Vol. 2 – Núm. 2
Julio – Diciembre - 2019
Estudio de las características de diferentes clarificantes mediante la cinética enzimática
en alcohol etílico de frutas
Study of the characteristics of different clarificants through the enzymatic kinetics in
ethyl alcohol of fruit
Estudo das características de diferentes clarificadores por cinética enzimática em álcool
etílico de frutas
Tania Lilibeth Ruilova Rodríguez
1
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
tlruilova@espe.edu.ec
Kevin Joel Cando Escobar
2
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
kjcando@espe.edu.ec
Italo Jordy Torres Toledo
3
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
ijtorres@espe.edu.ec
Milton Temistocles Andrade Salazar
4
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
mtandrade@espe.edu.ec
Recibido: 10/06/2019
Aceptado: 25/07/2019
Publicado: 24/08/2019
1
Cursando estudios de Ingeniería en Biotecnología, Universidad de las Fuerzas Armadas, sede Santo Domingo.
2
Cursando estudios de Ingeniería en Biotecnología, Universidad de las Fuerzas Armadas, sede Santo Domingo.
3
Cursando estudios de Ingeniería en Biotecnología, Universidad de las Fuerzas Armadas, sede Santo Domingo.
4
Ingeniero en Computación y Ciencias de la Informática, Magister en Docencia Universitaria e Investigación
Educativa, Docente del área de Ciencias Humanas de la Universidad de las fuerzas Armadas ESPE sede Santo
Domingo
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Resumen
Para el estudio de los diferentes clarificantes (carragenina y carbón activado) en la
cinética enzimática del alcohol etílico en diferentes tipos de frutas (naranja, arazá y carambola);
se procedió a realizar una fermentación simple utilizando trampas de agua. Para la elaboración
del mosto se midió el pH y grados Brix. Una vez realizada la fermentación se adicionó los
clarificantes con la finalidad de medir cual tiene un mejor efecto en la aclaración del vino. Se
realizaron tres repeticiones de cada vino con cada clarificante utilizando un diseño
experimental de 3x2x3. La variable a medir fue la absorbancia, la cual demuestra la capacidad
para clarificar el vino. El mejor resultado de la absorbancia más favorable fue la carragenina y
se concluye que los clarificantes son unos componentes esenciales, de gran importancia en la
industria para la producción de vino dado que permiten la transparencia y apariencia del mismo.
Palabras Claves: Fermentación, clarificación, cinética enzimática, carragenina, carbón
activado.
Abstract
For the study of the different clarifiers (carrageenan and activated carbon) in the
enzymatic kinetics of ethyl alcohol in different types of fruits (orange, arazá and carambola), a
simple fermentation was carried out using water traps. For the preparation of the must the pH
and Brix degrees were measured. Once the fermentation was done, the clarifiers were added in
order to measure which has a better effect in clarifying the wine. Three repetitions of each wine
were made with each clarifier using an experimental 3x2x3 design. The variable to measure
was the absorbance, which shows the ability to clarify the wine. The best result of the most
favorable absorbance was carrageenan and it is concluded that the clarifiers are essential
components, of great importance in the industry for the production of wine since they allow
the transparency and appearance of the same.
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Key words: Fermentation, clarification, enzymatic kinetics, carrageenan, activated carbon.
Resumo
Para o estudo dos diferentes clarificadores (carragena e carvão ativado) na cinética
enzimática do álcool etílico em diferentes tipos de frutas (laranja, arazá e carambola), uma
fermentação simples foi realizada utilizando armadilhas de água. Para a preparação do mosto
foram medidos os graus de pH e Brix. Uma vez que a fermentação foi feita, os clarificadores
foram adicionados para medir qual tem um efeito melhor em clarificar o vinho. Três repetições
de cada vinho foram feitas com cada clarificador usando um design experimental 3x2x3. A
variável a medir foi a absorbância, que mostra a capacidade de clarificar o vinho. O melhor
resultado da absorbância mais favorável foi a carragenina e conclui-se que os clarificantes são
componentes essenciais, de grande importância na indústria para a produção de vinhos, uma
vez que permitem a transparência e aparência dos mesmos.
Palavras-chave: Fermentação, clarificação, cinética enzimática, carragenina, carvão ativado.
Introducción
Se tiene conocimiento sobre una vasta tendencia de productos industrializados, donde
hay una gran demanda de consumidores que siempre buscan la mejor opción y preparación de
productos, uno de ellos es el vino que tiene un gran relieve por características como su sabor,
consistencia y la historia que presenta este en su elaboración. Las técnicas de mejoramiento
para la obtención de vinos mediante la comparación de enzimas, es de suma importancia ya
que así se puede crear una estratificación, por las cualidades naturales de cada enzima utilizada
durante la clarificación del vino (Serres, 2017).
Para poder establecer cuál es el mejor método de clarificación de vino se realizó una
comparación entre los clarificantes utilizados: la carragenina y el carbón activado. La
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carragenina es ampliamente utilizada como aditivo alimenticio, estabilizante, espesante y
gelificante; mientras que el carbón activado es usado para la extracción de metales, tratamiento
de aguas residuales, clarificación de jarabe de azúcar, en filtros de purificación, purificación
del agua, entre otros usos.
Con el uso de los clarificantes se pretende obtener un vino de mejor calidad y aspecto en
cuanto a turbidez, se espera obtener una eliminación de proteína en abundancia, con la finalidad
de que el vino sea del agrado del consumidor, con lo cual se puede mejorar la industria artesanal
de bebidas fermentadas.
Desarrollo
La carragenina se utiliza como aditivo alimentario también conocido como E-407. La
estructura de la carragenina está formada por cadenas de galactosa unidas por enlaces alternos
α (1-3) y β (1-4). La longitud de la cadena es importante, ya que, si el peso molecular es inferior
a 100.000, la carragenana no es útil como gelificante. Comúnmente se emplea carragenina
refinada, es decir, en forma de gel claro sin celulosa ni fibra en su composición, pero también
se puede utilizar carragenina semirrefinada que en este caso se trata de un gel con mucha
celulosa y fibra en su composición y por tanto visualmente opaco. En la industria alimentaria
se emplea ampliamente como estabilizante alimentario, espesante y gelificante en medios
acuosos o en lácteos.
La carragenina se solubiliza en caliente, manteniéndose en disolución al enfriarse. Los
geles de carragenina son reversibles térmicamente y son insolubles en líquidos orgánicos
polares. (Flores, 2010).
El carbón activado se utiliza en la extracción de metales (v. gr. oro), la purificación del
agua (tanto para la potabilización a nivel público como doméstico), en medicina para casos de
intoxicación, en el tratamiento de aguas residuales, clarificación de jarabe de azúcar,
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purificación de glicerina, en máscaras antigás, en filtros de purificación y en controladores de
emisiones de automóviles, entre otros muchos usos. Generalmente se produce por dos métodos
diferentes
Activación química: una sustancia deshidratante, que puede ser un ácido, se mezcla con
la materia prima y se somete a un tratamiento a temperaturas moderadas. Esta técnica puede
ser problemática porque, por ejemplo, al usar como agente deshidratante cloruro de zinc los
residuos del cinc pueden permanecer en el producto final, aun después de lavado.
Activación física o del vapor: el material carbonizado se trata con una mezcla de gases
de combustión y vapor de agua a una alta temperatura para que se active.
Como material de partida se usan varios materiales carbonosos, como cáscaras de nuez,
madera, carbón mineral, coco. (Lopez, 2011)
Metodología
Para la elaboración del vino primero se realizó la obtención del fruto a utilizar (naranja,
carambola y arazá), considerando la frescura y maduración de estas. En la preparación del
mosto se extrajo el jugo de cada fruta para medir el pH y se realizó la regulación de los grados
Brix de cada mosto en un rango de 18 a 19 °Brix con azúcar de mesa (sacarosa). Una vez
realizado este proceso nuevamente se midió el valor del pH y se trasladó a un recipiente, se
añadió 1,2 gramos de levadura por cada litro de mosto a una temperatura apta para su
activación, por lo que se tomó de relación 40°. Con ayuda de un fermentador casero con trampa
de agua y globo se lo dejo fermentar por aproximadamente 21 días, en un lugar totalmente
oscuro. Culminado este tiempo se cortó la fermentación y ese momento se adicionó los
respectivos clarificantes respetando las 3 repeticiones por clarificante, tomando las siguientes
consideraciones y relaciones, carragenina 3g por litro a 60°C, carbón activado 2g por litro a
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45°C, las cantidades se resumen en la tabla 1. Como clarificante común se adicionó gelatina
en cada repetición utilizando la relación del carbón activado en cantidad y temperatura.
Tabla 1.- Cantidad de clarificante utilizado por cada vino.
Fruta
Clarificantes
Cantidad (g)
Naranja (370mL)
Carragenina
1.11
Carbón activado
0.74
Gelatina
0.74
Arazá (166mL)
Carragenina
0.5
Carbón activado
0.33
Gelatina
0.33
Carambola (330mL)
Carragenina
0.99
Carbón activado
0.66
Gelatina
0.66
Elaborado por: El autor
Este proceso se volvió a someter a una trampa de globo por aproximadamente 20 días,
transcurrido el tiempo se decanta el contenido clarificado y se procede a la realización de las
diferentes pruebas de absorbancia, grados de alcohol, grados Brix y pH.
Resultados
Para la interpretación del crecimiento enzimático se considera un modelo estadístico de
Tukey con el cual al comparar las variables tomadas en metodología se obtiene lo ilustrado en
las siguientes figuras.
Figura 1.- Interpretación estadística de la relación de las variables de pH, clarificantes y frutas.
(Clarificantes: 0.00: carragenina, 1.00: carbón activado- Frutas: 0.00: naranja, 1.00: carambola, 2.00: arazá).
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pH
La interpretación estadística de la primera variable que es pH nos muestra que existe una
diferencia significativa por lo que se establecen grupos independientes u homogéneos según
las variables comparadas, para a la determinación de las relaciones con las frutas, determinando
que el clarificante que tuvo unos resultados de pH óptimos de vino fue la carragenina, mientras
que en las frutas se ve diferencia significativa pero todos los grupos entran en el rango de pH
adecuado, el resultado de la relación de estas dos variables clarificante y fruta dio una mejor
combinación con carragenina y carambola ya que entran conjuntamente en un pH adecuado.
Figura 2.- Resultados estadísticos de la relación de las variables de absorbancia y frutas.
Absorbancia
Se determina una diferencia significativa, lo que permitió representar y obtener grupos
independientes u homogéneos según sea la relación de absorbancia y frutas. Evidentemente
con la coloración del vino se pudo determinar cuál es el que tiene una absorbancia más óptima
(figura 3,4 y 5). Los resultados arrojaron que la carambola tuvo la mejor absorbancia en cuanto
al rango establecido y conjunto con la carragenina fue la mejor combinación para tener una
mejor clarificación final.
53
Figura 3.- Vino clarificado de carambola con carragenina.
Con carbón activado no se obtuvo una clarificación del vino de carambola, se mantuvo
un precipitado oscuro característico del carbón activado. En la figura 3 se puede observar la
perfecta clarificación del vino junto a su precipitado después de decantar que muestra una
evidencia del correcto crecimiento enzimático de la carragenina.
Figura 4.- Vino de naranja con carbón activado.
Con la carragenina se obtuvo tan solo poca clarificación del vino de naranja similar a la
figura 4, con la diferencia del precipitado oscuro lo que hizo que mantenga su coloración
naranja claro.
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Figura 5.- Vino de arazá clarificado con carbón activado.
El vino de arazá con la carragenina obtuvo la misma coloración que con el carbón
activado como se observa en la figura 5, omitiendo el precipitado oscuro.
Discusión
La elaboración de vino es un proceso muy delicado sobre todo en cuestión de los
materiales y la forma en que se trabaja con ellos, los mayores problemas durante la elaboración
de este, radican el tiempo de maduración de vino, este depende de los cuidados que se tuvo
antes de la cosecha (suelo, nutrientes, pH, variedad del fruto, piso climático, entre otros),
además que durante su fermentación el embotellamiento debe ser oscuro ya que de otra manera
el vino estaría expuesto a rayos ultravioleta por lo que representaría problemas en la
fermentación debido a las reacciones con los compuestos fenólicos que provocarían una
decoloración y un sabor desagradable. El tipo de levaduras para la fermentación alcohólica,
deben poseer un buen metabolismo fermentativo.
Cuando se agrega al mosto hirviendo, la carragenina reacciona fuertemente con proteínas
solubles, especialmente la fracción precursora de turbidez rica en prolina. Cuando el mosto se
enfría, el complejo de la proteína carragenina se vuelve inestable y se precipita fuera de la
solución (Agronet,2016).
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El poder absorbente del propio carbón activado constituye uno de los factores más
valiosos en lo que se refiere al tratamiento y a la corrección de vinos defectuosos. El carbón
esponjoso se enlaza con moléculas débilmente polares, especialmente aquellas que contienen
anillos de benceno. El carbón elimina efectivamente compuestos fenólicos, especialmente los
pequeños. Los compuestos mayores que los dímeros son demasiado grandes para ser
adsorbidos (Vogt 1972). El carbón también contiene una gran cantidad de aire y algunas veces
después de añadir el carbón se produce oxidación si éste no se retira rápidamente (Peynaud
1972).
Conclusiones
El mejor vino realizado fue el de carambola, aproximándose a un pH de 4, el cual es
idóneo para los vinos. En cuanto al clarificante que permitió mayor transparencia en el vino
fue la carragenina.
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