IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES 4.1 Materia prima
4.5 Controles realizados en el proceso fermentativo
Se trabajó a diferentes concentraciones de levadura: 0,20, 0,5 y 0,8 %. Se inicio en 20 °Brix a una temperatura constante de 25
°C durante la fermentación. Los resultados de las pruebas se dan a continuación:
Tabla 14. Variación de los sólidos solubles (° Brix) y grados alcohólicos (° GL), durante los cinco días de fermentación de los mostos de aguaymanto a diferentes concentraciones de levadura.
D ía s
Concentración de levadura
T1 = 0,20% T2 = 0,50% T3 = 0,80%
°Brix SD
°Brix
° Grado Alcohól
ico
SD ° Grado Alcohólic
o
°Brix SD
°Brix
° Grado Alcohól
ico
SD ° Grado Alcohólic
o
°Brix SD
°Brix
° Grado Alcohól
ico
SD ° Grado Alcohólico 0 20,00 ± 0,000 0,00 ± 0,000 20,00 ± 0,000 0,00 ± 0,000 20,00 ± 0,000 0,00 ± 0,000 1 17,50 ± 0,866 3,13 ± 0,115 16,67 ± 0,289 3,80 ± 0,000 14,83 ± 0,289 4,83 ± 0,289 2 13,83 ± 0,764 4,90 ± 0,100 12,83 ± 0,289 6,00 ± 0,000 12,67 ± 0,289 7,57 ± 0,208 3 11,17 ± 0,577 7,80 ± 0,200 10,17 ± 0,289 8,67 ± 0,289 8,13 ± 0,321 9,27 ± 0,153 4 9,83 ± 0,289 8,70 ± 0,200 8,03 ± 0,058 9,50 ± 0,300 5,80 ± 0,265 10,43 ± 0,404 5 8,17 ± 0,289 10,0 ± 0,200 7,10 ± 0,361 10,70 ± 0,265 5,00 ± 0,500 11,03 ± 0,551
Las variaciones de ° Brix y el tiempo de fermentación, tienen relación inversamente proporcional, refleja una disminución progresiva a través del tiempo por parte de los microorganismos, ya que el azúcar es fuente de carbono y energía para las levaduras y estas las están consumiendo durante el proceso fermentativo, generando alcohol como desecho. (Navarre, 1994). En la concentración de levadura 0,8 % se observa un mayor consumo de solidos solubles llegando a 5 °Brix, mientras que al 0,5 % es de 7,1
°Brix y a 0,2 % de 8,17 °Brix, (tabla 14), esto se debe a la concentración de levadura en cada tratamiento, por lo tanto a mayor concentración de levadura existe mayor degradación o consumo de solidos solubles en el medio y por lo tanto mayor generación de alcohol. (Négre y Francot, 1980 y Vogel, 2003).
Análisis estadístico:
La evaluación de los grados Brix, mostro diferencias significativas entre ensayos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,000), obtenido mediante el programa de Minitab 16. Aplicando la prueba de Tukey al 5%, se observa que hay diferencias significativas entre los tres tratamientos, siendo mejor el tratamiento 3 ya que al final de la fermentación tuvo menor cantidad de solidos solubles, lo que indica un mayor grado alcohólico.
Figura 10. Variación de los sólidos solubles (°Bx) con relación al tiempo, durante la fermentación de los mostos corregidos a diferentes concentraciones de levadura.
La variación de los grados alcohólicos y el tiempo de fermentación, tienen una relación directamente proporcional, porque la fermentación se detiene a concentraciones relativamente altas de etanol (Mercedes, 2006).
El tiempo de fermentación duro 5 días, datos que no se detallan indican que después del quinto día no se generó una cantidad significativa de etanol como para incrementar el tiempo de proceso (Acosta, 2012).
El rendimiento máximo de alcohol en el quinto día fue de 11,03 ° GL , correspondiente a la concentración de levadura de 0,8 %, con respecto a 0,5 % el valor fue 10,7 ° GL y finalmente a 0,2%, fue de 10° GL. Estos resultados se aproximan a los mencionados por Acosta (2012) pues en mostos de hidromiel se obtuvo 9 ° GL, pero en un tiempo de 15 días a diferencia de este trabajo que fue en 5 días. Por lo tanto observamos que una mayor degradación de azúcar trae consigo un mayor rendimiento alcohólico.
Según Merchan y Castillo (1999), mencionan que en un proceso fermentativo a 25°C se obtiene 7,3 °GL, en la tabla 14 se observa que a la menor concentración 0,2 % se obtiene a 10°GL, un valor mayor a los reportado por los autores mencionados, esto debido a la corrección del azúcar que se hizo antes de iniciar la fermentación alcohólica.
Figura 11. Variación de los grados alcohólicos con relación al tiempo durante la fermentación de los mostos a diferentes concentraciones de levadura.
0 2 4 6 8 10 12
0 1 2 3 4 5
°Alcoholicos (°GL)
Tiempo (dias)
0.20% 0.50% 0.80%
se observa que los tres tratamientos cumplen con los requisitos de la norma, siendo el T1 de 10 °GL, el valor mínimo. Según la NTE (2015) y NTC (2000), los resultados de grados alcohólicos de los tres tratamientos se encuentran dentro de los rangos reportados por dichas normas.
Análisis estadístico:
La evaluación del grado alcohólico mostro diferencias significativas entre ensayos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,036). Siendo el T1 (0,2 % de levadura) significativamente diferente al T2 (0,5 %), mientras que el T2 y T3 no son diferentes, así mismo el T3 es el mejor, ya que fue el mayor grado alcohólico que se obtuvo durante el proceso fermentativo.
Tabla 15. Concentración de levadura y densidad (g/ml), durante los cinco días de fermentación de los mostos de aguaymanto a diferentes concentraciones de levadura.
Dí as
Concentración de levadura
T1 = 0,20% T2 = 0,50% T3 = 0,80%
Concet r. Lev x106 cel/ml
SD Densi
dad SD
Concet r. Lev x106 cel/ml
SD Densid
ad SD
Concet r. Lev x106 cel/ml
SD Densid
ad SD
0 60,83 ± 0,764 1,075 ± 0,003 62,33 ± 0,289 1,080 ± 0,003 67,00 ± 0,866 1,080 ± 0,003 1 62,93 ± 0,513 1,062 ± 0,001 64,50 ± 0,500 1,068 ± 0,002 69,00 ± 0,500 1,062 ± 0,001 2 64,17 ± 1,041 1,043 ± 0,001 67,17 ± 0,577 1,058 ± 0,002 75,83 ± 1,443 1,052 ± 0,001 3 63,67 ± 1,607 1,036 ± 0,001 68,17 ± 0,577 1,048 ± 0,002 78,33 ± 1,443 1,041 ± 0,001 4 30,83 ± 1,443 1,009 ± 0,001 41,67 ± 1,443 1,021 ± 0,001 53,33 ± 2,887 1,026 ± 0,001 5 28,33 ± 0,577 0,996 ± 0,001 26,83 ± 1,155 0,996 ± 0,001 25,17 ± 1,443 0,993 ± 0,001
La levadura seca activa, según Longo et al., (1992), menciona que favorece un inicio rápido de fermentación reduciendo la fase de latencia, lo que ocurre en la fermentación y se observa en la figura 12, usando la levadura comercial Saccharomyces cerevisiae cepa CH 158 SIHA.
Este tipo de cepa es de uso exclusivo para procesos fermentativos, por lo tanto su membrana citoplasmática tiene menos lípidos, ya que permite mayor grado de tolerancia de etanol. (Mercedes, 2006). La membrana plasmática es el principal elemento que determina la adaptación de la levadura al medio fermentativo. (Torija, 2002)
Con respecto al crecimiento microbiano (Figura 12), se observa que la concentración de sustrato es directamente proporcional a la velocidad del desarrollo microbiano en los inicio de la fermentación. Se observa en la figura 12 la fase de adaptación o lag en los tres tratamientos, luego en la fase del crecimiento exponencial este es más prolongado en la concentración de 0,8 % con un desarrollo máximo de 78,33 x106cel /ml en el día 3, debido a la cantidad de sustrato presente, a diferencia de las otras dos que son inferiores a la primera. No se puede visualizar la fase estacionaria ya que durante el proceso de fermentación se produce mayor concentración de alcohol, disminuyendo la cantidad de Figura 12. Variación del desarrollo microbiano en relación al tiempo durante la fermentación de los mostos a diferentes concentraciones de levadura.
20 30 40 50 60 70 80
0 1 2 3 4 5
Concentracion de levadura (10^6 cel/ml)
Tiempo (dias)
0.20% 0.50% 0.80%
de muerte celular en el transcurso del tercer al quinto día, pero a pesar de ello en estos días se puede observar un incremento del grado alcohólico (Tabla 14) esto debido a que las células van muriendo progresivamente y las que continúan superviviendo van consumiendo y segregando residuo de alcohol.
El desarrollo de la fermentación fue rápida y duro 5 días, ya que se realizó la aireación del mosto agitándolo al inicio de la fermentación, permitiendo que las levaduras se multipliquen rápidamente debido a la disponibilidad de oxígeno (Lopez y Guell, 1995), así mismo la temperatura de fermentación a 25 °C, permite un aumento de la velocidad de fermentación y disminución de la fase de latencia (Madrid y Alvarez, 1991), por lo tanto se trabajó a esta temperatura (25 °C) para evitar favorecer la producción gliceropiruvica a costa de una mayor producción de etanol.
Análisis estadístico:
La evaluación de la variación del desarrollo microbiano mostro diferencias significativas entre los tres tratamientos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,037). Siendo el tratamiento 3 el mejor ya que tuvo una menor degradación de levadura a diferencia de los otros dos.
Figura 13. Variación de la densidad con relación al tiempo, durante la fermentación de los mostos corregidos a diferentes concentraciones de levadura.
0,98 1 1,02 1,04 1,06 1,08 1,1
0 1 2 3 4 5
Densidad(g/ml)
Tiempo (dias)
0.20% 0.50% 0.80%
La variación de la densidad con respecto al tiempo se relaciona inversamente siguiendo una tendencia no lineal (Figura 13), podemos observar que empieza a decrecer en los tres tratamientos debido al consumo del sustrato por parte de la levaduras (Mercedes, 2006).
Análisis estadístico:
La evaluación de la variación de la densidad mostro diferencias significativas entre ensayos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,001). Siendo el mejor el tratamiento 3 ya que tuvo el menor valor de densidad al final de la fermentación a diferencia de las tres concentraciones de levadura.
Tabla 16. Acidez total (g. Ácido cítrico/100ml) y acidez volátil (g. Ácido acético/100ml) durante los cinco días de fermentación de los mostos de aguaymanto a diferentes concentraciones de levadura.
Días Concentración de levadura
T1 = 0,20% T2 = 0,50% T3 = 0,80%
AT SD AT AV SD AV AT SD AT AV SD AV AT SD AT AV SD AV
0 0,555 ±0,007 0,520 ±0,007 0,562 ±0,006 0,620 ±0,007 0,595 ±0,007 0,655 ±0,006 1 0,469 ±0,058 0,519 ±0,028 0,490 ±0,031 0,469 ±0,023 0,597 ±0,015 0,560 ±0,014 2 0,616 ±0,026 0,579 ±0,025 0,546 ±0,030 0,512 ±0,028 0,619 ±0,007 0,580 ±0,007 3 0,636 ±0,020 0,596 ±0,018 0,567 ±0,037 0,532 ±0,035 0,661 ±0,007 0,620 ±0,007 4 0,700 ±0,015 0,656 ±0,014 0,580 ±0,027 0,544 ±0,025 0,664 ±0,024 0,664 ±0,024 5 0,717 ±0,000 0,672 ±0,000 0,606 ±0,037 0,528 ±0,035 0,683 ±0,007 0,638 ±0,004
Con respecto a la acidez, se observa en el grafico sobresaltos de acidez en el proceso de fermentación, ya que el contenido de acidez tiene que soportar la fase inicial del crecimiento de levaduras, su reproducción y mantenimiento de las células en el medio, también se debe a la presencia de minerales en el mosto que reacciona con los ácidos, generando sales, que en cierta medida amortiguan el desarrollo de la acidez. (Acosta 2012 y Cramer 2002). El contenido de acidez aporta características organolépticas finales al vino así como a la estabilidad biológica y fisicoquímica posterior del mismo, las levaduras utilizan los ácidos orgánicos como fuente de carbono, contribuye con el potencial osmótico intracelular. (Jennings, 1995).
En cuanto a la variación de la acidez total (Figura 14) se observa que los valores de acidez son elevados y varían de acuerdo a cada tratamiento, estos corresponden al mosto de 0,5 % con 0,61 g/100ml, 0,8 % con 0,68 g/100ml y 0,2 % con 0,72 g/100ml de ácido cítrico. Según NTP (2011) la cantidad máxima de ácido cítrico es 1 g/l (0,1g/100ml de ácido cítrico), siendo estos datos elevados, esto debido a que existen cambios bioquímicos que ocurren como resultado de la acción microbiana, ya que los Figura 14. Variación de la acidez total con relación al tiempo durante la fermentación de los mostos a diferentes concentraciones de levadura.
microorganismos requieren cambios para obtener energía y componentes necesarios para su crecimiento. (Runcinam, 2006)
Así mismo, se observa que durante el proceso fermentativo existe un comportamiento diferenciado en las tres concentraciones de levadura y un aumento en la concentración de acidez. Este comportamiento depende del metabolismo de las levaduras, las cepas especializadas en producción de vino tienen una mayor capacidad de generar ácidos.
Por otro lado, las características del mosto influyen en el desarrollo general de la acidez a lo largo del proceso (Acosta 2012).
El ácido acético es el principal acido volátil del vino y cuanto mayor sea la concentración de glucosa en el medio, mayor será la producción de ácido acético.
Respecto a la acidez volátil expresada en g de ácido acético /100ml se puede apreciar en la tabla 16 que la mayor producción correspondió a una concentración de levadura de 0,2% con 0,672 g/100ml de ácido acético al finalizar la fermentación, por el contrario en las demás concentraciones presentaron menores cantidades 0.528 y 0.638 g/ 100ml, esto es normal ya que en un proceso fermentativo se producen compuestos secundarios como ácido acético. (Peynaud 1989).
Figura 15. Variación de la acidez volátil con relación al tiempo, durante la fermentación de los mostos corregidos a diferentes concentraciones de levadura.
Análisis estadístico:
La evaluación de la variación del acidez total y acidez volátil mostraron diferencias significativas entre ensayos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,002).
Existiendo diferencias entre el T1 y T2 y T2 y T3 mientras que el tratamiento 1 y 3 no presentan diferencias significativas.
Figura 16. Variación del consumo del sustrato con relación al tiempo, durante la fermentación de los mostos corregidos a diferentes concentraciones de levadura.
1 2 3 4 5 6 7
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Glucosa ( g/L)
Tiempo (Dias)
0.20% 0.50% 0.80%
Tabla 17. Consumo de glucosa durante el proceso fermentativo en los tres tratamientos a diferentes concentraciones de levadura.
Días Glucosa g/L
0,20% SD 0,50% SD 0,80% SD
1 7,112 ±0,008 6,977 ±0,011 6,950 ±0,006 2 5,687 ±0,027 5,539 ±0,018 4,792 ±0,029 3 4,699 ±0,128 4,423 ±0,006 4,016 ±0,006 4 4.281 ±0.006 3.289 ±0.014 3.208 ±0.004 5 3.091 ±0.01 3.008 ±0.004 2.811 ±0.004
Se determinó la concentración de glucosa durante la fermentación, mediante la reducción de los azucares reductores presentes en el aguaymanto (glucosa), al finalizar se determinó que este producto se encuentra dentro de la clasificación de los vinos secos según NTP (2011), ya que las tres concentración son menores a 4 g/L.
Análisis estadístico:
La evaluación de la variación del consumo de sustrato mostro diferencias significativas entre ensayos a diferentes concentraciones de levadura (p=0,000). Existiendo diferencias entre los tres tratamientos, siendo el tratamiento 3 en que tiene menor valor y significo que hubo un mejor consumo de sustrato.
Terminado el proceso de fermentación, en la tabla 18 se observa que la concentración optima es 0,8 % con 11 ° GL, posterior a ello los tres tratamientos se sometieron al proceso de trasiego para luego ser clarificado con un compuesto arcilloso, bentonita (Ver Anexo 6), el cual debido a sus propiedades ventajosas (Aleixandre y Alvarez, 2003) se obtuvo una clarificación óptima para el mercado.