embargo, el empleo de MFT, puede
generar variaciones no deseadas en el color, olor y/o sabor e ineficiencias en
el proceso si las variables de operación no son definidas previamente
2 Los estudios sobre MFT realizados hasta la fecha en jugos de frutas y vino,
indican que éste proceso influye en algunas de las características cromáticas
de las muestras analizadas. No se han realizado estudios sobre la MFT en
vino de mora ni sobre sus efectos en las características cromáticas del vino.
El color de los vinos se debe a la cantidad de pigmentos presentes en cada
fruta y a la relación que existe entre estos y diferentes compuestos que se
forman durante el proceso de vinificación. El análisis de color puede
determinarse por métodos sensoriales. Sin embargo las características
pueden analizarse con métodos instrumentales y analíticos (Arozarena,
2007).
El objetivo general del presente trabajo fue estudiar el efecto de la
microfiltración tangencial sobre el color del vino de Mora de Castilla con 10
días de reposo. Para alcanzar este objetivo, se cumplió con diversas
actividades: 1) elaborar el vino de mora de Castilla en la planta piloto, 2)
determinar el volumen necesario para el correcto funcionamiento del equipo
de microfiltración tangencial, 3) realizar la microfiltración, 4) analizar los
cambios en las características cromáticas del vino con respecto de la
3
2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1 MORA DE CASTILLA
La Mora de Castilla (Rubus glaucus Benth), es una fruta perteneciente a la
familia Rosaceae; con 250 especies ampliamente distribuidas a lo largo de
los Andes en zonas frías y de frío moderado; las variedades de Mora de
Castilla pueden presentarse con o sin espinas, con mayor grado de acidez,
más aroma y mayor tamaño (Salazar et al., 2007).
Figura 1. Mora de Castilla (Rubusglacus Benth)
En el Ecuador, la mora se produce durante todo el año en las zonas de clima
templado que se encuentran desde los 2500 a 3200 metros sobre el nivel del
mar; las provincias de Tungurahua, Bolívar, Cotopaxi, Chimborazo, Carchi,
Pichincha e Imbabura son las principales productoras de mora (Calero,
4 2.1.1 CARACTERÍSTICAS
La planta de Mora de Castilla, es un arbusto perenne de tallo corto, cuyas
hojas y ramas, están cubiertos con espinas cortas y curvas, sus flores son
de color blanco y los frutos ligeramente alargados están compuestos por
gran cantidad de drupas sobre un esponjoso receptáculo; esta planta
comienza a dar frutos a los 6 u 8 meses después de su siembra y si los
cuidados de la planta son apropiados puede producir durante 10 años
(CORPEI, 2009).
Debido a que la Mora de Castilla tiene gran cantidad de taninos, a lo largo
del proceso de maduración, el sabor astringente se disminuye notoriamente;
por lo que al alcanzar su mayor grado de madurez la fruta tiene un sabor
dulce con matices ácidos y su color es un negro brillante (Morillo, 2011).
2.1.2 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL Y BENEFICIOS
La Mora de Castilla como se observa en la tabla 1, es una fruta de bajo
valor calórico, rica en magnesio, potasio, fibra, calcio, hierro, ácidos
orgánicos tales como el ácido oxálico o el ácido málico, responsables
también de su sabor y vitamina C; su capacidad antioxidante se debe a la
presencia de vitamina C y de pigmentos naturales como antocianos y
carotenoides que le confieren a la mora su color característico (Consumer,
5 Tabla 1. Composición nutricional de la Mora de Castilla en pulpa fresca
en 100 g de fruta.
Factor Nutricional Cantidad Unidad
Sólidos solubles totales 15.20 g Azúcares totales 4.30 g Acidez (Ácido cítrico) 0.68 – 1.84 g Ácido ascórbico 8 mg Vitamina A 177.00 UI
Vitamina E 13.30 mg
Caroteno 0.10 – 0.59 mg
Tiamina 0.02 mg
Riboflavina 0.05 mg
Niacina 0.30 mg
Fósforo 10.00 mg
Potasio 196 – 208 mg
Sodio 3,70 mg
Calcio 42.00 mg
Magnesio 29,50 mg
Hierro 1.70 mg
Cobre 0.20 mg
Azufre 17.00 mg
Calorías 23.00 kcal
Proteína 0.60 g
Grasas 0.10 g
Extracto etéreo 0.70 g Hidratos de Carbono 5.60 g
Fibra 0.50 g
Cenizas 0.40 g
Agua 92.80 g
(Salunke, 1995)
Dentro de la alimentación humana, esta fruta representa una fuente muy
importante de antioxidantes naturales al tener en su composición antocianos,
carotenoides y vitamina C; permite neutralizar la acción de los radicales
libres nocivos para el cuerpo, intensifica la formación de colágeno, glóbulos
rojos y la potenciación del sistema inmunológico para reducir enfermedades
degenerativas, cardiovasculares y cáncer. Además al ser una fruta con gran
cantidad de fibra puede ser un remedio contra el estreñimiento, con
6 2.1.3 INDUSTRIALIZACIÓN
La Mora de Castilla tanto por su sabor agridulce y beneficios mencionados
anteriormente, ha recobrado su valor en el transcurso de los años; por lo
cual, representa un producto de gran importancia en el área agroindustrial,
para la elaboración de mermeladas, jugos, helados, jaleas, yogurt, pulpa y
extractos de colorante y saborizante alimenticio (Salazar et al., 2007).
Debido a sus propiedades antioxidantes y saborizantes la Mora de Castilla
se ha destinado de una manera menos tradicional al utilizarla en la
elaboración de vino, logrando una diversificación en el uso de la fruta al
realizar un producto con alto valor agregado y con propiedades diferentes a
las de los vinos que se encuentran actualmente en el mercado (Martínez et
al., 2007).
2.2 VINO DE FRUTAS
El vino de frutas, es el producto obtenido mediante fermentación alcohólica
del mosto de frutas corregido en la cantidad de azúcares y el porcentaje de
acidez, con un grado alcohólico entre 8 y 18º GL (Arozarena, 2007). El vino
de frutas, puede elaborarse con cualquier fruto jugoso que presente aroma
agradable, sabor intenso, acidez y cantidad de azúcar adecuada para
producir alcohol suficiente durante la fermentación (González, 2012).
El vino de frutas al igual que el vino tradicional, tiene como origen el proceso
de fermentación alcohólica; por lo que no existen impedimentos tecnológicos
para elaborar un vino de frutas con aromas y sabores deseados (Coronel,
7 2.2.1 ORIGEN
El vino es una de las bebidas más antiguas que se conocen, se han
encontrado restos de viñedos con una antigüedad de 7 000 años; por lo que
es posible que el vino haya sido la primera bebida alcohólica de la
humanidad (Cuellar et al., 2008). Para el hombre de la época medieval, el
agua no constituía el líquido vital, ya que al no existir maneras de
potabilizarla, la contaminación afectaba a todos los ríos y fuentes naturales
de agua; por lo que el consumo de vino era necesario para eliminar las
bacterias y evitar algunas enfermedades gastrointestinales (Muñoz, 2006).
2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS VINOS DE FRUTAS
La elaboración de vinos de frutas distintas de la uva es una práctica habitual
en países que por sus condiciones climáticas, el cultivo de la vid no es
mayoritario. En general, la elaboración de estos vinos es de modo artesanal,
sin embargo hoy en día todo el proceso está mayoritariamente
industrializado (García, Quintero, & López-Munguía, 2000).
2.2.2.1 Características Analíticas
Contenido de azúcares: La medición de cantidad de azúcar en un mosto, es muy importante en la elaboración de vinos pues permite evaluar la
evolución de la fruta durante su maduración, determinar la necesidad de
corregir los mostos y realizar un seguimiento del consumo de azúcares
8 Grado alcohólico: El grado alcohólico del vino corresponde al número de litros de etanol contenidos en 100 litros de vino, medidos a 20ºC. De
acuerdo a la norma ecuatoriana NTE-INEN 0374, los vinos de frutas, deben
tener un porcentaje de alcohol del 5 al 18%. El grado alcohólico puede
analizarse directamente sobre muestras de vino (González, 2012).
Acidez total y potencial Hidrógeno (pH): A lo largo del proceso de vinificación, la medida de la acidez total y el pH son esenciales para lograr
una estabilidad microbiológica en el producto final y en sus características
(Arozarena, 2007; Palacios, Augustin, Raginel, & Ortiz-Julien, 2008).
Acidez volátil: La presencia de ácido acético, indica problemas en la fermentación y desarrollo de bacterias lácticas y acéticas que degradan el
etanol a ácido acético (González, 2012).
2.2.2.2 Características Sensoriales
Los vinos de frutas presentan características sensoriales de acuerdo a la
fruta con la que se elaboró. Por ello, es necesario tener en cuenta que los
vinos pueden obtenerse de cualquier fruta que facilite el crecimiento de las
levaduras. Las características sensoriales de los vinos consisten en las
características que pueden percibirse a través de los sentidos de la vista,
olfato y gusto de un catador con experiencia (García et al., 2000).
Durante la evaluación sensorial del vino, los parámetros fundamentales que
deben evaluarse son la intensidad olfativa, persistencia aromática intensa,
dulzura, suavidad, presencia de alcohol, cantidad de taninos, efervescencia,
acidez y cuerpo. El examen visual en el vino es la característica más
importante para la determinación de la calidad de este; el examen de gusto
olfativo, determina por completo la calidad del vino, siendo el más importante
el examen de persistencia aromática que representan el conjunto de aromas
9 determinar el tipo de vino de acuerdo a las características obtenidas se
realizan comparaciones con patrones establecidos en cartas enológicas;
correspondientes a cada tipo de vino (Alonso et al., 2007).
2.2.2.3 Defectos de los vinos
Los defectos de los vinos se producen habitualmente por una composición
anormal del mosto o por la mala elaboración y conservación del producto.
Con los defectos del vino, los sabores no deseados se hacen predominantes
(Arozarena, 2007).
La turbidez del vino se debe a las transformaciones químicas durante el
proceso; las coloraciones demasiado oscuras son muestra de oxidación
causada por el almacenamiento prolongado o la insuficiencia en ácido
sulfuroso; la presencia ligera de espuma indica una degradación ácida o
fermentación secundaria; los tapones de corcho elaborados con un material
de baja calidad o mal manipulados, pueden alterar el sabor del vino
haciendo predominante el sabor a corcho (Cuellar et al., 2008).
Además de estos defectos, los vinos pueden presentar enfermedades
causadas por microorganismos, que alteran las características del vino,
provocando enturbiamiento, alteraciones de olor, vinos ácidos o amargos;
10 2.2.3 VINO DE MORA
Tradicionalmente, solamente es considerado vino el elaborado de la vid. Sin
embargo, en países en los que el cultivo de uva no es muy común o
abundante, se elaboran vinos de diferentes frutas. La mora al poseer las
características apropiadas para la fermentación, se convierte en una
candidata ideal para la elaboración de vino (Coronel, 2011).
2.2.4 PROCESO DE ELABORACIÓN
El proceso de elaboración de vino de frutas es similar al vino de uva
tradicional; en donde el jugo de fruta (mosto) se somete a fermentación y
luego a clarificación; sin embargo, en el vino de frutas cobran vital
importancia el proceso de caracterización del jugo y de ajuste o corrección
de azúcar y acidez para permitir que las levaduras fermenten con facilidad
(González, 2005).
2.2.4.1 Operaciones Pre fermentativas
Las operaciones pre fermentativas son aquellas en las que se definen las
características principales de la materia prima y se realiza la corrección del
mosto para hacerlo adecuado para la fermentación; estas operaciones
incluyen la higienización de los materiales y de la materia prima para evitar
el desarrollo de bacterias indeseadas (Coronel, 2009). Las etapas que
corresponden a estas operaciones son: recepción, limpieza, prensado de la
11 2.2.4.2 Fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica, es el proceso más importante de la vinificación,
es el responsable de transformar el azúcar del mosto en etanol, se
encuentra caracterizado por la producción de dióxido de carbono y calor
que aumenta la temperatura del mosto. Durante esta etapa se deben
mantener controladas las condiciones de temperatura; ya que esta afecta
directamente a la velocidad de fermentación, al desarrollo de las levaduras
pues éstas trabajan a temperaturas de 13 a 35ºC y a la calidad organoléptica
del vino (Arozarena, 2007; Coronel, 2009; García et al., 2000; Montoya,
Londoño, & Márquez, 2005).
El rendimiento para la transformación de glucosa en etanol es de 0.51g de
etanol y 0.49 g de CO2 por cada gramo de glucosa; la secuencia para
realizar esta transformación es un proceso muy complejo, pues la levadura
no utiliza el azúcar solo para esta degradación, sino también para su
reproducción (Vázquez & Dacosta, 2007).
El contenido de azúcar inicial, la presencia de oxígeno, el sulfitado, el pH del
mosto, la temperatura y los nutrientes; son factores que deben controlarse
estrictamente, pues determinan la velocidad en que el proceso de
fermentación se llevará a cabo; la cantidad de alcohol en el producto final, la
inhibición de crecimiento de microorganismos indeseables, aseguran el
adecuando crecimiento y reproducción de las levaduras fermentadoras
(Chiva, 2011; García et al., 2000; Mac-Kay, 2008).
2.2.4.3 Operaciones pos fermentativas
Las operaciones pos fermentativas, tienen como objetivo principal estabilizar
12 microbiológico. Durante esta fase las operaciones que se realizan son las
siguientes: clarificación, segundo trasiego y envasado (Coronel, 2011).
Después de la fermentación el vino contiene partículas como levaduras,
bacterias y desechos de células de la mora; la clarificación consiste en
eliminar las sustancias en suspensión que se encuentran en el vino, con
base en la eliminación de la carga negativa de los taninos y bacterias, y de la
carga positiva de la proteína y fibra; que al momento de clarificar pierden la
carga y se precipitan al fondo del recipiente (Escolá Distribución., 2011).
Muchas veces, el vino tiende a clarificarse espontáneamente con reposo a
bajas temperaturas, donde las partículas se precipitan al fondo del recipiente
por su propio peso; sin embargo, este tipo de clarificación no es suficiente,
por lo que se utilizan varios métodos entre los cuales, los más utilizados son:
Clarificación por encolado: Se añade al vino alguna sustancia clarificante; gelatina, cola de pescados, albúmina de huevo, polvo de sangre,
caseína, con la capacidad de coagularse y englobar las partículas en
suspensión y arrastrarlas al fondo del envase (Palacios et al., 2008).
Clarificación por filtración: Consiste en pasar el líquido turbio a través de una capa filtrante de diferentes formas y materiales con estructura muy
fina, fibrosa con poros muy finos, que detienen las sustancias en suspensión
del vino, en la superficie de la membrana, eliminando gran cantidad de
partículas y permitiendo la estabilización del vino (Mac-Kay, 2008).
2.3 PROCESOS MEMBRANARIOS
Los procesos de filtración con membranas son los que separan físicamente
en dos fases sustancias con partículas en suspensión, mediante una
13 sustancia llamada retenido. Estos procesos se emplean en la industria como
una innovadora alternativa para reemplazar los métodos de separación
tradicionales, ya que se realizan a temperatura ambiente, generalmente no
producen cambio de fase en el producto que se somete al proceso, además
permite la operación continua del sistema (Winston & Sirkar, 2001).
2.3.1 TIPOS DE MEMBRANAS
La membrana es el corazón de los procesos membranarios, actúa como una
barrera selectiva que permite el paso de algunas sustancias y la retención de
algunos componentes; la permeabilidad y la fuerza motriz son factores
determinantes de la velocidad de transporte de las sustancias a través de
ella durante el proceso de filtración (Mendoza, 2010).
Las membranas, por lo general son fabricadas como fibras huecas con tubos
o capilares, ubicadas en un módulo tubular, espiral enrollado. Las
membranas se clasifican de a acuerdo a su naturaleza; biológica o sintética,
a su material; líquidas, sólidas orgánicas o sólidas inorgánicas, a su
estructura; porosa asimétrica, porosa simétrica o no porosa, a su aplicación;
separación gas-gas, gas líquido, líquido-líquido o sólido líquido, a su
preparación; inversión de fase o mixtas y de acuerdo a su mecanismo de
acción; adsorción, difusión, intercambio de iones u ósmosis (Mendoza, 2010;
Montero, 2008; Pandolfi, 1997).
2.3.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS MEMBRANARIOS
De acuerdo a Mendoza (2010), una membrana puede determinarse como
una fase semipermeable que separa a dos fases de distinta naturaleza entre
14 de la fuerza y al tamaño de los compuestos, se pueden clasificar los
procesos en ósmosis inversa, evaporación osmótica, nanofiltración,
ultrafiltración y microfiltración; siendo estos los más importantes para la
industria alimenticia (Pandolfi, 1997).
Ósmosis Inversa: Es el proceso en el cual se pueden concentrar sales y compuestos menores a 1 nanómetro, con 10 a 200 bares de presión, sin
necesidad de aplicar temperaturas altas, este proceso necesita como fuerza
motriz de la presión hidráulica y se utiliza para obtener agua eliminando las
sales disueltas en ella (Mendoza, 2010; Palacio, 1999).
Evaporación osmótica: Es utilizado principalmente para la concentración a baja temperatura de soluciones acuosas en productos
alimenticios, sin causar daños mecánicos en los solutos del alimento
(Montero, 2008), la fuerza motriz corresponde a una presión de vapor a
través de la membrana y se utiliza para la concentración de jugo de fruta
(Chamorro, 2007).
Microfitración: La microfiltración tangencial al igual que la ultrafiltración es un proceso selectivo para la separación de compuestos, con un tamaño
de 10 a 0,1 micrómetros. Utiliza como fuerza motriz presiones de 0,1 a 5
bares. Este proceso se utiliza para la clarificación de jugos de frutas y
bebidas fermentadas (Mendoza, 2010).
Ultrafiltración: Es un proceso selectivo de concentración y separación de compuestos de 5 nanómetros a 0,1 micrómetros, utilizando como fuerza
motriz presiones de 1 a 10 bares; se utiliza generalmente para la separación
de proteínas de la leche (Montero, 2008).
Nanofiltración: La nanofiltración es una técnica de filtración intermedia entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración, la membrana permite separar
compuestos orgánicos como colorantes y azúcares de 1 nanómetro de
tamaño, utilizando una fuerza motriz de 10 a 40 bares (Mendoza, 2010;
15 2.3.3 MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL
La microfiltración tangencial es una tecnología de filtración sólido-líquida
sobre membranas de un fluido con partículas en suspensión, cuya
característica principal es que el flujo de alimentación se mueve de manera
paralela sobre la membrana y perpendicular al flujo que la atraviesa, que lo
diferencia de la filtración tradicional permitiendo un índice de filtración más
alto. La fracción rechazada que continúa en la dirección del flujo alimentador
se denomina retenido o concentrado, y el flujo de solución que pasa a través
de la membrana, permeado (Mendoza, 2010; Pérez, 2007).
Figura 2. Ilustración del proceso de Microfiltración Tangencial
(Mendoza, 2010)
El rendimiento y selectividad de la membrana, dependen del tamaño
molecular, solubilidad, fuerza iónica de las partículas en suspensión, además
de sus cambios estructurales e interacciones influenciadas por el pH,
temperatura, concentración de sales en el medio y de la afinidad que estos
compuestos tengan con la membrana; el tamaño de la partícula en relación
con el tamaño de los poros determina si ésta puede pasar o no por la
membrana (Arias & Espinel, 2006; Mendoza, 2010).
Las membranas que se utilizan para la microfiltración tangencial se
16 disposición puede ser tubular o capilar, con superficies específicas que
varían de 80 a 1000 m2/m3 (Pérez, 2007).
En este proceso, las membranas que se utilizan con mayor frecuencia son
las membranas porosas, con una dimensión de poros de 0,1 a 10
micrómetros, las membranas inorgánicas de cerámica con 0,1 y 10
milímetros de tamaño de poro y las membranas inorgánicas a base de masa
carbón con poros de 0,05 a 1,5 milímetros; por lo general los solutos
retenidos son partículas muy pequeñas como células microbianas y coloides
(Mendoza, 2010; Pandolfi, 1997).
La microfiltración tangencial puede realizarse por batch, en el que el retenido
recircula constantemente y no se tiene un flujo de alimentación constante; y
en proceso continuo, en la cual la alimentación pasa una sola vez por el
módulo o se tiene una fuente de alimentación constante, el retenido puede o
no recircular (Arias & Espinel, 2006).
2.3.4 FUNDAMENTOS DE LA MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL.
El proceso de microfiltración tangencial es un proceso muy complejo, en el
cual intervienen diferentes variables que afectan directamente el
rendimiento del proceso, colmatación de la membrana y volumen de
permeado (Pérez, 2007).
2.3.4.1 Densidad de flujo de permeado o flujo transmembrana (Jp)
El flujo transmembrana (Jp), es el permeado o flujo volumétrico que pasa a
través del área de la membrana en un tiempo determinado y cuya ecuación
17
[1.1]
[1.2]
Dónde:
JP =Flujo transmembrana
FP= flujo de permeado
V= Volumen total de permeado
A= Área de la membrana t= Tiempo de filtración Δp= Caída de presión
2.3.4.2 Presión Transmembrana (PTM)
La presión transmembrana es la fuerza motriz del proceso, representa la
diferencia de presión entre los lados del permeado y del retenido, contiene
las tres presiones del sistema; presión de alimentación, presión de salida del
retenido y presión del permeado (Arias & Espinel, 2006; Mendoza, 2010).
[1.3]
Dónde
Pe= Presión de alimentación
Ps= Presión de salida del retenido
18 2.3.4.3 Resistencia de la membrana (Rm)
Se refiere a la resistencia de la membrana limpia o nueva, para transportar
unos compuestos con más facilidad que otros, generando una transferencia
de masa; está dada por la forma y tamaño de los poros y espesor de la
membrana (Ortiz, Vélez, & Mejía, 2008).
[1.4]
Dónde:
ΔPTM= Disminución en la presión Transmembrana ηo= Viscosidad del fluido
l= Grosor de la membrana
ηp= Número de poros por unidad de área
rp= Radio del poro
2.3.4.4 Permeabilidad (Lm)
La permeabilidad es la propiedad que tiene un material poroso para dejar
pasar con mayor o menor facilidad un líquido a una presión y temperatura
dadas; que se expresa generalmente en litros por hora por metro cuadrado a
1 bar de presión a 20ºC (Pandolfi, 1997).
[1.5]
Dónde
19 2.3.4.5 Factor de reducción volumétrica (FRV)
Este factor se refiere a la relación que existe entre el volumen de la
alimentación y el volumen de retención, que pasa a través de la membrana.
Se encuentra relacionado directamente con el rendimiento del proceso y se
define en términos de volumen de alimentación, de permeado y de retenido;
por lo que es obligatorio reducir el volumen de retenido al máximo. (Brito,
2005; Winston & Sirkar, 2001).
[1.6]
Dónde
VA= Volumen de alimentación
VR= Volumen de retenido
VP= Volumen de permeado
2.3.4.6 Colmatación de la membrana (f)
La colmatación de la membrana es un fenómeno muy común que ocurre
durante el proceso de microfiltración tangencial, que consiste en la disminución del flujo de permeado causado por el “fouling” o ensuciamiento
de la membrana, provocado por el depósito de partículas en la membrana
que bloquean los poros o reducen su tamaño y provocan la reducción en la
permeabilidad; además de las propiedades intrínsecas de la membrana, las
condiciones del proceso y tratamientos previos del alimento, tienen
incidencia en el ensuciamiento de la membrana (Mendoza, 2010; Pandolfi,
20 Cuando la concentración de partículas sólidas es muy alta, se forma una
capa de partículas sobre la superficie de la membrana formado una torta que
bloquea los poros de la membrana.(Ortiz et al., 2008). La colmatación puede
darse por ensuciamiento interno, causado por la adsorción de partículas
pequeñas dentro de la estructura interna de los poros; o por ensuciamiento
externo, producido cuando las partículas de mayor tamaño que los poros de
la membrana, forman una torta que aumenta de espesor con el pasar del
tiempo (Pandolfi, 1997).
2.3.5 APLICACIONES
La microfiltración tangencial es una tecnología innovadora que se utiliza a
nivel industrial, fue comercializada por primera vez con el objetivo de
realizar análisis bacteriológicos en agua, pero con el paso del tiempo, su uso
fue aumentando en las diferentes industrias para: purificación de agua,
tratamiento de efluentes, remoción de pigmentos de pintura, concentración y
recuperación de colorantes en la industria textil, recuperación de agua,
aceite y alcohol en la industria automovilística (Palacio, 1999).
2.3.5.1 Aplicación de la Microfiltración Tangencial en la industria
Alimenticia
En la industria alimenticia, la tecnología de membranas, se aplica
mayormente en la industria de las bebidas y de productos lácteos;
permitiendo la conservación de conservación de compuestos termolábiles
21 Las aplicaciones de la microfiltración tangencial en la industria alimenticia,
inicialmente se realizaron en la industria láctea en Europa; sin embargo, con
el paso del tiempo, el uso de esta tecnología se ha ido integrando en
muchas más industrias en diferentes partes del mundo (Pérez, 2007).
En la industria láctea, la microfiltración tangencial ha sido aplicada para la
pasteurización en frío de leche fresca, manteniendo las características
físicas, químicas y organolépticas, aumentando la vida útil de la leche;
evitando la inversión de un equipo de UHT, en una empresa francesa
(Zamora et al., 2000).
En las industrias de jugos y zumos de frutas, la tecnología de membranas ha
permitido la concentración, pasteurización y clarificación de estos productos
sin ocasionar daño en las propiedades de éstos y con un ahorro económico
en adquisición de maquinaria y materiales, con mayores rendimientos que
los métodos tradicionales (Chamorro, 2007).
En Costa Rica, la tecnología de membranas ha permitido la clarificación del
jugo de mora, con pre tratamiento enzimático, obteniendo jugo sin turbidez y
manteniendo las características organolépticas y nutricionales del jugo
fresco de mora (Montero, 2008).
En Puerto Rico, se realizó la optimización del proceso de clarificación del
vino de naranja criolla, donde se determinó que este proceso es más
eficiente que la clarificación tradicional con bentonita, con una notable
disminución en la producción de residuos contaminantes en el proceso
(Olivero, 2006).
En la industria vinícola española, la microfiltración tangencial, se ha
implementado como proceso de clarificación y para eliminar impurezas que
alteran al vino, aumentando su vida útil (Mendoza, 2010).
Pandolfi, en el año 1997, realizó la microfiltración tangencial en vino tinto, a
22 organolépticas a excepción de los antocianos no presentan mayores
modificaciones, obteniendo un vino microbiológicamente estable, eliminando
la adición de aditivos y ambientalmente sustentable.
Desde hace algunos años, en el Ecuador, el proceso de microfiltración
tangencial ha sido de gran estudio en las universidades para demostrar su
aplicabilidad en jugos de frutas nativas, sin afectar sus propiedades
antioxidantes y características sensoriales y en suero de leche para la
elaboración de queso (Arias & Espinel, 2006).
Se ha realizado un estudio para determinar la efectividad dela microfiltración
como proceso de clarificación en jugo de arazá, con pre tratamiento
enzimático, dando como resultado un jugo estable (León & Rosero, 2009).
Se han realizado, proyectos para obtener jugo de arazá clarificado, con pre
tratamiento enzimático. Con esto se obtuvo un rendimiento mayor al
momento de microfiltrar, en relación a las muestras sin tratamiento previo
(Laverde, 2010).
A nivel del estudio de la Microfiltración en productos lácteos, se han
realizado investigaciones acerca de la utilidad de esta para la elaboración de
queso y aprovechamiento del lactosuero; en donde se determinó que la
utilización de la microfiltración tangencial de la leche previo a la elaboración
del queso, permite que se pre concentre, eliminando el lactosuero,
optimizando el proceso de desuerado en la elaboración del queso y evitando
la pérdida de caseína. Obteniendo un queso, con las características
sensoriales similares a las de un queso realizado con leche sin microfiltrar
23 2.3.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
El proceso de microfiltración tangencial, tiene muchas ventajas, por encima
del proceso de filtración tradicional en lo que se refiere a tamaño del equipo,
es posible automatizarlos con facilidad y realizar un proceso continuo.
Gracias al alto rendimiento de este sistema, no es necesario aumentar la
temperatura del producto a microfiltrar, evitando las pérdidas de
características de los compuestos del producto en el proceso (Palacio,
1999).
Ya que las presiones del proceso no sobrepasan los 5 bares, no es
necesaria una inversión excesiva en instrumentación, las membranas
utilizadas son resistentes a condiciones extremas de pH y son relativamente
fáciles de limpiar (Arias & Espinel, 2006).
El equipo de microfiltración tangencial a su vez presenta desventajas,
especialmente relacionadas con el costo de inversión; en lo referente al
proceso las desventajas, se relacionan con la colmatación de la membrana y
las paradas que deben realizarse durante la operación para la limpieza de
ellas, que no trabajan adecuadamente cuando existen fluctuaciones en el
tamaño de las partículas (Mendoza, 2010).
2.4 COLOR EN LOS VINOS.
El color en los vinos, especialmente en los vinos tintos y rosados es un factor
de gran importancia para determinar su calidad y es una característica
determinante para la selección del vino por parte del consumidor (González,
24 El vino, como todas las bebidas, se encuentra sometido a las leyes de la
física de absorción y refracción de la luz; por esta razón el color de los vinos
puede variar en los vinos blancos desde tonos amarillos a tonos verdosos;
en los vinos tintos el color puede variar desde rojo violeta intenso hasta
tonos marrones; esta variación confiere información que permite diferenciar
a los vinos jóvenes de los añejos (Escribano-Bailón et al., 1999).
El cambio de color de los vinos, se debe principalmente a la presencia de
pigmentos propios de la fruta, que con la presencia de oxígeno van
cambiando las tonalidades del color (Escribano-Bailón et al., 1999).
2.4.1 FACTORES QUE DETERMINAN EL COLOR EN EL VINO
En la actualidad, un color duradero en el vino tinto es una característica
deseada para los consumidores conocedores; estas características se ven
afectadas por diferentes factores propios de la fruta como composición
fenólica, proceso de elaboración y condiciones de almacenamiento
(Echávarri, 2006).
2.4.1.1 Composición fenólica
Las frutas con las que se elaboran los vinos dentro de su estructura
presentan compuestos fenólicos que les confieren propiedades aromáticas y
de color como antocianos y taninos, que son los responsables de los colores
y tonalidades en el vino. (González, 2010; Peña, 2008; Zamora, F., 1999).
Las antocianinas son compuestos de origen vegetal no nitrogenados,
conocidos como flavonoides azules, son el grupo de pigmentos hidrosolubles
25 en la naturaleza ampliamente y son los responsables de una gran variedad
de colores; rojo, anaranjado, azul y púrpura de las uvas, manzanas, rosas,
fresas y moras (Guerrero, López, & Armenta, 2006).
El color que proporcionan las antocianinas depende del número de grupos
hidroxilo y metoxilo; mientras más cantidad de grupos hidroxilo, las
tonalidades se dirigen al azul, mientras que los grupos metoxilo, producen
coloraciones rojas. Cuando las antocianinas, se combinan con compuestos
estabilizantes, se producen fenómenos de copigmentación (Guerrero et al.,
2006; Garzón, 2008; Santos-Buelga & Rivas-Gonzalo, 1999).
Los taninos son compuestos que se encuentran distribuidos, en una gran
variedad de plantas, que presentan un color amarillo-café, y un sabor
amargo y astringente, son solubles en agua y alcohol. Debido a la capacidad
de los taninos para interactuar con cadenas peptídicas, es posible establecer
uniones resistentes al agua y al calor, además de resistencia a la
proliferación bacteriana y gracias a su poder astringente, es posible reducir
las características de lubricación en la lengua, para darle al vino tinto la
astringencia deseada.
En el caso de la mora, los taninos son reemplazados por los elagitaninos
que cumplen la misma función que los taninos en el vino (Córdova, 2010;
Díaz-Plaza & Gómez-Cordovés, 1999; Garzón, 2008). La presencia de los
taninos en el vino, además de definir el sabor, permite que se utilice como
agente clarificante, para precipitar proteínas presentes en el mosto.
En los vinos jóvenes, los taninos hidrolizables son compuestos muy
pequeños, mientras que en los vinos viejos, los compuestos de taninos son
grandes e insolubles que se precipitan; el cambio de color en los vinos se
debe a la formación de polímeros entre antocianinas y taninos, que
26 Al ser compuestos poco estables, factores como el pH, las enzimas, los
ácidos, el sulfitado y la presencia de oxígeno, pueden afectar la estabilidad
de las antocianinas y de los taninos (Garzón, 2008).
2.4.1.2 Efecto de pH
Debido a que el núcleo de las antocianinas no tiene electrones en su
estructura, es muy sensible a cambios en el pH, por lo que cambios de color
se producen durante la maduración de las frutas; a mayor pH el color de
aumenta en su tonalidad, presentando una coloración azul (Escribano-Bailón
et al., 1999; Guerrero et al., 2006).
2.4.1.3 Efecto del sulfitado
El sulfitado es una acción importante para la conservación de algunos
productos, sin embargo puede producir la decoloración de las antocianinas;
en el vino tinto, la concentración de sulfito, acelera la velocidad de
decoloración (Guerrero et al., 2006).
2.4.1.4 Presencia de Oxígeno
En las antocianinas del vino, el oxígeno disuelto afecta negativamente a la
estabilidad de estas, por lo que el envasado de los vinos debe realizarse en
27 2.4.1.5 Efecto de la luz y temperatura
Las antocianinas, al ser expuestas a altas temperaturas y condiciones de luz
poco controladas; producen compuestos incoloros, que disminuyen el color
del pigmento (Garzón, 2008).
2.4.1.6 Proceso de Vinificación
El proceso de vinificación representa uno de los factores clave para obtener
un vino con las características aromáticas y cromáticas deseables, por lo
que es de vital importancia que durante cada etapa del proceso se controlen
los factores que pueden afectar al color en el vino (Zamora, 1999).
El estado de maduración de la fruta es el primer factor que debe controlarse,
ya que la concentración de pigmentos, varía de acuerdo al estado de
maduración cambiando la tonalidad del vino (Zamora, 1999; Ayala,
Echávarri, & Negueruela, 1999).
Debe mantenerse un estricto control de la cantidad de sulfito a agregarse,
para evitar la pérdida de color. La fermentación del mosto debe realizarse en
un recipiente hermético apropiado, evitando el contacto con la luz y el
oxígeno, para evitar la oxidación de compuestos y la pérdida de color
(Zamora, 1999).
El embotellado y almacenamiento, son las etapas del proceso en las que se
debe tener un control estricto; el vino debe guardarse en botellas ámbar o en
botellas que eviten la exposición directa del vino a la luz; y el
almacenamiento debe realizarse en una bodega con condiciones de luz y
28 2.4.2 ÍNDICES DE COLOR.
El color en el vino es el primer atributo que permite distinguir los defectos o
virtudes en éste, por lo que es necesario determinar los índices de color que
intervienen en el análisis de las características de los vinos, para su
aceptación o rechazo (Marin & Miguel, 1998).
2.4.2.1 Color
El color de un vino se refiere a la propiedad que esta sustancia tiene para
reflejar y absorber luz al exponerse a una fuente de iluminación enviando al
cerebro estímulos, para interpretar las señales que han sido enviadas a
través de la retina. Para la determinación del color en el vino, es necesario
tomar en cuenta, la fuente de iluminación, el comportamiento de la sustancia
frente a este y la interpretación del observador (Negueruela, Echáverri,
Ayala, & Lomas, 1995).
2.4.2.2 Tono o tonalidad
La tonalidad o matiz es la característica que muestra al color en su estado
puro y permite distinguirlo de otro. La tonalidad, se caracteriza por tener una
longitud de onda dominante y se representa en grados sexagesimales con
29 2.4.2.3 Luminosidad
La luminosidad, claridad o brillo, se refiere a la cantidad de luz que puede
atravesar una sustancia, esta característica describe la cantidad de luz u
oscuridad presente en el vino. La luminosidad es el valor de Y expresado en
porcentaje, siendo 0 equivalente a negro y 100 equivalente a blanco; con
mayor reflexión de luz (González, 2010).
2.4.2.4 Cromaticidad
Esta característica se refiere a la pureza o saturación de cada color,
corresponde a la longitud de onda dominante y la pureza; y se expresa
mediante el diagrama de cromaticidad, cuyos valores no sobrepasan los 150
(Madrid, Madrid, & Moreno, 2003; Marin & Miguel, 1998).
Longitud de onda dominante: La longitud de onda dominante es la cantidad de luz que se percibe al mirar un objeto, y corresponde a la longitud
de onda de un determinado color (González, 2005; Marin & Miguel, 1998).
2.4.2.5 Intensidad colorante
La intensidad colorante se refiere a la pureza del color y al grado en que éste
se encuentra alejado de los colores puros del espectro; al ser atenuado por
el negro, gris o blanco (Madrid et al., 2003; Marin & Miguel, 1998). Mertz,
citado por Córdova (2010), indica que la intensidad del color del vino se ve
relacionada con los antocianos libres que se combinan con los compuestos
30 2.4.2.6 Limpidez del color
La limpidez en el vino, es un parámetro muy importante a evaluar, ya que es
un indicador de la calidad del vino, la turbidez en el vino, determina el nivel
de estabilidad físico química de éste. A pesar de que el vino es sometido a
procesos de clarificación para eliminar la turbidez, no son procesos
definitivos; por lo que es importante controlar los factores de
almacenamiento para evitar que los complejos de sustancias coloidales
presentes en el vino, vuelvan a juntarse (González, 2005). Para expresar la
limpidez del vino, se utiliza la medición de turbidez expresada en unidades
nefelométricas de turbidez (NTU); la relación intervalo de turbidez y aspecto
del vino puede observarse en la tabla 2 (Vilavella, 1997).
Tabla 2. Intervalo de turbidez y aspecto del vino.
Nefelometría (NTU) Intervalo de turbidez.
Aspecto del vino
0.4 – 1.5 Brillante 1.5 – 2.5 Claro 2.5 – 5.0 Velado
5.0 - 15 Opalescente >15 Turbio
(Vilavella, 1997)
La transparencia en el vino, determina su calidad y estabilidad; y puede ser
medida a simple vista con una iluminación adecuada y un ojo entrenado; o
con la ayuda de un turbidímetro (González, 2005).
2.4.2.7 Vivacidad del color
La vivacidad del color se encuentra relacionada con el reflejo que se observa
31 esta característica; si la aicdez es alta y el pH bajo, el color del vino es más
vivaz y viceversa (González, 2005)
2.4.3 MÉTODOS PARA DETERMINAR EL COLOR DEL VINO.
Al ser el color en el vino una de las caracteristicas principales para
determinar su calidad, a lo largo del tiempo de han detrminado métodos para
realizar una evaluación adecuada. Debido a que la gama de colores
existentes en los vinos es demasiado extensa, el analisis a simple vista
puede volverse subjetivo; por lo que los analisis de color en los vinos deben
realizarse tanto sensorial como instrumentalmente, para eliminar
parcialmente los errores por subjetividad (Cabrera, Pérez Olivero,
Rodríguez, Conde, & Pérez, 2007; Echávarri, 2006).
2.4.3.1 Evaluación sensorial.
Para el análisis del color del vino, durante mucho tiempo se ha utilizado el
método sensorial; ya que el sentido de la vista tiene la capacidad de
transmitir directamente a nuestro cerebro las características observadas en
la copa de vino que se va a observar; este método ha sido utilizado como
referente de la calidad del vino desde antes de la utilización de los métodos
instrumentales (González, 2005; Ratti, 2006)
El análisis sensorial del color del vino, comienza por la evaluación del color.
Para realizar este proceso, el vino debe verterse en copas de cristal fino e
incoloro en un ambiente con iluminación apropiada, semejante a la luz solar.
La evaluación de estas características, permite al observador determinar la
32 si existe algún tipo de alteración en el producto (Peynaud & Blouin, 2002;
Panreac Química S.A, 2007; Ratti, 2006)
Las caracteristicas que fueron analizadas en la etapa de evaluación del vino,
deben ser analizadas con los patrones establecidos en las cartas enológicas.
Esta etapa puede ser muy sencilla y finalizar con la determinación el vino de
una manera muy rápida; si embargo, el proceso puede alargarse si las
muestras analizadas no coinciden con los patrones establecidos. Tras la
valoración del color, deben realizarse los analisis de sabor y olor para
determinar con exactitud, el tipo de vino y su calidad (Peynaud & Blouin,
2002; Zamora, 1999).
2.4.3.2 Método Oficial CIExy o Coordenadas seleccionadas de Hardy
El método sensorial para determinar el color del vino, puede presentar
inconvenientes en la determinación precisa del color, por lo que se
establecieron métodos instrumentales espectrofotométricos y colorimétricos
de alta precisión para este fin (Panreac Química S.A, 2007)
En España, el método de coordenadas seleccionadas de Hardy, es
considerado como el método oficial para la medida del color en el vino,
además es recomendado por la Organización Internacional de la viña y el
vino (O.I.V) y especifica que, el procedimiento para el análisis del color en el
vino, debe realizarse con métodos espectrofotométricos triestímulo, de
acuerdo al iluminante de la CIE, con relación a la cantidad de luz producida
en un cielo nublado (Negueruela et al., 1995).
Para la realización de este método el vino que se utilice no debe contener
residuos sólidos, por lo que debe ser centrifugado previamente si es
necesario; después, con un espectrofotómetro deben realizarse medidas de
la transmitancia de la muestra a longitudes de onda de 625, 550, 495, 445
33 espesor interno de 0.1, 0.2, 0.5, 1 centímetros, escogidas de acuerdo a la
tonalidad del vino (Echávarri, 2006; Negueruela et al., 1995).
Para la obtención de resultados sobre el color y características del vino,
deben calcularse los valores triestímulos y las coordenadas del punto
representativo del color mediante las ecuaciones que se presentan a
continuación (Panreac Química S.A, 2007).
Valores triestímulo (X, Y, Z).
[1.7]
[1.8]
[1.9]
Dónde
T445= Transmitancia a 445.
T495=Transmitancia a 495.
T550= Transmitancia a 550.
T625= Transmitancia a 625.
Los valores triestímulos X, Y, Z indican la percepción del color por el
observador a través de los receptores cromáticos rojo, verde y azul de
acuerdo al tipo de vino, sin embargo, estos datos no tienen relación con los
colores reales que el ojo puede percibir, por lo que deben ser transformadas
a coordenadas cromáticas x e y, que pueden ser representadas en un
diagrama de cromaticidad que engloban los colores reales que el ojo puede
34 Coordenadas del punto representativo, coordenadas cromáticas (x,y).
[1.10]
[1.11]
Luminosidad relativa (L); representada por el valor de Y, en porcentaje donde 0 equivale a 0 y 100 equivale a blanco o incoloro (Panreac Química
S.A, 2007).
Intensidad colorante (IC):
( ) [1.12]
Dónde:
A420 = absorbancia a 420 nm
A520 = absorbancia a 520 nm
b= espesor de la cubeta en cm
Tonalidad
35 2.4.3.3 Sistema de Coordenadas CIELAB
Debido a que con el sistema de coordenadas de Hardy se presentaron
algunos inconvenientes, se desarrolló otro sistema para análisis de color; el
sistema de coordenadas CIELAB, establecido en 1976, en el que se
reproduce el color real de un objeto, iluminado por la luz del día (Cabrera,
Pérez, Rodríguez, Conde, & Pérez, 2007). Este sistema utiliza los
parámetros de claridad o luminosidad (L*) y las coordenadas colorimétricas
(a* y b*), estos parámetros pueden ser medidos directamente con un
colorímetro o mediante el cálculo con las coordenadas dadas por un
espectrofotómetro, con base en el agua destilada y las siguientes formulas
(Echávarri, 2006; González, 2005).
Luminosidad (L*): La luminosidad o claridad puede tomar valores entre 0 a 100 (Echávarri, 2006).
(√ )
[1.14]
Dónde
Y= Coordenada Y de la muestra.
Yn= Coordenada Y del agua destilada.
Coordenada colorimétrica (a*): Define la cercanía del color analizado hacia rojo si es mayor a 0 y hacia verde si es menor a 0 (Echávarri, 2006;
Negueruela et al., 1995).
(√ √ )
36 Dónde
Y= Coordenada Y de la muestra.
Yn= Coordenada Y del agua destilada.
X= Coordenada Y de la muestra.
Xn= Coordenada Y del agua destilada.
*Los valores de X, Xn, Y,Yn se obtienen con las fórmulas de valores
triestímulo 1.7, 1.8 y 1.9.
Coordenada colorimétrica (b*): Define la cercanía de la muestra hacia el amarillo si es mayor a 0 y hacia azul si es menor que 0. Los valores de a*
y b* pueden estar comprendidos entre +128 y -127 (Negueruela et al., 1995.;
González, 2005).
(√ √ )
[1.16]
Dónde
Y= Coordenada Y de la muestra.
Yn= Coordenada Y del agua destilada.
X= Coordenada Y de la muestra.
Xn= Coordenada Y del agua destilada.
Cromaticidad (C*): El conjunto de coordenadas a*, b*, junto con la claridad, definen el color de una sustancia; tiene el valor de 0 en sustancias
acromáticas con un valor máximo de 150 (González, 2005).
37 Tono (H*): Presenta valores de 0 a 360º y representa el tono angular (Negueruela et al., 1995).
[1.18]
La combinación de las coordenadas a* y b* dan como resultado los
parámetros psicométricos de croma (C*) que permite diferenciar el color y el
tono (H*) según el cual el estímulo parece ser similar a uno de los colores
percibidos, rojo, amarillo, azul o verde; junto con la claridad (L*), estos
parámetros definen el color de un estímulo (Cabrera, Pérez, et al., 2007;
Negueruela et al., 1995; Noriega & Casp, 2003 ).
De acuerdo a Negueruela et al (1995), el método del espacio CIExy puede
reeemplazarse por el método CIELAB, ya que las coordenadas cilindricas
claridad (L*), croma (C*) y tono (H*) se encuentra mejor correlacionadas con
la respuesta visual y resulta ser más uniforme que el espacio CIExy.
2.4.3.4 Métodos Simplificados
Los métodos mencionados anteriormente, cumplen con el objetivo de definir
el color y las características de un vino; sin embargo, el tiempo que demora
la toma de muestras y la realización de los cálculos, resulta poco práctica
para el muestreo de control de calidad en bodegas (Echávarri, 2006;
Zamora, 1999)
Por esta razón los enólogos, han desarrollado métodos simplificados para
control de calidad en el proceso de vinificación, realizando medidas
espectrofotométricas de las absorbancias a diferentes longitudes de onda y
tomando en cuenta la intensidad colorante y el tono, cuyas fórmulas son las
38
[1.19]
[1.20]
[1.21]
Dónde
IC= Intensidad Colorante.
T= Tonalidad.
A420= Absorbancia a 420.
A520= Absorbancia a 520.
Nergueruela et al (2001), del Laboratorio de color de la Rioja, han
desarrollado un método simplificado para la medición del color en los vinos y
brandies, que consiste en la utilización del programa MSCV (Método
simplificado de medida del color del vino), para detrminar las características
de L*, a*, b*, C*, H* del espacio CIELAB, realizando la medición
transmitancia a 4 diferentes longitudes de onda. Este programa se encuentra
disponible en la página de la Universidad de la Rioja, listo para su descarga.
2.4.4 TRABAJOS RELACIONADOS
En diferentes lugares se han realizado muchos trabajos relacionados a la
determinación del color del vino y los factores que interviene y modifican
