ELABORACIN DE VINOS

ELABORACIN DE VINOS

Andrs Casallas Veloza

Cdigo 20132383002

Katherine Ortegn Lpez

Cdigo 20132383003

David Leonardo Rodrguez Molina

Cdigo 20132383008

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas

Ingeniera en Control

Qumica de procesos

Grupo 241

Resea

La fabricacin de vinos es un ejemplo sencillo, donde se puede ver los procesos qumicos

estudiados en el curso de qumica de procesos, donde intervienen muchos de los conceptos vistos

en clase, tales como los procesos de fermentacin, clarificacin, filtrado, control del PH,

reacciones qumicas, entre otros, adems que al conocer como son este tipo de procesos, facilita

la comprensin para ser estos procesos implementados automticamente por un ingeniero de

control, dando as una metodologa cuando se requiera automatizar un proceso qumico

cualquiera partiendo del ejemplo de la elaboracin del vino, que usa como materia prima

cualquier tipo de fruta.

1. Objetivo General

Evaluar los diversos procesos qumicos que intervienen en la fabricacin de vinos tales

como fermentacin, clarificacin, filtrado y pruebas de control de las variables de proceso; que

permitan ofrecer ideas al ingeniero de control para la implementacin automtica de dichos

procesos.

Objetivos Especficos

Establecer el mtodo de preparacin de un vino basndose en la experiencia de su

preparacin y en las guas de laboratorio ofrecidas en clase para as enunciar un mtodo que

permita elaborar vinos a travs de los mtodos mencionados en ste artculo.

Asociar los efectos que tienen las diferentes variables de proceso que intervienen en la

preparacin del vino para as determinar las influencias que tiene cada una de ellas en el

producto.

Determinar la calidad del vino a partir de las pruebas de laboratorio y especificar

sugerencias para una posterior preparacin.

2. Planteamiento Del Problema

La elaboracin de vinos es un proceso de manufactura en el cual intervienen varios

procesos qumicos; su elaboracin se pueden hacer de diversas formas, como las artesanales o las

tecnificadas ofreciendo una bebida alcohlica, pero para tener un control ms exacto de las

variables de proceso, se puede hacer de una manera tecnificada, no automtica utilizando el

laboratorio de qumica, que permite establecer unas relaciones exactas entre sus componentes y

tambin determinar el efecto de cada una de estas variables al obtener el producto, para

determinar cmo afectan en la calidad de ste adems de indicar como el sabor el olor la

composicin y el tipo de vino.

3. Justificacin

El curso de qumica de procesos del proyecto curricular de ingeniera en control, de la

universidad distrital Francisco Jos de Caldas, complementa la teora y los conceptos enseados

a los estudiantes por medio de las prcticas de laboratorio, para este caso, por medio de la

elaboracin de vinos se puede aplicar gran parte de los conceptos tericos y prcticos necesarios

para un ingeniero en control, el cual debe conocer este tipo de procesos si ese va a ser uno de sus

campos de accin luego de ser un egresado; es as como se hace imperativo en este tipo de cursos

como el de qumica de procesos que se realice de forma conjunta a la prctica puesto que en la

industria que es el principal campo de accin de un ingeniero en control en muchos procesos de

manufactura de bebidas, alimentos y otros productos de consumo se ven este tipo de procesos

aunque de manera ms compleja pero partiendo de los mismos principios bsicos.

4. Introduccin

Un vino de frutas se obtiene a partir de la fermentacin de los azcares contenidos en la

fruta y otros adicionales dependiendo de las exigencias de concentracin de alcohol en el

producto, para ello la materia prima para la obtencin del vino debe de estar en condiciones

anaerbicas que permite la activacin de levaduras que son hongos que se adicionan a la materia

prima (fruta) que metabolizan estos azcares en alcohol y otros productos orgnicos.

Para ste caso se utilizo como materia prima la pia, la cual es una fruta cida y dulce, para

la fabricacin del vino se utilizaron diversos mtodos en especial los de medida que son los que

permiten dar con exactitud las concentraciones requeridas en este producto; para cumplir con los

objetivos propuestos para ste artculo se propuso realizar 3 vinos, jugando con variables tales

como la cantidad de levadura utilizada, la cantidad de sulfato de amonio (sal nutritiva para la

levadura), y la cantidad de compuestos qumicos tales como hidrxido de sodio y cido sulfrico

que permiten regular el PH del vino.

5. Marco Terico.

Para la fabricacin de el vino de pia se debe conocer tericamente las variables y procesos

que intervienen su fabricacin entre ellos se encuentran:

Variables de proceso

Tipo de fruta

Para este caso la fruta utilizada es la pia puesto que para este experimento, se desarrollaran

3 vinos de la misma fruta no va a ser una variable a considerar sin embargo para la elaboracin

de cualquier vino sta es una variable fundamental puesto que no todas presentan la misma

capacidad de fermentacin y se comportan de manera diferente.

Temperatura de fermentacin.

La temperatura de fermentacin se fijo a 14C que es aproximadamente la temperatura

ambiente promedio de Bogot dejndose el reactor en un lugar oscuro para que la luz no altere

las levaduras.

Cantidad de azcar.

La cantidad de azcar para la preparacin del vino se ajusto con una proporcin de 200g

por litro de mosto obtenindose un producto con aproximadamente 12%V/V de alcohol.

Tipo de levadura.

Para el desarrollo experimental y tener comparaciones entre los productos desarrollados

ste fue un punto de comparacin donde se cambio el tipo de levadura en dos vinos usando en el

primer vino levadura de panadera, y en los otros vinos levadura activa seca (saccharomyces

cerevisiae), adems las cantidades de levadura aplicada al mosto tambin fue variada de manera

que vari entre 1g y 2.5 g.

PH.

Se estableci un PH para el primer vino desarrollado y los otros dos no fueron modificados

en el laboratorio presentando un PH distinto ste se estableci entre 3.5 y 4 con la aplicacin de

cido sulfrico o hidrxido de sodio segn el caso.

Nutrientes.

Para asegurar un adecuado crecimiento de las levaduras y que estas tengan el alimento

suficiente para metabolizar los azcares en alcohol se aplico aproximadamente .25 g de sulfato

de amonio para una de las muestras.

Procesos.

Al realizar la preparacin de vino se aplicaron varios procesos en el laboratorio a

continuacin se realizara un breve descripcin de cada uno de ellos.

Fermentacin

El mosto tiene sus propias levaduras (saccharomyces cerevisiae) para iniciar la

fermentacin adems existe otro tipo de levaduras que producen efectos no deseados. Por tal

motivo se realizan siembras de variedades de levaduras (saccharomyces cerevisiae var. cerevisiae

y saccharomyces cerevisiae var. bayanus) para un buen comienzo y final de la fermentacin

alcohlica. Como estas levaduras se comercializan deshidratadas (desactivadas), se procede a su

hidratacin y activacin para posteriormente hacer la siembra en el mosto. Para ello se hidratan

en un poco de agua templada durante al menos 30 minutos con azcar y algo de nutrientes. Ya

activadas se agregan a una parte del mosto (un 5% del total) para formar lo que se denomina un

pie de cuba. Una vez que arranque la fermentacin se aade ese mosto en el total.

En la prctica la vinificacin tendr lugar desde el momento en que se aaden las levaduras

una vez rehidratadas y activadas. El proceso tendr efectos visibles en las primeras 48 horas,

cuando se observa la formacin de una capa de espuma en el mosto. Al cabo de otros dos das

esa capa ir desapareciendo y quedar tan slo el chisporroteo carbnico que emana del mosto

durante los 5 a 8 das que dura la fermentacin, ser conveniente remover alguna que otra vez el

mosto para que no se paralice el proceso. Una vez que finaliza la emisin de 2, se comprueba

al gusto que prcticamente ya no hay azcares en el mosto; toda la fructosa se ha convertido en

alcohol etlico. (Barbado, 2005).

Clarificacin.

La clarificacin es un proceso donde se eliminan turbulencias en el vino despus de la

fermentacin y de obtener la parte cristalina del reactor para ello se utiliza la albumina que es una

protena que tiene la facilidad de adherirse a otras y coagulando las posibles turbulencias que se

alojan en el vino este procedimiento, para tener un mximo aprovechamiento de la albumina se

aplica cloruro de sodio, el salado permite utilizar las globulinas en el encolado aumentando la

cantidad total de protenas aadidas al vino. (Molina, 2000).

Filtracin.

La filtracin es una operacin que puede ser medida de una manera terica por medio de

una serie de leyes fsicas que pueden adaptarse con mayor o menor facilidad a los distintos tipos

de filtraciones, los cuales obedecen a diferentes mecanismos de filtracin en funcin del tipo de

materia filtrante utilizado.

En todos los sistemas de filtracin e independientemente del medio filtrante utilizado, la

resistencia se debe vencer para obtener un retenido y un permead, se puede cuantificar en

trminos diferenciales de presin () y dependientes de los siguientes tres factores:

: Resistencia del filtro como tal, cuantificable en prdidas de carga de tuberas, codos,

vlvulas, etc.

: Resistencia de la torta o turbios retenidos en la materia filtrante, considerados solos o

mejorados por coadyudantes de filtracin en el caso de aluvionado.

: Resistencia del medio de filtracin. Despreciando por su escasa cuanta, resulta

entonces lo siguiente:

= +

Resistencia de la torta a turbios de filtracin ()

=

2 (/)

: resitencia especfica de la torta.

n: viscosidad del lquido.

w: masa de slidos depositados por unidad de volumen de filtrado.

V: volumen de filtrado

dV/dt: velocidad o volumen de filtrado por unidad de tiempo.

A: superficie de la materia filtrante (Hidalgo,2010).

6. Materiales y Mtodos.

Para el desarrollo del vino se utilizaron los siguientes materiales:

1. Pulpa de pia (aproximadamente 500 g por vino).

2. 5 litros de agua potable (agua de bolsa 1 Litro por vino).

3. levadura de cerveza deshidratada (sacchoromyces cerevisiae).

4. Azcar morena (200 g por vino).

5. sulfato de amonio (0.25 g por vino).

6. cido sulfrico.

7. hidrxido de sodio.

8. medidor de PH

9. Balanza analtica

10. probetas de 500 ml

11. frascos volumtricos de 100, 250, 500 ml

12. pipetas graduadas de 10, 25, 100 ml

13. recipientes para fermentacin (reactor)

14. colador de tela

15. mechero

16. termmetro

17. bolsas oscuras

18. goteros

Reactor:

El reactor es un recipiente donde se deposita el mosto en condiciones anaerbicas tal que

ese medio produce una reaccin qumica donde se activan las levaduras para metabolizar el

azcar en alcohol. El tipo de reactor se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Reactor utilizado para el proceso de fermentacin

El reactor es similar a un baln de destilacin de tal manera que ste se llena hasta 2/3 de

su capacidad mxima para que al producirse la fermentacin no se rebose, debido a las emisiones

de 2.

Medidor de PH:

La determinacin de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a travs de una

fina membrana de vidrio que separa dos solucionescon diferente concentracin de protones. En

consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio

delante el pH.

Una celda para la medida de pH consiste en un par de electrodos, uno de calomel

( mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolucin de la que

queremos medir el pH.

La varita de soporte del electrodo es de vidrio comn y no es conductor, mientras que el

bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, est formado por un vidrio

polarizable (vidrio sensible de pH).

Se llena el bulbo con la solucin de cido clorhdrico 0.1M saturado con cloruro de plata.

El voltaje en el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de

manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo.

El alambre que se sumerge al interior (normalmente Ag/AgCl) permite conducir este

potencial hasta un amplificador. (wikipedia,2013).

Figura 2 .PHmetro digital

Termmetro.

Es un instrumento de medicin de temperatura. Desde su invencin ha evolucionado

mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termmetros electrnicos digitales.

Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenmeno de la dilatacin, por lo que se

prefera el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatacin, de modo que, al aumentar la

temperatura, su estiramiento era fcilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de

termmetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala

graduada.

El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; ste podra considerarse el

predecesor del termmetro. Consista en un tubo de vidrioterminado en una esfera cerrada; el

extremo abierto se sumerga boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la

esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el lquido, ste suba por el tubo.

La incorporacin, entre 1611 y 1613, de una escala numrica al instrumento de Galileo se

atribuye tanto a Francesco Sagredo1 como aSantorio Santorio,

2 aunque es aceptada la autora de

ste ltimo en la aparicin del termmetro.

En Espaa se prohibi la fabricacin de termmetros de mercurio en julio de 2007, por su

efecto contaminante.

En Amrica latina, los termmetros de mercurio siguen siendo ampliamente utilizados por

la poblacin. No as en hospitales y centros de salud donde por regla general se utilizan

termmetros digitales. (wikipedia,2013).

Preparacin.

Para la preparacin del vino, primero se seleccionan las frutas que cumplan con los

requerimientos de calidad y deben ser pelados y triturados de manera que se obtenga una masa

uniforme llamada Mosto, la cual se mide por medio de las probetas graduadas para colocar el

volumen en la medida adecuada de concentracin la cual fue de 500ml aproximadamente en cada

litro de vino, adems se debe agregar 200g de azcar para que este sea materia prima para la

generacin de alcohol, todos estos componentes se agregan posteriormente al reactor de manera

que se llene 2/3 de contenido total para prevenir rebosamientos del reactor, el reactor utilizado

fue una botella con una apertura conectada a una manguera y una bomba de manera hermtica

para que se produzca la condicin anaerbica para la reaccin, luego de tener el mosto con el

agua en el reactor se procede con la activacin de la levadura a temperatura tibia con un mechero

utilizando aproximadamente 200 ml de mosto para que comience a realizar la fermentacin en un

vaso Beaker, cuando ya se ha iniciado el proceso de fermentacin y las levaduras ya han sido

activadas se depositan en el reactor lo que permite una activacin efectiva de las levaduras puesto

que estas se encuentran deshidratadas, luego de tener lista la mezcla se realiza un ltimo proceso

que es la nivelacin de PH la cual consiste en agregar en pequeas cantidades hidrxido de sodio

y cido sulfrico El procedimiento descrito se puede ver a continuacin en el siguiente diagrama

de flujo de la figura 3.

Figura 3. Diagrama de flujo proceso de preparacin.

Fermentacin.

posterior al sellado del reactor y una vez iniciado el proceso de fermentacin el vino se deja

en reposo en un lugar oscuro para que la luz no inactive las levaduras para que de esta manera se

haga una correcta generacin de alcohol, para ello se deposito el vino en una bolsa oscura y se

dejo en reposo durante 8 das teniendo en cuenta que durante este periodo de tiempo el vino debe

removerse para que se haga una fermentacin uniforme en el reactor; adems es muy importante

mantener sellado el reactor hermticamente para que se produzca correctamente la reaccin, al

finalizar el periodo de 8 das el mosto ya se ha fermentado en gran parte para posteriormente

separarse la fase cristalina la cual se genera por sedimentacin de los componentes del mosto los

cuales al tener una densidad distinta por accin de la gravedad se desplazan hacia arriba o hacia

abajo del reactor alojndose la fase cristalina en el centro, la cual debe ser extrada por mtodos

manuales para hacer ms fcil los procesos de clarificacin y filtrado siendo este proceso parte de

la clarificacin del vino.

Clarificacin.

La clarificacin del vino se realizo para estos vinos utilizando la clara de huevo que se

combina con sal (cloruro de sodio), la cual se revuelve hasta que sta este uniforme aunque no a

punto de nieve de manera que a la albmina se le adhieren turbulencias, dejando reposar esta

mezcla durante unas horas despus de su aplicacin formando cogulos gelatinosos los cuales

clarifican el vino y hacen sencilla su extraccin usando el mtodo de filtrado.

Filtrado.

Para realizar el proceso de filtrado, se procedi con un colador de tela el cual es un material

con una alta resistencia de filtrado para que permita obtener en gran parte la torta de filtrado la

cual tiene una alta permeabilidad, de manera que se hacen unas 3 repeticiones del mtodo para

dejar lo ms claro posible el producto final.

Figura 4. Diagrama de flujo proceso de filtrado.

7. Resultados y anlisis

Clasificacin del vino

Los vinos obtenidos en la prctica de laboratorio se clasificaron segn las cantidades de

levadura, PH, azcar, y otras variables que se mencionan a continuacin en la Tabla 1.

Tabla 1. datos de los vinos producidos

Vino-

variable

PH Vmosto Mmosto Mlevadura Mazucar Fecha de

sellado

Olor Sabor

Vino 1 2.94 500 ml 510 g 1g 100g 7 de sept Agradable Agradable

Vino 2 3.01 410 ml 412.5 g 2.3 g 115 g 20 de sept Agradable Agradable

Vino 3 3.5 405 ml 411.5 g 1.5g 110 g 20 de sept Desagradable Desagradable

Mtodos de anlisis.

Los mtodos de anlisis en el laboratorio para evaluar las concentraciones de alcohol y la

presencia de azucares reductores en la muestra fueron cuatro las cuales son:

presencia de azucares reductores (fehling).

presencia de azcares no reductores (fehling).

prueba de lugol.

prueba de oxidacin.

Presencia de azcares reductores (fehling).

La prueba del fehling es un mtodo para determinar la presencia de azucares reductores en

una muestra el licor de fehling consiste en dos soluciones acuosas las cuales se encuentran

separadas para evitar la precipitacin del hidrxido de cobre, para su evaluacin se agrega 1 ml

de fehling A y 1 ml de fehling B los cuales se mezclan con 1 ml de la muestra de vino y se

calientan de tal manera que que se debe producir una reaccin que es de color rojo si es positiva

y azul si es negativa, para nuestro caso se obtuvieron los siguientes resultados.

Tabla 2. resultados reaccin de fehling

Vino probado Reaccin

Vino 1 Positiva

Vino 2 Positiva

Vino 3 Negativa

Presencia de azcares no reductores (fehling).

La prueba de azucares no reductores es una variacin del fehling, la cual se le agregan 10

gotas de cido clorhdrico a la muestra del vino y posteriormente se realiza la prueba de fehling

obteniendo los siguientes resultados.

Tabla 3. Resultados azucares no reductores

Vino probado Reaccin

Vino 1 Negativa

Vino 2 Negativa

Vino 3 Negativa

Prueba de lugol.

Este mtodo se usa para identificar polisacridos. El almidn en contacto con unas gotas de

reactivo de lugol (disolucin de yodo y yoduro potsico) toma un color azul violeta, a

continuacin se ve la reaccin del lugol en la Tabla 4.

Tabla 4. Resultados Lugol

Vino probado Reaccin

Vino 1 Negativa

Vino 2 Negativa

Vino 3 Negativa

Prueba de oxidacin.

la prueba de oxidacin se usa para saber si se oxidan alcoholes secundarios Tabla 5.

Tabla 5. Resultados prueba de oxidacin

Vino probado Reaccin

Vino 1 Negativa

Vino 2 Negativa

Vino 3 Negativa

Segn los mtodos de anlisis aplicados en el laboratorio se pudo determinar la presencia

de azcares reductores en el vino 1 y en el vino 2, el vino 3 es una muestra la cual no es adecuada

para su consumo por su sabor y olor de manera que realizando las pruebas de laboratorio se

determino la presencia de azcares reductores en el vino 1 y vino 2 lo que significa que hay

presencia de alcohol en la muestra que se tomo los otras pruebas como el fehling o la

determinacin de otros tipos de azcares adems de la prueba de oxidacin determinan otro tipo

de compuestos presentes en el vino.

por ejemplo la prueba del lugol determina que no hay presencia de polisacridos la cual es

confirmada por la prueba de oxidacin aunque este tipo de reacciones no son muy efectivas para

estas muestras puesto que no contienen la cantidad suficiente V/V de alcohol para que sean

analizadas dificultando su prueba aunque estas reaccionan de una manera mnima las pruebas

determinan el grado de calidad y capacidad de consumirse cada uno de los vinos.

8. Conclusiones.

Por medio de las prcticas de laboratorio se obtuvo una metodologa adecuada para la

fabricacin de vinos de manera que se condujeron las prcticas a la realizacin de procesos

qumicos para un ingeniero de control con lo cual se cumpli el objetivo de esta prctica y es

determinar mtodos con una tecnologa muy sencilla para determinar las variables de proceso

para saber cules son los posibles mtodos de control aunque estos no se pusieron en prctica es

necesario que se conozca el proceso completo para luego hacer un mtodo de control automtico.

tambin se determino que para obtener una buena calidad de vino es necesario cumplir a

cabalidad las recomendaciones de las guas puesto que se presentan algunas fallas debidas al

reactor a la activacin de la levadura y la duracin del fermentado que fue lo que implico la

descomposicin del vino 3 que es la conclusin a la que se llega despus de las pruebas de

laboratorio finalmente es necesario hacer varias pruebas y probar diversos mtodos para poder

realizar un buen vino de calidad si este proceso quiere ser controlado automticamente y

posteriormente industrializado para su produccin en masa

Referencias

Barbado, Jos Luis (2005). Vinos de elaboracin casera; editorial Albatros pgina 13.

Molina beda, Rafael (2000), Teora de clarificacin en mostos y vinos y sus aplicaciones

prcticas; Ediciones mundi-prensa, pgina 179.

Hidalgo Togores, Jos, (2010); tratado de enologa; ediciones multiprensa 1346-1347

wikipedia (2013); es.wikipedia.org/wiki/PH-metro

wikipedia (2013); es.wikipedia.org/wiki/Termometro