Sidra De Piña 10393l

SIDRA DE PIÑA INTEGRANTES: Arana Fernández, Lili Esther Edwin Robles, Luis Albert Linares Iturralde, Paula Belen Valverde Nova, Heidy Paola Gongora Torrez, Alisson

DOCENTE: Ing. Erik Rojas MATERIA: Diseño experimental SEMESTRE: II 2014

I

• INTRODUCCION

II

• PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

III

• ELEMENTO CENTRAL

IV

• METODOLOGIA DE TRABAJO

V

• CONTRIBUCIONES DEL ESTUDIO

VI

• REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

La sidra es un jugo fermentado de fruta, que se consume como bebida. La mayoría de las sidras contienen entre un 5 y 7% de alcohol, aunque en algunos lugares se prepara el zumo de fruta sin fermentar, que carece de alcohol y cuyo valor nutritivo es muy alto. La sidra con alcohol puede ser dulce o seca y algunas son gasificadas. Es una bebida ligeramente alcohólica, de color amarillo, sabor agridulce y aroma agradable. A veces es espumosa. Se obtiene por fermentación del zumo fresco de frutas. Se distinguen tres clases de sidra según el contenido alcohólico, llamadas: · De duración o conserva, con 6 a 9% de alcohol. Es la que se emplea para embotellar y para exportar. · Corrientes de consumo diario, con 4 a 5% de alcohol. · Suave o ligeras, son 2 a 3% de alcohol. Producido con residuos de la primer fermentación, mezclada con agua .

Tanto la composición nutricional, como las características fisicoquímicas de la sidra están ligadas al tipo de materias primas que se emplea, es por eso que una correcta selección de estas logrará cumplir el objetivo preestablecido. Otros factores que cumplen un rol importante en la producción de sidra son la temperatura y las condiciones del medio donde se realiza la fermentación así como el microorganismo encargado de llevarla a cabo. Preguntas de investigación:

¿Qué calidad debe tener la materia prima para la producción de sidra ? ¿A qué temperatura debe llevarse a cabo la fermentación? ¿Cuáles son las condiciones del medio en que se lleva a cabo la fermentación? ¿Qué microorganismos son más aptos para el proceso fermentativo? ¿Cuáles son los parámetros de calidad para una sidra?

OBJETIVO GENERAL Diseñar una sidra a base de piña que presente la graduación alcohólica requerida para productos de este tipo. Que sea agradable al gusto y cumpla con los parámetros de calidad. OBJETIVOS ESPECIFICOS -Analizar y categorizar la materia prima -Elegir el microorganismo que llevará a cabo la fermentación -Determinar las condiciones de fermentación (temperatura, pH, concentración de nutrientes). -Especificar el proceso de elaboración. -Determinar las propiedades fisicoquímicas del producto. -Definir los parámetros de calidad para el producto.

Justificación Social El proyecto beneficiará a la población con un producto de alta calidad que puede ser consumido en fechas de celebración. Justificación Económica El proyecto beneficiará directamente a los productores de piña y creará nuevas fuentes de empleos de forma directa e indirecta. Se le otorgará un valor agregado a la piña. Provocará una disminución en las importaciones. Justificación Técnica Este proyecto sirve para proporcionar al fabricante procedimientos que le permitan elaborar la sidra de piña. Justificación Ambiental Creación de políticas ambientales -

PALABRAS CLAVE: PIÑA SIDRA VARIABLES CONTROLES DE CALIDAD FERMENTACIÓN LEVADURA SACCHAROMYCES CEREVISIAE

I) PIÑA 1.1) ORIGEN La piña es originaria de Brasil (Ananás significa en portugués "fruta excelente") y fue introducida en la Península Ibérica en el siglo XVI, de la mano de los conquistadores españoles del Nuevo Mundo. Durante este período también pasaría a formar parte de los cultivos localizados en Hawai, Costa de Marfil y otros puntos del continente africano, procediendo en la actualidad de estos puntos la mitad de piña que se consume en Europa. Como dato significativo, añadir que en las décadas centrales del siglo XX la producción de piñas se dobló a nivel mundial y desde esas fechas ha continuado aumentando. 1.2) PIÑA Se trata del fruto de una planta vivaz, cuya base está formada por la unión de varias hojas a modo de roseta. Las hojas, espinosas, alcanzan de 30 a 100 cm de longitud. Desde este núcleo nace un tallo en vertical y en su extremo la inflorescencia en tonalidades rosas. El fruto surge a partir de varias bayas que se fusionan formando una infrutescencia grande, estructura ovalada, achatada en los lados mayores y muy gruesa, que puede llegar a medir 30 cm de longitud y 15 de grosor, pesando, generalmente, alrededor de 1,5-2 kilos. El centro del fruto de la piña, al formarse partiendo desde el tallo, posee una textura leñosa y fibrosa. Sin embargo, la pulpa es más suave, menos nervuda, quedando encerrada por una piel firme y dura. En su extremo superior termina con una tropical y vistosa corona de hojas verdosas. Las tonalidades que destacan en este fruto son los amarillos, verdosos y marrones de diferentes intensidades para la piel y amarillos vivos y brillantes en la pulpa.

1.3) CULTIVO El cultivo de la piña necesita de unas condiciones ambientales muy específicas, con temperaturas que dispongan de una media anual de 25-32ºC, humedad ambiental por encima del 60% y lluvias regulares durante todo el año (1.000-1.500 mm). Las grandes plantaciones comerciales se suelen realizar partiendo de retoños del tallo central. Cuando la piel cambia de color, pasando del verde al amarillo en su base, la piña ha alcanzado su madurez y está en un momento óptimo para ser consumida. Es preciso recoger las piñas en esta época ya que son frutas no climatéricas y, por lo tanto, no continuarán su desarrollo una vez cosechadas. Piña: nutrientes

1.4) PROPIEDADES NUTRITIVAS

La composición de su carne comestible está protagonizada mayoritariamente por el agua, destacando también los hidratos de carbono y la bromelina. Aunque presenta cierto dulzor en su sabor, aporta índices moderados de calorías (55 calorías cada 100 gramos de porción comestible). Es una fruta rica en fibra, vitamina C, ácido fólico, beta carotenos, potasio y yodo.

Nutriente

Por cada 100g

Agua

86g

Proteínas

0.54g

Lípidos

0.12g

Ceniza

0.22g

Hidratos de Carbono

13.12g

1.5) MORFOLOGÍA Y TAXOMOMÍA Familia: Bromeliaceae. Nombre científico: Ananas sativus (Lindl) Schult. Origen: zonas tropicales de Brasil. Planta: vivaz con una base formada por la unión compacta de varias hojas formando una roseta. De las axilas de las hojas pueden surgir retoños con pequeñas rosetas basales, que facilitan la reproducción vegetativa de la planta. Tallo: después de 1-2 años crece longitudinalmente el tallo y forma en el extremo una inflorescencia. Hojas: espinosas que miden 30-100 cm de largo. Flores: de color rosa y tres pétalos que crecen en las axilas de unas brácteas apuntadas, de ovario hipogino. Son numerosas y se agrupan en inflorescencias en espiga de unos 30 cm de longitud y de tallo engrosado. Fruto: las flores dan fruto sin necesidad de fecundación y del ovario hipogino se desarrollan unos frutos en forma de baya, que conjuntamente con el eje de la inflorescencia y las brácteas, dan lugar a una infrutescencia carnosa (sincarpio) En la superficie de la infrutescencia se ven únicamente las cubiertas cuadradas y aplanadas de los frutos individuales.

II) SIDRA 2.1) CARACTERISTICAS DE LA SIDRA Características físico químicas Alcohol--------------------------------------- 4º a 7º GL Acidez total ---------------------------------- 4,5 g/lts. de ac. Tartárico Acidez volátil--------------------------------- hasta 1 g/lts de ac. Acético Azúcar: 80 grs por lt Extracto seco--------------------------------- superior a 16 g/lts Cenizas--------------------------------------- mayor a 1,8 g/lts Anhídrido sulfuroso total---------------------- hasta 320 mg/lts Anhídrido sulfuroso libre---------------------- desde 20 a 100 mg/lts Ac. Sórbico (como sorbato) ------------------ 250 mg/lts pH------------------------------------------- 3,1 a 3,9 Turbidez: menos de 1 U.T.N (unidad nefelométrica de turbidez) Saturación de CO2: 4 atm (la misma que llevaría un champagnme de metodo charmat) Contenido de polifenoles totales > 1,5 gr. / l. expresado como tánico Se permite la edulcoración con azúcar (sacarosa) y jarabe de maíz de alta fructuosa (JMAF). En función del tipo de edulcorante utilizado: Plena= solamente azúcar Semiplena=azúcar y JMAF y/o sacarina Dietética=solamente sacarina

2.2) TIPOS DE SIDRA · ·

gasificada industrialmente con CO2 a granel espumante natural (champanizada)

• Sidra: es la bebida resultante de la fermentación alcohólica total o parcial de la piña fresca o de su mosto. Su graduación alcohólica mínima adquirida será de 5% en volumen. Se denomina seca la sidra que contiene menos de 30 g/l de azúcares; semi seca entre 30 y 50 g/l y dulce cuando contiene más de 50 g/l hasta su límite máximo de 80 g/l. • Sidra natural: es la bebida resultante de la fermentación alcohólica total o parcial de la piña fresca o de su mosto, elaborada siguiendo las prácticas tradicionales, sin adición de azúcares, que contiene gas carbónico de origen exclusivamente endógeno. Su contenido graduación alcohólica adquirida mínima será de 5% en volumen.

2.3) LA SIDRA Y SUS BENEFICIOS PARA LA SALUD Una serie de investigaciones han probado que la sidra muestra altos niveles de antioxidantes, tan solo una copa de esta espumosa bebida contiene la misma cantidad de oxidantes que una copa de vino tinto con la diferencia de menos alcohol. Esas propiedades antioxidantes ayudan a proteger contra enfermedades como el cáncer y cardiovasculares; también se le considera eficaz en combatir el colesterol, por su contenido en aminoácidos alto y variado. Así mismo la presencia de antioxidantes como el antociano actúa como un regulador del ácido úrico, por su parte, el ácido málico contenido en la bebida es un diurético poderoso que activa la función de los riñones y evita la acumulación de ácido úrico, por lo que queda demostrado que los bebedores de sidra están menos expuestos a dolencias como la gota y piedras renales. Si a esto le sumamos los principios activos, minerales, vitaminas, su contenido en fósforo, calcio y potasio de la manzana que ayudan a mantener en niveles óptimos la presión sanguínea, la sidra se considera una mejor opción a los licores, u otras bebidas de alta graduación.

En cuanto a su volumen de alcohol, aunque es bajo éste contiene taninos (polifelones) que dan a la bebida un poder bactericida. Las "sustancias péptidas" que contribuyen al espalme de la sidra tienen propiedades dietéticas y organolépticas que sirven para regular otras funciones intestinales. Las enzimas digestivas que contiene, tienen efectos en la regulación intestinal, absorción del agua, efectos laxantes, equilibrio de la flora e incluso puede tener efectos preventivos del cáncer de colon. A las personas que desean adelgazar sin prescindir del alcohol podrían tomar sidra por su bajo contenido calórico. Así pues tanto por su bajo contenido de alcohol como por los beneficios que aporta a la salud las frutas con las que se elabora, la sidra como otras bebidas fermentadas ha sido incorporada a la pirámide alimentaria de algunos países europeos. Las cantidades que se pueden considerar moderadas se encuentran entre medio litro y una botella según los expertos.

2.4) PROPIEDADES NUTRICIONALES Entre las propiedades nutricionales de la sidra cabe destacar que tiene los siguientes nutrientes: Nutrientes

Valor

Nutrientes

Valor

Hierro

0,49 mg

Calcio

8 mg

Potasio

72 mg

Carbohidratos

6g

Magnesio

3 mg

Sodio

7 mg

Vitamina B1

0,01

Vitamina B2

0,01 mg

Vitamina B3

0,01

Vitamina B5

0,03 ug

vitamina B6

0,01 mg

vitamina B7

0,60 ug

vitamina B9

0,10 ug

Fósforo

3 mg

Calorías

49,90 kcal

Azúcar

6g

Calorías

49,90 kcal

Proteínas

6g

Entre la sidra mala y buena se distinguen tres diferencias: el aroma, la suavidad y el famoso granillo. Resumiendo podríamos decir que la sidra de calidad tiene el color de la paja, un agradable olor afrutado y al romper se aprecia la txinparta o granillo y sale espuma, pero luego se diluye. Aficionados y expertos no logran ponerse de acuerdo sobre un rasgo típico de la sidra vasca: su acidez. Los enólogos insisten en que “técnicamente, la sidra cuanta menos acidez tiene, es mejor” pero para los productores es lo contrario. Existen dos tipos de acidez que pueden darse en una sidra: a) Acidez natural, o acidez fija, producida por el ácido málico de la piña b) b) Acidez volátil, es decir, lo que causa el avinagramiento de la sidra. Por acidez total se entiende a la suma de los dos tipos de acidez anteriormente dichas. Debe procurarse la eliminación total de la acidez volátil de las sidras. A la acidez volátil de la sidra natural le favorecen: a) A la manzana le afecta su tiempo de almacenamiento, una inadecuada limpieza y su estado sanitario.

III) VARIABLES 3.1) SOLIDOS SOLUBLES El conocimiento del contenido en sólidos solubles del mosto, nos proporciona información sobre el grado de madurez de las piñas. Permiten apreciar de forma aproximada el contenido en azúcares del mosto y por lo tanto indicarán la cantidad de alcohol probable que se obtendrá en la sidra. El parámetro que nos permite determinar los sólidos solubles es la densidad. La temperatura utilizada internacionalmente para referirse a la densidad es 20ºC. El método más sencillo para determinar la densidad es el de areometría, mediante el uso de los densímetros graduados. Los azúcares totales presentes en el mosto o los azúcares residuales de la sidra, se pueden determinar basándose en sus propiedades reductoras sobre determinados metales, pasando los azúcares a mezclas complejas de ácidos. Es necesario realizar la hidrólisis previa de la sacarosa en medio ácido. En mostos se puede utilizar la refractrometría (grado Brix o indice de refracción), ya que prácticamente el 90% de los sólidos solubles son azúcares.

3.2 )ACIDEZ El mosto o la sidra contiene una determinada cantidad de ácidos. Algunos de estos ácidos están combinados con bases, es decir se encuentran salificados, y por lo tanto no intervienen en la acidez. Otros se encuentran totalmente libres, pero la mayoría, en especial los orgánicos, están parcialmente saturados por bases. La suma de todas las funciones ácidas (los hidrógenos ácidos procedentes de los ácidos totalmente libres y de los que están parcialmente salificados) constituye la acidez del mosto o sidra. Esta acidez se asocia con el parámetro acidez total o titulable. Ahora bien, las funciones ácidas libres están parcialmente ionizadas, es decir liberan protones, los cuales representan la acidez real, cuya concentración se expresa mediante el pH. No existe una relación directa entre el pH y la acidez total. La determinación de la acidez total se realiza mediante valoración del mosto o sidra con una base fuerte (NaOH 0,25N o 10N/49), utilizando fenolftaleína como indicador del punto final de la valoración. Se expresa como miliequivalentes/l y más corrientemente como g/l de H2SO4. El anhídrido carbónico y el sulfuroso, no se consideran incluidos en la acidez total. Por ello se desgasificarán las muestras de sidra o de mostos en fermentación, antes de proceder a la determinación de la acidez total. El pH de un mosto o de una sidra se puede medir con un pH-metro(método potenciométrico). También, se pueden utilizar los papeles indicadores, de gran comodidad pero de menor precisión que el método potenciométrico.

3.2.1) MEDICION DE LA ACIDEZ

En la elaboración de Sidra, se necesita conocer con la mayor precisión posible el valor de acidez del mosto, este dato permitirá tener un mejor control de la fermentación. Medición de la acidez (pH) con pH metro Este instrumento digital es muy fácil de utilizar, indica el valor de pH en el display al sumergir el electrodo en el líquido que se quiere medir. Este equipo dará una indicación muy precisa, ya que todos tienen al menos un decimal de exactitud. Se debe calibrar el equipo antes de ser utilizado. Esto se realiza con líquidos especiales llamados “soluciones buffer”, de manera de garantizar la correcta medición. Ventajas: 1 Poseen mucha precisión. 1 Se encuentran equipos a precios accesibles. 1 Su uso es sencillo y la medición es rápida

El conjunto de los ácidos grasos pertenecientes a la serie acética que se hallan en la sidra, reciben el nombre de acidez volátil. Se excluyen de la acidez volátil, los ácidos: láctico, succínico, sórbico y los anhídridos: carbónico y sulfuroso. El método de determinación de la acidez volátil, está basado en la separación de los ácidos volátiles de la sidra por arrastre de vapor y valoración posterior del destilado. Para esta valoración, se utiliza NaOH(0,025N o N/49) como base neutralizante y fenolftaleína como indicador. Las unidades serán miliequivalentes/l o g/l de ácido acético. Un método, muy utilizado en bodega, es el García-Tena, se basa en una destilación fraccionada de la sidra y valoración de las fracciones separadas. Otro dato analítico de interés es la acidez fija, cuyo valor se halla por diferencia entre la acidez total y la acidez volátil, expresadas en miliequivalentes/l. Aunque durante la fermentación y posterior a ella, suceden transformaciones profundas, el valor de la acidez fija de la sidra, se aproxima al de la acidez total del mosto original.

3.3) ALCOHOL ETÍLICO El etanol, es el producto más relevante de la fermentación alcohólica que experimenta el mosto para su transformación en sidra. Se define el grado alcohométrico o alcohólico, como el número de litros de alcohol etílico contenidos en 100l de sidra, medidos ambos volúmenes a 20ºC. El método más sencillo para calcular el grado alcohólico, consiste en la separación del etanol por destilación y posterior determinación del contenido alcohólico por densimetría, utilizando el alcoholímetro de Gay-Lussac. Es indispensable neutralizar la acidez de la sidra antes de la destilación, para evitar el paso de los ácidos volátiles al destilado, que falsearían el resultado. 3.3.1) Alcohol - Estimación del contenido alcohólico Para estimar la cantidad de alcohol que se producirá durante la fermentación, se debe medir la densidad del mosto antes de que comience la fermentación con el densímetro de Cazenave. Al medir el mosto recién obtenido del prensado, se podrá obtener un valor estimativo del alcohol que tendrá la sidra. Esto se cumplirá si la fermentación se realiza de forma completa. Si no se cuenta con un densímetro de Cazenave, se puede estimar la cantidad de alcohol a través de una fórmula utilizada en la elaboración de vino. Para esto será necesario contar con el dato de densidad del mosto antes y después de la fermentación. Con estas mediciones, se puede conseguir el valor estimado del contenido alcohólico durante la fermentación y utilizar la fórmula creada por el autor ingles Cyril J. Berry: 1 Alcohol(v/v) = (Densidad Inicial - Densidad Final) / 7.36

3.4)COMPUESTOS FENÓLICOS La gran complejidad de los compuestos fenólicos, presentes en los mostos y en las sidras, hacen necesario un estudio individualizado, o al menos, de las diferentes familias fenólicas presentes en estas bebidas. Sin embargo la determinación del conjunto de los polifenoles, con ayuda de un método simple, es de gran ayuda a nivel de control en el laboratorio. Uno de los métodos más usados, es el que se basa en el empleo del reactivo de FolinCiocalteau(mezcla de ácido fosfotúngstico y fosmolíbdico)que se reduce, al oxidar los fenoles, en una mezcla de óxidos azules de tungsteno y molibdeno, los cuales presentan un máximo de absorción a 700nm, siendo ésta proporcional a la cantidad de los compuestos fénolicos presentes.

3.5) TRANSFORMACIÓN MALOLÁCTICA La transformación del ácido málico en láctico, es indispensable para el buen acabado de la sidra. Su evolución puede ser fácilmente seguida por una cromatografía en papel, utilizando como líquido revelador butanol al azul de bromofenol y ácido acético. 3.6)ANHÍDRIDO SULFUROSO El control del dióxido de azufre presente en las sidras es importante para no sobrepasar los máximos establecidos por la legislación vigente. La determinación del SO2, se realiza normalmente por el método Ripper doble, consistente en una yodometría (SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI), utilizando una solución de almidón como indicador del punto final de la valoración.

IV) CONTROLES DE CALIDAD En el mosto, conviene efectuar los controles analíticos siguientes: -Densidad. -Acidez total. -pH. -Compuestos fenólicos. La densidad dará una idea sobre la riqueza en azúcares del mosto, siendo una base aproximada para calcular el rendimiento en alcohol esperado. El conocimiento de la acidez y de los compuestos fenólicos indicará, si la mezcla de piña elegida es adecuada para que su mosto fermente con normalidad y conduzca a sidras de calidad. Durante el proceso fermentativo el seguimiento de la densidad y temperatura de fermentación permite evaluar la buena marcha de ésta. Es conveniente realizar, de forma sistemática, controles de acidez volátil y de la transformación maloláctica, en especial durante la fermentación lenta. Una vez que el proceso fermentativo haya sido realizado (densidad 1.000g/l y finalizado la transformación maloláctica), la sidra experimenta un proceso de maduración en el tonel hasta su embotellado.

Durante este periodo es conveniente realizar los controles de: -Grado alcohólico. -Azúcares residuales. -Acidez total y volátil. -Compuestos fenólicos. -Anhídrido sulfuroso. Los valores de la acidez total, volátil y de los compuestos fenólicos, permiten predecir si la sidra resulta equilibrada en frescura y astringencia. La acidez volátil indica, además, el grado de avinagramiento de la sidra. La concentración en azúcares residuales será indicativa de posibles alteraciones bacterianas. En resumen, la visión conjunta de todos los parámetros citados, permitirá saber si la sidra puede ser embotellada o en caso contrario proceder a su corrección.

Medición de la densidad En el mosto (jugo) y en la sidra se miden los sólidos solubles para estimar el contenido de azúcar. Durante la elaboración de sidra, la densidad del mosto se modifica durante la fermentación, ya que el azúcar es consumido por las levaduras y transformado en alcohol. Medir y conocer la densidad del mosto otorga información acerca de la fermentación que está ocurriendo y permite determinar cuándo será el fin de la misma. Existe una relación entre densidad, azúcares y nivel de alcohol que se tratará en la siguiente sección. La densidad se mide con un instrumento llamado densímetro, hidrómetro o mostímetro. Sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular la masa y el volumen. El Densímetro o Mostímetro de Cazenave es utilizado en la Elaboración de vinos y bebidas fermentadas para medir la Concentración de azúcar disuelto. Está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical, en su interior contiene una escala de gramos de azúcar por centímetro cúbico y una escala en unidades de Grados Baumé (Be).

IV) SACCHAROMYCES CEREVISIAE La levadura Saccharomyces cerevisiae, es la especie de mayor uso en la industria de la producción de bebidas alcohólicas. Se describe normalmente como un anaerobio facultativo, de modo que crece tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas, es capaz de emplear un amplio rango de sustratos entre mono-, di-, y oligo-sacáridos, así como etanol, acetato, glicerol y hasta lactatos; siendo la glucosa su fuente de carbón preferida, la cual metaboliza a etanol mediante la ruta EMP y el metabolismo anaeróbico del piruvato. Presenta un requerimiento energético en condiciones anaerobias de 0,036 gramo de célula por gramo de sustrato-hora y de 0,022 en condiciones aérobicas. En función de la cepa empleada se tiene un contenido residual de azúcar de 10-56 g/L, lo que influencia el tiempo de fermentación, el cual va de 119 a 170 horas de manera que las condiciones de proceso deben ajustarse adecuadamente para obtener los mejores rendimientos de producción.

4.1) VELOCIDAD DE CRECIMIENTO La velocidad de crecimiento de las levaduras depende directamente de la concentración del sustrato. Este comportamiento se describe generalmente mediante la ecuación de Monod. Este modelo sugiere que el desarrollo de las levaduras depende de una máxima velocidad de crecimiento y una concentración de saturación, el cual es válido para un amplio rango de organismos y nutrientes, donde todos cuentan con un límite superior de concentración sobre el cual se genera una disminución de la velocidad de crecimiento, lo que se conoce como inhibición. El modelo de Monod describe una curva de crecimiento, en la cual se presenta una primera etapa de adaptación al medio, ‘fase lag’, que depende tanto del número de células, como del sistema metabólico. Luego se presenta un crecimiento exponencial que ocurre a una máxima velocidad, la duración de esta fase depende de la concentración inicial del sustrato limitante; así como de la habilidad del microorganismo para adaptarse a la disminución de la concentración de sustrato. En el punto, en el que se presenta limitación de sustrato, la velocidad especifica de crecimiento se comporta en función de la siguiente expresión:

Luego de la fase exponencial, donde se tiene el máximo valor de biomasa, se da una fase estacionaria durante la cual algunas células se dividen mientras otras mueren, para finalmente llegar a la fase de muerte. En general todo el comportamiento podrá definirse en función de la velocidad específica de crecimiento μ y la velocidad de lisis o metabolismo endógeno.

Donde: X: Concentración de biomasa μ: Velocidad específica de crecimiento α: velocidad específica de muerte Sin embargo factores como la temperatura, el pH y la concentración de nutrientes influyen directamente en el desarrollo de las levaduras y su efecto no siempre puede reflejarse dentro de una expresión meramente matemática ya que afecta el comportamiento general del sistema celular, alterando a su vez las características no solo fisicoquímicas sino sensoriales del producto final.

4.1.1) Influencia del pH

Existe una dependencia de la velocidad de crecimiento con el pH, dado que el funcionamiento de los diferentes componentes intracelulares y extracelulares se ven influenciados por los valores de pH. En función de esto se ha demostrado que las bacterias, por ejemplo desarrollan un trabajo óptimo en un rango de pH de 6.5-7.5 mientras que las levaduras prefieren un ambiente ligeramente más ácido entre 4.0 y 5.0 4.1.2) Influencia de la temperatura La mayor parte de los microorganismos de uso industrial son mesófilos, los cuales alcanzan un máximo de resistencia en los 47 ºC. Cuando se supera este límite se genera una rápida caída de la velocidad de crecimiento; así que el óptimo de uso para estos microorganismos está entre 30-45 ºC, rango en el cual la velocidad de crecimiento se mantiene prácticamente constante Esta dependencia de la temperatura con la velocidad específica de crecimiento puede ser expresada mediante la ‘ley de Arrhenius’.

Por encima de la máxima temperatura, la velocidad global disminuye como resultado del incremento de la velocidad de muerte, relacionada directamente con la energía de activación, donde valores superiores a 90 Kcal/mol prevén que esta velocidad de muerte se incrementará más rápidamente que la de crecimiento.

V) FERMENTACIÓN ALCOHOLICA El significado de la palabra fermentación hace referencia a los fenómenos de descomposición de la materia orgánica (líquido azucarado) con rápido y tumultuoso desprendimiento de gas. Como síntesis sobre las fermentaciones podemos establecer: 1. Las fermentaciones son reacciones en cadena catalizadas por una serie de enzimas. 2. Las secreciones enzimáticas de las distintas especies microbianas que tienen en común una fundamental actividad fermentativa presentan una gran diversidad cualitativa y cuantitativa, y a menudo sucede, aunque en menor medida, entre cepas, variedades o razas de una misma especie. 3. Los agentes fisicoquímicos del medio influyen notablemente sobre la producción y funcionalidad de las enzimas microbianas. Por lo tanto, el desarrollo de cada fermentación y el resultado final pueden ser diferentes tanto por las características fisiológicas de las levaduras como por las condiciones en que se realice la fermentación.

5.1) ENZIMAS

Las enzimas intervienen en los procesos fermentativos catalizando las reacciones bioquímicas. En la Fermentación Alcohólica interviene un número importante de enzimas, se las clasificó en cuatro grupos:  Fosforilantes, que ligan o separan los radicales fosfato de la molécula orgánica,  Oxidorreductoras, que intervienen en reacciones de oxido reducción,

transportando hidrogeniones,  Carboxilasas, que catalizan reacciones de descarboxilación, con liberación de CO2, y de carboxilación;  -y el cuarto grupo, integrado por las enzimas que catalizan otras reacciones tales como mutación, isomerización, enolización, etc. Para ejercer su actividad catalítica, un cierto número de enzimas necesita de un cofactor que puede ser: un ion metálico; un grupo prostético sólidamente ligado a la proteína enzimática o una coenzima que no está ligada a la proteína (o lo está poco) y se comporta como un sustrato de la reacción.

5.1.1) Cofactores -Nicotinadenindinucleótido (Nicotinamida adenina dinucleótido) o NAD: Interviene como coenzima de diversas deshidrogenasas que catalizan distintas reacciones de oxido reducción, fijando de manera reversible dos hidrógenos. En esta operación, la sustancia que le cede los hidrógenos (dador) se oxida, y el NAD reducido, que hace de carrier, se reoxida recién cuando entrega los hidrógenos a otro cuerpo (aceptor), que a su vez se reduce. -Tiamina pirofosfato (TPP) o Cocarboxilasa: Es la coenzima de las descarboxilasas de los ácidosα -cetónicos . Interviene asimismo en reacciones de condensación (acetoínica y formación de 2-3, butanodiol) y de carboxilación. -Adenosina difosfato o ADP y Adenosina trifosfato o ATP: Estos cuerpos desempeñan un rol fundamental en los procesos de incorporación y transferencia de energía. En la molécula de ATP, la tercera molécula de fosfato está ligada a la precedente por una unión llamada “rica en energía” y la ruptura de este enlace se acompaña de una liberación de energía. Recíprocamente, se necesita una energía externa para formar el enlace rico en energía. - Coenzima A: Es la base de la síntesis de los ácidos grasos (ciclo de los ácidos tricarboxílicos) y de los lípidos.

5.2)QUIMISMO DEL PROCESO FERMENTATIVO 5.2.1) Glucólisis La glucólisis ejemplifica de qué manera los procesos bioquímicos de una célula se desarrollan en pequeños pasos secuenciales, los cuales son catalizados cada uno por una enzima específica. Los primeros pasos de la glucólisis requieren de un ingreso de energía, que es suministrada por el acoplamiento de estos pasos al sistema ATP/ADP. La secuencia completa comienza con una molécula de glucosas. Se invierte energía en los pasos 1 y 3 por transferencia, en cada paso, de un grupo fosfato desde una molécula de ATP a la molécula de azúcar. La molécula de seis carbonos, proveniente de la glucosa presenta la lisis en el paso 4 y a partir de este paso en adelante la secuencia produce energía. Cabe anotar que en este paso se producen 2 moléculas de gliceraldehído fosfato que en el paso final producirá las dos moléculas de ácido piruvico. En los pasos 6 y 9 las moléculas de ADP toman energía del sistema, fosforilandose a ATP. De esta forma la molécula de glucosa se ha convertido en dos moléculas de ácido piruvico. La ganancia neta de energía son dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH por molécula de glucosa. GLUCOSA  2 ACIDO PIRUVICO + 2 ATP + 2NADH El ácido piruvico obtenido en la glucólisis puede seguir dos vías. Una es la vía aeróbica (respiración) y otra es la vía anaeróbica (fermentación).

MECANISMO DE LA GLUCÓLISIS

5.2.2) Vía anaeróbica (fermentación) Los pasos por los cuales el ácido piruvico, formado por la glucolisis se convierte anaeróbicamente en etanol. En el primer paso se desprende CO2. En el segundo, se oxida NADH y se reduce el acetaldehído. La mayoría de la energía potencial de la glucosa permanece en el alcohol, que es el producto final de la secuencia. Se producen 2 moléculas de etanol más 2 moléculas de CO2 a partir de una molécula de glucosa. GLUCOSA  2 ETANOL + 2CO2

5.3) REQUERIMENTOS NUTRICIONALES Los microorganismos se cultivan en agua, a lo que se han añadido los nutrientes apropiados. La solución acuosa que contiene los nutrientes necesarios se denomina medio de cultivo. Los nutrientes existentes en el medio de cultivo dan a la célula microbiana todos los ingredientes requeridos para que produzca más células semejantes a ella misma. Además de las fuentes de energía, que pueden ser sustancias orgánicas o inorgánicas, o luz, el medio de cultivo debe tener fuentes de carbono, de nitrógeno y macro y micro nutrientes respectivos. Un medio de cultivo óptimamente equilibrado es obligatorio para considerar la máxima producción. La composición de los medios de cultivo deber ser constantemente adaptada a los procesos de fermentación. En general los requerimientos básicos de nutrientes para los microorganismos y las formas comunes se satisfacerlos en los cultivos se enuncian en la siguiente tabla.

5.4) FACTORES QUE AFECTAN A LA FERMENTACÍON ALCOHOLICA 5.4.1) Temperatura

La temperatura es el factor de influencia decisiva para las actividades de las levaduras. La temperatura más adecuada para su reproducción y fermentación oscila entre 22°C a 27°C y se reproduce con mayor rapidez a 25°C. A temperaturas superiores a 30°C, las levaduras pierden capacidad para desdoblar azúcares y al aproximarse a los 40°C dejan de crecer y reproducirse. en una fermentación alcohólica nunca debe superarse los 32°C durante el período fermentativo ya que se corren varios riesgos: -Inactivación de las levaduras responsables de la transformación de los azúcares en alcohol y CO2. -Pérdida de alcohol por evaporación y merma del grado alcohólico. -Iniciación de fermentaciones indeseables

Medición de la Temperatura

Existen varios tipos de termómetros que son utilizados para la medición de la temperatura, en la industria de alimentos los más comunes son: Termómetros de Alcohol El termómetro de alcohol es un tubo capilar de vidrio de un diámetro interior muy pequeño, que cuenta con paredes gruesas y en uno de sus extremos se encuentra el bulbo lleno de alcohol coloreado (generalmente son rojos o azules). Termómetros Digitales de punzón metálico Los termómetros digitales tienen un digital de lectura encima de una larga sonda metálica. Los termómetros digitales funcionan a pila y se deben encender y apagar, el sensor está ubicado en la punta de la sonda. La temperatura interna de los alimentos se registra en aproximadamente 5 segundos. Los termómetros que contienen mercurio NO están permitidos en la elaboración de alimentos. El mercurio es una sustancia tóxica que puede contaminar a los alimentos.

5.4.2) pH

El crecimiento de la levadura y la velocidad de fermentación no se ve afectado por la variación de pH entre 3,5 y 6 en el medio, pero a valores de pH entre 3,05 hasta 3,5 en el medio, se logra alcanzar un máximo de rendimiento de acuerdo a la formación de producto y crecimiento de la levadura. En una fermentación alcoholica, el pH varía entre 2,8 y 3,8 , rango que depende básicamente de la composición del medio a ser fermentado. Se establece que el pH en valores menores que 3 en un proceso fermentativo se presenta el fenómeno de inhibición por pH, el cual se debe al efecto que esta variable tiene sobre los centros activos de las enzimas. Estos centros presentan actividad en un determinado estado de ionización y este estado varía en función del pH del medio.

5.4.2.1) Ajuste del pH -Adición de ácido tartárico o ácido cítrico: Los dos únicos ácidos que se pueden usar tanto tecnológicamente como legalmente. -Desacidificación: los desacidificadores utilizados en las fermentaciones son el carbonato de calcio, el bicarbonato de potasio y el tartrato neutro de potasio. 5.4.2.2) Buffers En los medios de cultivo es deseable mantener un pH constante durante el procesos fermentativo y esto se logra mediante el empleo de amortiguadores o buffers. También sucede que el pH en un medio de cultivo se ajusta adicionando un compuesto alcalino si el medio es demasiado ácido, o un compuesto ácido si el medio es demasiado alcalino. como los microorganismos suelen provocar cambios en el pH en sus ambientes a desarrollarse, lo mejor es adicionar al medio de cultivo un amortiguador de pH, actúan dentro de los límites máximos de pH, por lo tanto se deben seleccionar amortiguadores para diferentes regiones de pH.

5.4.3) Aireación La velocidad de fermentación al inicio del proceso fermentativo, depende estrechamente de las condiciones de aireación, desarrollándose dicha fermentación más rápidamente cuando las levaduras están mejor aireadas. Por lo tanto, es conveniente airear el medio hasta el máximo, máximo que coincidirá con el límite de solubilidad. La utilización de oxígeno por parte de las levaduras solo tiene lugar al inicio de la fermentación. Una vez arrancada ésta, no necesita oxigenación ya que se desviaría del proceso alcohólico. La fermentación con agitación es ligeramente más rápida que aquella que no. A pesar de ello los niveles finales de etanol son similares para ambas condiciones, observándose un ligero aumento en aquella que se lleva a cabo sin agitación. Trampas de aire Durante la fermentación alcohólica, los envases para fermentar o fermentadores deben permitir que salga el gas carbónico excedente, evitando que se junte presión dentro del fermentador. Al mismo tiempo, deben imposibilitar la entrada de oxígeno. Para ello se utiliza un dispositivo llamado airlock o trampa de aire y se colocan en la parte superior.

Tomando como referencia el marco teórico anterior se definen las variables independientes y dependientes que afectan al proceso.

CALIDAD DE LA SIDRA= f(condiciones de proceso, materias primas)

Análisis específico (% alcohol, % de CO2, acidez total, azúcares residuales)= f(Temperatura, pH, ºBrix del mosto, cepa de levadura, tiempo de fermentación)

FORMULACION EXPERIMENTAL VARIABLE

FACTORES

NIVELES

Materia Prima

Piña

1

Levadura

1

CO2

2

Azúcar

2

Pelado

Tipo de Pelado

1

Lavado

Tipo de Lavado

1

Triturado

Tipo de Triturado

1

Colado

Formas de colado

2

Tiempo

1

pH

1

Temperatura

2

Materia prima e insumos Insumos

Pretratamiento

Fermentado Procesos Trasiego Gasificación

1 Condiciones de la gasificación

2

Tipo de envase

1

forma de envase

1

Envasado

Almacenamiento

Almacenamiento

Condiciones de Almacenamiento

1

Productos terminado

Productos terminado

Vida Útil

2

Formulación Experimental MATERIA PRIMA E INSUMOS FACTORES MATERIA PRIMA

INSUMOS

Piña

NIVELES Ananas sativus (Lindl) Schult.

---------

levadura

Saccharomyces Cerevisiae 5gr/l de mosto

---------

CO2

Endógeno

Añadido artificialmente

Azúcar

75gr/l de mosto

150gr/l mosto

PRE-TRATAMIENTO

Pelado

Tipo de Pelado

Pelado común

-----------

Lavado

Tipo de Lavado

Lavado con agua natural

-----------

Formulación Experimental PROCESOS FACTORES

NIVELES

Triturado

Tipo de Triturado

Tradicional

------------

Colado

Formas de colado

Antes de la maceración

Después de la maceración

tiempo

5 días

7 días

pH

5-7

------------

temperatura

20-25°C

25-30°C

Hasta clarificación estándar

------------

Condiciones de la gasificación

Gas Endógeno

Gas añadido artificialmente (2volumens CO2)

Tipo de envase

Vidrio 620cc

------------

Forma de envase

Tipo cervecero

------------

fermentado

trasiego gasificación

Envasado

Formulación Experimental CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y PRODUCTO TERMINADO FACTORES

NIVELES

Almacenamiento

Condiciones de Almacenamiento

Almacenado a temperatura Ambiente

----------------

Productos terminado

Vida Útil

3 meses

4meses

ANALISIS ARBOL DE PROBLEMAS

ÁRBOL DE EFECTOS Riesgo para la salud del consumidor

Corta vida útil

Pérdidas económicas

Producto fuera de los parámetros de calidad

No se puede catalogar como sidra

FERMENTACION NO ADECUADA

Incremento de las importaciones

Mala aceptación en el mercado

ÁRBOL DE CAUSAS FERMENTACION NO ADECUADA

Poca concentración de azucares en el jugo

Materia prima de mala calidad

Cepa de levadura no apta para la fermentación

Aireación inicial insuficiente

Baja población de levaduras

La actividad fermentativa de las levaduras no es óptima

El medio de cultivo no posee los requerimientos nutricionales adecuados

Niveles de temperaturas inadecuados

Tiempo de fermentación insuficiente

Medio muy ácido o alcalino

ÁRBOL DE PROBLEMAS

Riesgo para la salud del consumidor

Corta vida útil

Incremento de las importaciones

Pérdidas económicas

Producto fuera de los parámetros de calidad

No se puede catalogar como sidra

Mala aceptación en el mercado

FERMENTACION NO ADECUADA

Poca concentración de azucares en el jugo

Materia prima de mala calidad

Cepa de levadura no apta para la fermentación

Aireación inicial insuficiente

Baja población de levaduras

La actividad fermentativa de las levaduras no es óptima

El medio de cultivo no posee los requerimientos nutricionales adecuados

Niveles de temperaturas inadecuados

Tiempo de fermentación insuficiente

Medio muy ácido o alcalino

ÁRBOL DE FINES Ningún riesgo para la salud del consumidor

Larga vida útil

Ganancias económicas

Producto dentro de los parámetros de calidad

Se puede catalogar como sidra

FERMENTACION ADECUADA

reducción de las importaciones

Buena aceptación en el mercado

ÁRBOL DE MEDIOS FERMENTACION ADECUADA

Alta concentración de azucares en el jugo Materia prima de buena calidad

Cepa de levadura apta para la fermentación

Aireación inicial suficiente

alta población de levaduras

Actividad fermentativa de las levaduras óptima

El medio de cultivo posee los requerimientos nutricionales adecuados

Niveles de temperaturas adecuados

Tiempo de fermentación suficiente

Medio con PH adecuado

ÁRBOL DE SOLUCIÓN

Ningún riesgo para la salud del consumidor

Larga vida útil

Reducción de las importaciones

Ganancias económicas

Producto dentro de los parámetros de calidad

Se puede catalogar como sidra

Buena aceptación en el mercado

FERMENTACION ADECUADA

Alta concentración de azucares en el jugo Materia prima de buena calidad

Cepa de levadura apta para la fermentación

Aireación inicial suficiente

Alta población de levaduras

El medio de cultivo posee los requerimientos nutricionales adecuados

Actividad fermentativa de las levaduras óptima

Niveles de temperaturas adecuados

Tiempo de fermentación suficiente

Medio con PH adecuado

MARCO LÓGICO

Ningún Ningún riesgo riesgo para para la la salud del consumidor salud del consumidor

Larga Larga vida vida útil útil

Reducción de las importaciones

Ganancias Ganancias económicas económicas

Producto Producto dentro dentro de de los parámetros de los parámetros de calidad calidad

Se Se puede puede catalogar catalogar como como sidra sidra

FIN

Buena Buena aceptación aceptación en en el el mercado mercado

PROPOSITO FERMENTACION ADECUADA

Alta concentración de azucares en el jugo Materia prima de buena calidad

Cepa de levadura apta para la fermentación

Aireación inicial suficiente

Alta población de levaduras

El medio de cultivo posee los requerimientos nutricionales adecuados

Actividad fermentativa de las levaduras óptima

Niveles de temperaturas adecuados

Tiempo de fermentación suficiente

Medio con PH adecuado

COMPONENTES

ACTIVIDADES

MARCO LÓGICO OBJETIVOS

INDICADORES

MEDIOS DE VERIFICACION

SUPUESTOS

 Desarrollar un producto de buena calidad y estabilidad para que sea agradable a los consumidores .

Temperatura Densidad. (1,0051,008)g/l. acidez total 4,5 g/lts. de ac. Tartárico pH. (3,1 a 3,9).  grado de alcohol min. 5% en volumen.

•Termómetro. (15-20)ºC. Termómetros de alcohol y termómetros digitales. •Densímetro. • titulación a un pH de 8,3. • pH metro. •Se estima con un densímetro de Cazenave.

•El consumidor acepta el producto y lo promociona a través de las redes sociales

Optimizar el proceso de fabricación de la sidra de piña.

•Aumento en las ventas.

•Para la comercialización trabajar con los datos del INE. •También mediante el tir y le van.

•Ver el índice de consumo de la sidra y realizar un análisis de ganancias o perdidas.



•Mas crédito la producción en el país. •Aspecto y presentación agradable .

•Para la exportación con datos de CODEX.

•Es necesario que el producto sea competitivo.

FIN Ningún riesgo para la salud del consumidor

Ganancias económicas

Reducción de las importaciones

Aumentar la producción.  Realizar publicidad del producto.

MARCO LÓGICO PROPOSITO

FERMENTACION ADECUADA

OBJETIVOS

INDICADORES

MEDIOS DE VERIFICACION

Producto con la textura, color y sabor adecuados.

•EL sabor de la sidra estará dada de acuerdo a la maduración de la fruta utilizada. •Textura suave

•Comparar los datos estadísticos con los datos experimentales obtenidos en el laboratorio.

SUPUESTOS •Propiedades organolépticas y grado alcohólico apropiados para el consumo general

MARCO LÓGICO COMPONEN TES

OBJETIVOS

INDICADORES

MEDIOS DE VERIFICACION

SUPUESTOS

Alta concentración de azucares

•Adecuado proceso y preservación de la Materia prima.

•Materia prima con mas alto contenido de azucares. •Nivel de azúcares (100 g/kg). •Acido málico (7,5 g/kg.).

•Datos de los registros de los resultados del laboratorio. •Se utiliza un refractómetro

•De acuerdo a los datos se debe obtener un color y textura uniforme.

•Levadura utilizada es la Saccharomyces cerevisiae

•Pruebas en el laboratorio

•Mejor fermentación alcohólica

Cepa de levadura apta para la fermentación

Levadura que cumpla con los estándares para obtener una mejor fermentación

•Optimizar el proceso de reproducción de levaduras

•Temperatura (22-27) ºC.

•Termómetro

•Evitar bajar las temperatura ya que disminuye la población de las levaduras •Y si aumenta se produce malos olores.

•Mejorar la actividad fermentativa de las levaduras

•Requerimiento energético 0,036 gramo de célula por gramo de sustrato-hora •Contenido residual (10-56 g/L). •pH. (3.8) •Producción de dióxido de carbono.

•pH metro. •Se debe eliminar el contenido de CO2 y evitar el o con aire, para esto se utiliza trampas de aire.

•El bajo contenido de CO2 inhibe el crecimiento.

•Optimizar el tiempo de fermentación para obtener una sidra de buena calidad.

El tiempo de fermentación : •Tumultuosa de 12 a 15 días. •Malo láctica varios meses

•Visual con pruebas en laboratorio

•Tiene que estar en condicione optimas como temperatura, ph. Y una cierta presión.

Alta población de levaduras

Actividad fermentativa de las levaduras óptima

Tiempo de fermentación suficiente

MARCO LÓGICO

ACTIVIDAD ES Materia prima de buena calidad

Aireación inicial suficiente

OBJETIVOS

INDICADORES

Realización de pruebas experimentales de estandarización . Control de aireación inicial suficiente

MEDIOS DE VERIFICACION

SUPUESTOS

•Se debe hacer un control financiero de las pruebas realizadas en el laboratorio.

•Los resultados de las pruebas se aplican en el proceso y la estandarización de la materia prima.

•Realizar un presupuesto de acuerdo a las pruebas.

El medio de cultivo posee los requerimientos nutricionales adecuados

 Definir los requerimientos nutricionales de medios de cultivo

Niveles de temperaturas adecuados

Controlar las temperaturas adecuadas de los usos de levaduras

Error Humano en el desarrollo de las pruebas

Control de parámetros de PH adecuados

•Que el pH no aumente ya podría ocasionar problemas de infección. Y si es muy bajo la fermentación es lenta.

Medio con PH adecuado

Delineamiento Experimental B1  PROPORCION DE AZUCAR – 75 GR/LT B2  PROPORCION DE AZUCAR – 150GR/LT

A1  TIEMPO DE FERMENTACION 1- 5DIAS A2  TIEMPO DE FERMENTACION 2 -7DIAS

Graduación Alcohólica

PRUEBA

FACTORES

1 2

3 4

A1

A2

R1

R2

R1

R2

B1

G111

G112

AC111

AC112

B2

G121

G122

AC121

AC122

B1

G211

G212

AC211

AC212

B2

G221

G222

AC221

AC222

Resultados:

G = Graduacion Alcoholica

%CO2

PRUEBA

FACTORES

1 2 3 4

Resultados:

A1

A2

Acidez total

AC = Acidez total

Azúcares Residuales

R1

R2

R1

R2

B1

C111

C112

Z111

Z112

B2

C121

C122

Z121

Z122

B1

C211

C212

Z211

Z212

B2

C221

C222

Z221

Z222

C = Porcentaje de CO2

z= Azucares Residuales