METODOS PARA OBTENER VINAGRE





METODO DE ORLEANS


Durante el transporte de los vinos desde Orleans y el resto de Loire a París descubrieron accidentalmente que ciertas barricas llegaban picadas de vuelta a Orleans; es decir, que los vinos que guardaban en estas barricas se avinagraban. Tanta fue la importancia y la cantidad de vino agrio, que se constituyó una de vinagreros en 1394.

Este método es muy simple: el equipo que se utiliza es sencillo y económico, y puede ser operado en pequeña escala; sin embargo, es muy lento y el rendimiento del producto obtenido no supera el 85% respecto al valor teórico.
En la actualidad, se produce muy poco vinagre por este sistema.ORL1.png

La fermentacion acética se lleva a cabo en un barril de madera, con una capacidad que oscila de los cuarenta y cinco a los doscientos litros. El barril se coloca en forma horizontal para aumentar la superficie de contacto entre el liquido y el aire; en la parte inferior, tiene la llave de extracción del vinagre.

En una de las paredes, a una altura por encima de la superficie del liquido, posee dos huecos: uno es una ventana de observación, el otro cubierto con cedazo fino para impedir la entrada de insectos permite la aireación y el ingreso de los microorganismos.

En la parte superior del barril se introduce un embudo con una espiga suficientemente larga para que llegue al fondo; su función es suministrar jugo alcohólico fresco al recipiente.
Para iniciar la fermentacion, se adiciona al barril, que contiene el volumen dado del jugo alcohólico, un volumen de vinagre sin pasteurizar.

Las bacterias comienzan a multiplicarse y, al cabo de aproximadamente siete días, forman una capa sobre la superficie del liquido. En este momento, el ácido acético empieza a producirse. Periódicamente, se mide la acidez y se agrega jugo alcohólico en determinadas cantidades, de manera que le acidez no disminuya del 2´%. La adición de jugo alcohólico continúa hasta que el volumen de liquido alcanza la mitad del barril (Vinagre) y se agrega el mismo volumen de jugo alcohólico.


A partir de la estequiometria de la reacción, se sabe que por cada mililitro de alcohol presente en el jugo alcohólico se formara un gramo de ácido acético; por lo tanto, la suma de la concentración de alcohol (v/v) y de ácido acético (p/v) permanece constante durante toda la fermentación. Esta suma se conoce como GK (Gesammte Konzentration).


GK= % alcohol (v/v) + % ácido acético (p/v)

Si se sabe el GK del jugo inicial, se podrá conocer la acidez final del vinagre, con solo determinar la concentración de etanol. Por lo tanto, los parámetros para decidir cuándo sacar la mitad de contenido del barril son la concentración del alcohol y de ácido.

Después de que la fermentación finaliza, el vinagre se almacena, por lo menos durante un mes, en recipientes sellados para permitir que sedimenten los coloides inestables presentes; luego, se embotella. Para evitar el crecimiento de bacterias sobreoxidativas en el vinagre embotellado, se aplica una de las siguientes tres opciones: pasteurización (70°C por quince minutos), adición de sulfito de sodio (70 ppm) o adición de una pequeña cantidad de sal (1 a 2% p/v).


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METODO LUXEMBURGUES


El fundamento de este método y su diferencia fundamental con el método de Orleans esta en emplear virutas de haya que periódicamente quedan sumergidas en el liquido que esta acetificándose. Así se consigue aumentar la superficie de acetificación de la bacteria y mejorar la transferencia de oxigeno, por lo que aumenta la velocidad de acetificación.

La cuba giratoria más elemental se prepara con un orificio grande en el centro de uno de los fondos, para procurar la entrada de aire. En uno de los costados de esta cuba, en la parte más alejada de la abertura, se practica un orificio estrecho, que puede obturarse con un tapón; es una canilla de madera o vidrio para vaciado del envase. El tonel está dividido en dos partes desiguales por un falso fondo, agujereado, con numerosos y finos orificios.

La parte menor del tonel está llena de virutas de haya. En este compartimento penetra un largo termómetro para controlar la temperatura, aspecto muy interesante para todo método rápido o semirrapido. Se obtienen cantidades de vinagre, que pueden llegar como máximo, cada cuarenta y ocho horas, a la cuarta parte del contenido de un tonel. El vinagre elaborado, que se extrae de las cubas, se sustituye por porciones iguales de vino, continuando la elaboración indefinidamente.




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Se emplean toneles o generadores verticales de encina con doble fondo.
Sobre el primero, agujereado, se colocan una serie de capas de virutas de madera de haya, impregnadas de vinagre de buena calidad. Sobre el borde superior lleva un diafragma perforado, con los orificios obturados con algodón.

Al pasar el vino por el diafragma, burbujea aire que existe entre las virutas. El vinagre se extrae por la parte inferior. Se pueden emplear barriles de roble giratorias, parcialmente llenos de virutas, consiguiéndose así una mejor aireación.

Las ventajas que se destacan de este proceso son la regulación de oxígeno y su uso para la producción continua de vinagre.
El vinagre obtenido con el método de cultivo superficial tiene el aroma y el gusto propio de la lentitud de la acetificación que se ve favorecido por el simultáneo envejecimiento.

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Los principales inconvenientes de los métodos de acetificación en cultivo superficial que emplean las virutas como soporte son:


· Acumulación de bacterias muertas sobre las virutas (debido a falta de aireación o aumentos de temperaturas)

· Desarrollo de bacterias productoras de celulosa (Acetobacter xylinum)

· La infección por nematodos que son imposibles de combatir una vez que se desarrollan.

· Aumentos de temperatura difícilmente controlable, perdida de alcohol por evaporación en la corriente ascendente de aire caliente, con disminución del rendimiento.

· Necesidad de gran espacio.


EL METODO DE LA ACETIFICACION SUMERGIDA



El uso del método de la acetificación sumergida para producir vinagre, se inicio en los años cuarentas del siglo XX; el primer equipo comercial fue descrito en 1952.


La fermentación se lleva a cabo en un tanque con un agitador que gira a alta velocidad, un compresor que suministra oxigeno y un serpentín de enfriamiento. El éxito de este método de producción de vinagre depende de la disponibilidad de oxigeno que tengan las bacterias; por eso, deben existir unos sistemas adecuados de suministro de aire al tanque y de su distribución posterior (agitación).


Con esta técnica el proceso es muy rápido, y se logra rendimientos del 95 al 98% respecto del valor teórico. Además, se obtiene un producto de una calidad uniforme. Sin embargo, se consume gran cantidad de electricidad en comparación con otros métodos (por ejemplo, el de Orleans) y requiere una alta inversión inicial en la adquisición del equipo.


Para llevar a cabo la acetificación sumergida, existen dos configuraciones mecánicas del fermentador, según el sistema de aireación usando: el acetificador y el cavitador.



EL ACETIFICADOR

Es un tanque que consta de los siguientes sistemas: de alimentación y descarga (bombas), de alimentación, de agitación y de enfriamiento (serpentín). Las bombas hacen ingresar el jugo alcohólico dentro del tanque y descargan el vinagre. El agitador gira a altas velocidades cerca de la boquilla del sistema de aireación para dispensar las pequeñas burbujas de aire, con lo que se logra una buena distribución de oxigeno. Por el serpentín circula agua fría para eliminar el calor generado por la reacción de oxidación.

El equipo, en la actualidad, está totalmente automatizado: tiene controles de aireación y medidores de ácido y alcohol, por medio de los que se determina si se debe descargar el vinagre y alimentar el tanque con jugo alcohólico fresco. El grado de automatización del proceso hace que sea clasificado como semicontinuo.

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EL CAVITADOR

Fue desarrollado en Estados Unidos, en 1959, y se ha utilizado a escala industrial; sin embargo, por dificultades técnicas, su empleo ha disminuido. Difiere del acetificador, principalmente, en que la agitación se lleva a cabo por medio de un tubo vertical hueco, ubicado en el centro del tanque ; al llenar el tanque, se debe mantener la parte superior del tubo fuera del liquido. Ese tubo gira sobre el eje vertical del fermentador y, al hacerlo, succiona el aire desde la superficie hasta el fondo del tubo; ahí, es dispensado en pequeñas burbujas al medio fermentativo.
Se adiciona una mezcla de alcohol y vinagre sin pasteurizar con el fin de hacer la inoculación de microorganismos. Al final de la fermentación, el vinagre se añeja para generar aromas y sabores agradables y sedimentar los microorganismos. Posteriormente, el vinagre se envasa y se pasteuriza.

Este equipo puede trabajar en forma continua, para lo cual requiere bombas de alimentación y descarga similares a las del acetificador.


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PROCESO DE VINAGRE MEDIANTE CELULAS INMOVILIZADAS

En los últimos años ha tenido gran desarrollo la técnica de inmovilización de microorganismos y de enzimas.

La fermentación continua con microorganismos inmovilizados se caracteriza por el hecho de que las células microbianas no son eliminadas de los reactores donde se realiza el proceso, lográndose velocidades de transformación muy altas.

En los procesos que utilizan microorganismos libres y trabajan en discontinuo, como es el caso de la mayoría de los procesos de acetificación, durante las cargas y descargas alternativas se producen importantes descensos de la población microbiana. Esta circunstancia trae como consecuencia una disminución en la velocidad del proceso.

Desde que la compañía japonesa Tanabe Seiyaku en 1969, basándose en el trabajo de Chibata (1969), publicó el primer proceso industrial que hacía uso de enzimas inmovilizadas, se han descrito numerosos procesos y muy diferentes técnicas de inmovilización de células, aunque las aplicaciones comerciales conocidas de cara a la industria son, todavía, relativamente escasas.

Los métodos de inmovilización celular se pueden dividir en dos grandes grupos: inmovilización por unión al soporte, e inmovilización por atrapamiento.

Los métodos de inmovilización por unión al soporte se clasifican desde el punto de vista de la naturaleza de las fuerzas de unión entre biocatalizador y soporte, y se dividen en: métodos químicos (unión covalente), y métodos físicos (unión iónica o adsorción).

La unión covalente implica la formación de un enlace covalente entre los grupos funcionales de biocatalizador y el soporte material (o matriz). Este método presenta ciertas desventajas en inmovilización celular.

Un método muy original es el diseñado por Kosogi y Murhandinni (1998).
El proceso consistió en una inmovilización previa de células Trichoderma, mediante una resina hidrófoba utilizado glutaraldehido, en donde luego se adsorbieron las células Acetobacter xylinum. La eficiencia de la producción de ácido acético fue mayor gracias a la degradación por celulasa del subproducto de la fermentación (celulosa).

En cuanto al atrapamiento y la encapsulación difieren de los otros métodos de inmovilización en que las moléculas del biocatalizador se encuentran libres en solución. Pero con el movimiento restringido por el enrejado de la estructura de un gel, atrapamiento en geles, o por membrana semipermeable (colágeno, nylon, poliéster, silicona, etc.), atrapamiento en membrana.
La porosidad de ambos se controla para asegurar que la estructura es suficientemente cerrada o ajustada para prevenir el escape del biocatalizador y al mismo tiempo permitir el libre movimiento de sustrato y producto.

Entre los métodos de atrapamiento en membrana se distingue: los reactores de membrana, donde las células quedan atrapadas entre dos laminas de membrana semipermeables, que pueden adoptar distintas geometrías, y la microencapsulación, en la cual la membrana forma pequeñas esferas huecas en cuyo interior quedan cerradas las células.

Las propiedades electrocatalíticas de las células Acetobacter aceti, atrapadas entre el electrodo de carbón y una membrana de diálisis, fueron aplicadas para la utilización en un sensor de etanol. El electrodo produce unas ondas voltámetricas sigmoidales por la reducción de oxigeno, mientras que dichas ondas desaparecen con la adición de solución alcohólica por el simple uso de etanol como sustrato en la respiración bacteriana.

El atrapamiento en geles puede ser considerado el método más popular para la inmovilización de células microbianas, animales y vegetales. Se mezcla la masa de células con un polímero y este se entrecruza para formar una estructura enrejada que atrapa el biocatalizador. Este método es el más usado y existe un gran número de monómeros acrílicos utilizados para la formación de copolimeros hidrófilos.

El tamaño de poro del gel y sus propiedades mecánicas están determinados por las cantidades relativas de monómeros y agentes de entrecruzamiento. Por tanto es posible variar estas concentraciones para influir en la estructura de la red.

El atrapamiento en geles puede llevarse a cabo en geles sintéticos (poliacrilamida, poliuretano, polivinilo) o naturales (agar, agarosa, alginato, carrageno, quitosano, gelatina). Estos últimos son los más usados, ya que son más económicos y no presentan la toxicidad de los sintéticos. La técnica consiste en la incorporación de las células en una red polimérica que se consigue por gelificación térmica (agar, agarosa), ionotrópica (alginato, quitosano) o termo-ionotropica (carrageno). Estos polímeros naturales son generalmente extraídos de algas marinas y tienen naturaleza polisacarída.

Sin embargo, también presentan algunos inconvenientes: por ejemplo, en los polímeros de gelificación térmica los microorganismos se ven sometidos aunque sea por tiempos cortos, a altas temperaturas; los de gelificación ionotropica pueden ser destruidos por agentes quelantes que secuestran los cationes que conforman la estructura polimérica de la red. La geometría mas comúnmente empleada para el atrapamiento en geles son perlas, aunque también puede usarse la disposición en fibras.

Estos métodos permiten una producción continua durante periodos bastante largos, de manera estable, y con altas velocidades de acetificación. La limitación que presentan algunos de ellos es la dificultad en la transferencia de oxigeno y la baja acidez final, que los hacen poco recomendables en la producción industrial.