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“EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL HONGO Aspergillus niger DURANTE EL PROCESO DE CLARIFICACION Y FERMENTACION DEL MOSTO DE VINO DE UVA Vitis labrusca VARIEDAD ISABELLA PARA LA OBTENCION DE VINO TINTO” NATALIA RINCON UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS BOGOTA D.C 2007

EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

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“EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL HONGO Aspergillus niger DURANTE EL PROCESO DE CLARIFICACION Y

FERMENTACION DEL MOSTO DE VINO DE UVA Vitis labrusca VARIEDAD ISABELLA PARA LA OBTENCION DE VINO TINTO”

NATALIA RINCON

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

BOGOTA D.C 2007

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“EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL HONGO Aspergillus niger DURANTE EL PROCESO DE CLARIFICACION Y

FERMENTACION DEL MOSTO DE VINO DE UVA Vitis labrusca VARIEDAD ISABELLA PARA LA OBTENCION DE VINO TINTO”

Trabajo de grado para optar el título de

Ingeniera de Alimentos

NATALIA RINCON TORRES

Directora LENA PRIETO

Ingeniera Química

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

BOGOTA D.C 2007

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“Ni la Universidad, ni el comité de

Proyecto de Grado, serán responsables

de las ideas expuestas por el

graduando”

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Nota de aceptación

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Bogotá D.C. Mayo de 2007.

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A Dios y la Virgen María por guiar mi camino a

cada instante y darme vida y salud para culminar

mis estudios.

A mis padres por su amor, entrega, apoyo y

sobre todo por su comprensión y paciencia.

A mi Hermana Catalina por ser tan especial e

incondicional.

A mi hijo Nicolás por alegrar cada día de mi vida.

Al amor de mi vida por los momentos felices.

A mi mejor amiga Sandra por su amistad y

apoyo.

A todos mis compañeros de Guianza S.A. en

especial al Dr. Guillermo Atuesta, por su apoyo y

confianza.

A mi jefe Juan en Vehículos y Mercadeo por su

amistad y paciencia.

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AGRADECIMIENTOS

La autora expresa sus agradecimientos a:

• Dr. Camilo Rozo, Químico PhD, por su interés en este trabajo de grado.

• Lena Prieto, Ingeniera Química, por su asesoría y amistad.

• Patricia Jiménez de Borray, Química, por su apoyo y amistad durante toda la

carrera.

• José A De Silvestre, Químico Farmacéutico, por su colaboración, amistad e

interés en el proyecto.

• Luz Myriam Moncada, Química, por su apoyo y asesoría durante el desarrollo

del trabajo de grado.

• Jaime Plazas A. Ingeniero de Alimentos, asesor comercial de COLDANZIMAS

LTDA. Por suministrar la muestra de enzima comercial para el desarrollo de la

experimentación.

• Dr . Juan Calderón Docente SENA por su asesoría.

• Juan Carlos Pineda, Químico, y Luis Miguel Triviño, Tecnólogo en Alimentos,

por su amistad apoyo y confianza durante toda la carrera y en especial en el

desarrollo de este proyecto.

• Freddy, Bibliotecólogo, por su amistad y confianza durante toda la carrera.

• A Universidad De La Salle, en especial a la Facultad de Ingeniería de Alimentos

por su apoyo durante toda la carrera, y permitir utilizar sus laboratorios y plantas

para el desarrollo de este proyecto.

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION 12 OBJETIVOS 14 1.MARCO TEORICO 15 1.1 HONGO Aspegillus Níger 15 1.2ENZIMAS PECTOLITICAS 17 1.2.1 Enzimas en la industria 19 1.2.2 Clarificación de vinos con turbidez 20 1.3 UVA ISABELLA (TIPO Vitis labrusca) 21 1.3.1 Propiedades y características 22 1.4 PROCESO DE VINIFICACIÓN DEL VINO TINTO 25

2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL 28 2.1OBTENCION DE LA ENZIMA PECTINASA 28 2.1.1 Inoculación del medio de cultivo 28 2.1.2 Fermentación sumergida 28 2.1.3 Clarificación del fermento 29 2.1.4 Purificación del medio clarificado 30 2.1.5 Concentración del medio purificado 30 2.2ACTIVIDAD ENZIMATICA 32 2.3 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL MOSTO Y OBTENCIÓN DEL VINO TINTO. 34 2.4 ANALISIS FISICOQUIMICOS 41 3. RESULTADOS Y ANALISIS DE LA EXPERIMENTACIÓN 48 3.1 OBTENCION DE LA ENZIMA PECTINASA 48 3.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL MOSTO Y OBTENCIÓN DEL VINO TINTO 48 3.2.1 Balance de materia 49 3.2.2 Balance de energía 54

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3.3 ANALISIS FISICOQUIMICOS 55 3.3.1 Comportamiento del pH en el mosto 55 3.3.2 Comportamiento de sólidos totales en el mosto 57 3.3.3 Comportamiento de extracto en el vino tinto 59 3.3.4 Comportamiento del título Alcoholimetrico en el vino tinto 61 3.3.5 Comportamiento de Acidez Total en el mosto 64 3.3.6 Comportamiento de Acidez Volátil en el mosto 67 3.3.7 Comportamiento de Azúcares totales y reductores 69 3.3.8 Clarificación final 70

CONCLUSIONES 73 RECOMENDACIONES 75 BIBLIOGRAFIA 76 ANEXOS 78

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Clasificación Botanica de la uva 22 Tabla 2 Composición: referida a las cuatro partes orgánicas más conocidas de la

uva 22

Tabla 3 Composición química de la pulpa 23

Tabla 4 Composición química del hollejo 23

Tabla 5 Composición química de la semilla 24

Tabla 6 Composición química del raspón 24

Tabla 7 Características físicas de la uva Isabella 25

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LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Características fisicoquímicas de la enzima pectinasa aislada 33

Cuadro 2. Características enzimáticas de la Enzima pectinasa aislada 33

Cuadro 3. Balance de materia desde recepción hasta mosto pasteurizado 49

Cuadro 4. Balance de materia del ensayo 1 tratado con enzima pectinasa aislada

con baja concentración 50

Cuadro 5. Balance de materia del ensayo 2 tratado con enzima pectinasa aislada

con mayor concentración 51

Cuadro 6. Balance de materia del ensayo 3 tratado con enzima comercial. 52 Cuadro 7 Balance de materia del ensayo 4 sin tratamiento enzimático. 53 Cuadro 8 Balance de Energía General del Proceso 54 Cuadro 9 Resultados del pH en los cuatro ensayos 56

Cuadro 10. Análisis de varianza de la acidez pH con 95% de confiabilidad 56

Cuadro 11 Resultado de los grados ºBrix en los cuatro ensayos 58

Cuadro 12 Análisis de varianza de ºBrix con 95% de confiabilidad 59

Cuadro 13 Resultados de extracto en los cuatro ensayos 60

Cuadro 14 Análisis de varianza de Extracto con 95% de confiabilidad 61

Cuadro 15 Resultados del título alcoholimétrico en los cuatro ensayos 63

Cuadro 16 Análisis del titulo alcoholimétrico con 95% de confiabilidad 64

Cuadro 17 Resultados de la acidez total en los cuatro ensayos 65

Cuadro 18 Análisis de varianza de la acidez total con 95% de confiabilidad. 66

Cuadro 19 Resultados de la acidez volátil en los cuatro ensayos 68

Cuadro 20 Análisis de varianza de la acidez volátil con 95% de confiabilidad 68

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LISTA DE FOTOS

Foto 1. Biorreactor Experimental 29

Foto 2. Medio de cultivo clarificado 29

Foto 3 y 4 Liofilización de enzima pectinasa 31

Foto 5. Enzima en polvo 31

Foto 6. Recepción de uva Isabella 34

Foto 7. Despalillado 35

Foto 8 -9 y 10 . Macerado 36 Foto 11. Precalentamiento del mosto a 60 ºC. 37

Foto 12 Prensado manual del mosto 37

Foto 13. Llenado de frascos antes de la fermentación 38

Foto 14. Acondicionamiento del mosto para adición de Enzima 39

Foto 15. Adición de levadura en presencia de calor para evitar contaminación 39

Foto 16. Almacenamiento de los frascos en el laboratorio de Química 40

Foto 17. Preparación de la muestra 41

Foto 18. Capsulas con extracto 42

Foto 19. Preparación de la muestra a destilar 42

Foto 20. Destilador Marca 43

Foto 21 Recuperación del destilado 43

Foto 22. Lectura utilizando el areómetro de Gay lussac 44

Foto 23. Al realizar la titulación se busca que la muestra llegue a un pH de 8.2 45

Foto 24 . Lectura de pH utilizando el potenciómetro marca BECKMAN 45

Foto 25 . Solución de felhing A, felhing B y azul de metileno 46

Foto 26. Titulación en caliente de la solución anterior para determinar el titulo felhing 46

Foto 27. Vino con enzima pectinasa aislada en menor concentración 71

Foto 28. Vino con enzima pectinasa aislada en mayor concentración 71

Foto 29. Vino con enzima comercial 72

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LISTA DE GRAFICOS

Grafica 1. Rendimiento en volumen de vino según cada Ensayo 53 Grafica 2. Comportamiento del pH con respecto al tiempo en cada Ensayo. 55

Grafico 3. Comportamiento º Brix con respecto al tiempo en cada ensayo 57

Grafico 4. Comportamiento de extracto en los diferentes ensayos 59

Grafico 5. Comportamiento del título alcoholimetrico en los 4 ensayos. 62

Grafico 6. Comportamiento de Acidez Total en los cuatro e 65

Grafica 7. Grafica de comportamiento de Acidez Volátil 67

Grafica 8. Comportamiento de Azúcares totales 69

Grafica 9. Comportamiento de Azúcares reductores 70

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INTRODUCCION

La Biotecnología maneja organismos vivos o de sus partes para obtener diferentes

productos que se aplican en procesos industriales; como las enzimas que se

obtienen a partir de procesos biotecnológicos para utilizarlas como aditivos en

alimentos procesados. Una de estas aplicaciones se realiza en la industria

vinícola, donde se emplean las enzimas pectinasas durante la maceración en

vinificación de vinos tintos para facilitar la liberación del contenido celular de la

baya de uva y así, obtener un vino con más color y rico en compuestos fenólicos.

Por consiguiente, se propuso aplicar y evaluar la enzima pectinasa obtenida en la

investigación “Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa

aislada de Aspergillus níger”, de la Universidad De La Salle, en clarificación y

fermentación del mosto de uva Vitis labrusca variedad Isabella, la cual es cultivada

en nuestro país.

Para cumplir con el objetivo propuesto se realizaron cuatro ensayos principales: al

primer ensayo se adicionó enzima aislada en una concentración de 0,16gr/5l de

mosto, al segundo ensayo se le agregó enzima aislada en una concentración de

0,26 gr/5l de mosto; estos dos ensayos se compararon con un tercer ensayo con

enzima comercial ULTRAZIM AFP en una concentración de 0,4 ml /5l de mosto

y, un último ensayo sin tratamiento enzimático. Durante todo el proceso tanto de

clarificación como de fermentación se controló por medio de análisis

fisicoquímicos el contenido de sólidos, pH, contenido alcohólico expresado Grados

Gay Lussac °GL, Acidez Total, Acidez Volátil y contenido de Azúcares Totales.

12

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Finalmente, se obtuvo un vino tinto con las siguientes características

fisicoquímicas: pH entre 2.86 y 3.4; extracto entre 1 y 3 g/100 ml; ºGL finales entre

10.8 y 12.6; Acidez Total entre 22 y 24 g/l expresado en Acido tartárico; Acidez

volátil entre 0.0015 y 0.0040 g/l expresado en Acido Acético y un contenido de

Azucares totales finales entre 6 y 8%. valores que siempre estuvieron dentro de

los parámetros según el DIARIO OFICIAL DE LAS COMUNIDADES EUROPEAS.

Reglamento (CEE) Nº 2676 /90 de la Comisión de 17 de Septiembre de 1990 por

el que se determinan los métodos de análisis comunitarios aplicables en el sector

del vino y NTC 1740 BEBIDAS ALCOHOLICAS, VINOS LICOROSOS O GENEROSOS.

En conclusión, el uso de enzimas en enología es importante porque se obtienen

vinos con un alto rendimiento final en volumen y con características organolépticas

que conducen a un producto de excelente calidad.

13

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OBJETIVOS

Objetivo General Evaluar la aplicación de enzima pectinasa aislada del hongo Aspergillus niger

durante el proceso de clarificación y fermentación del mosto de uva Vitis labrusca

variedad Isabella para la obtención de vino tinto.

Objetivos Específicos

• Obtener la enzima pectinasa a partir de la fermentación sumergida con

Aspergillus niger con las variables y el procedimiento definido en estudios

previos realizados en el Biorreactor del Laboratorio de Biotecnología.1∗

• Diseñar la experimentación de la preparación del mosto de vino tinto elaborado

con uva variedad Isabella tipo Vitis labrusca, en el Laboratorio de Química para

la aplicación de la enzima pectinasa aislada la cual se comparará frente a una

enzima comercial.

• Analizar el comportamiento de la enzima por medio de pruebas analíticas

realizadas durante el proceso y al final del mismo según las normas de la

AOAC Official Method 930 VINOS.

• Establecer las variables y las condiciones de la clarificación y de la

fermentación del mosto de vino tinto a partir de los balances de materia y

energía.

1 PRIETO,Lena y GREVECHOVA, Renata. Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus níger y Aspergillus foetidus. Investigación Ingeniería de Alimentos Universidad de la Salle.2006.

14

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1. MARCO TEORICO

En este capítulo se presentan las generalidades del hongo Aspergillus niger

productor de enzimas pectolíticas, y se muestra el uso de esta enzima en la

industria en general; además, se complementa el marco teórico con información

de la uva Isabella, principal materia prima de este trabajo de grado para la

producción de vinos tintos.

1.1 HONGO Aspegillus niger

A continuación se describen las características de un hongo que tiene importancia

en la industria, principalmente de la alimentación. El hongo Aspergillus niger

(figura 1) pertenece a la clase Deuteromicetos es decir que carecen de esporas

sexuales. Al orden Moniliales lo cual indica que presentan micelio claro y sin

coloración o con un coloreado débil. El género Aspergillus es abundante. Muchos

de ellos son los responsables de ciertas alteraciones alimenticias y otros útiles en

la preparación de algunos alimentos. Raper y Fennell han señalado la existencia

de 14 grupos y reconoces 132 especies pero solo describiré al grupo níger2.

El grupo del Aspergillus níger, que es la especie más importante del mismo está

muy expandido, pudiendo ser de interés en los alimentos por sus diversas

aplicaciones en la industria alimentaria.

2 FRAZIER, W. Microbiología de los alimentos. Acribia. Zaragoza. 1976, p 26-27.

15

Page 17: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Figura 1. Microfotografia de Aspergillusn niger. Aumentada unas 200 veces.

Las cabezuelas en las que se encuentran las esporas son grandes, muy apretadas

y globulares, de color negro, castaño-negruzco o castaño-púrpura; los conidios

son rugosos, con bandas pigmentadas. Muchas variedades tienen esclerocios de

un color que va de ocre a a gris o negrusco.

Ciertas variedades seleccionadas se emplean industrialmente para la producción

de ácido cítrico, ácidos glucónicos y diversas enzimas3.

Los caracteres que distinguen a los Aspergillus son:

• Septados, de micelio ramificado, generalmente sin colorear; las partes

sumergidas son vegetativas y las aéreas, en su mayor parte fértiles.

• Colonias a menudo presentando zonas circulares

• El conidióforo o pedículo, septado o no, surge de una célula basal (figura 2),

que es una célula micelial especial, agrandada y rodeada de una gruesa

cubierta. El conidióforo, es la porción distal, se hincha formando una vesícula

que sirve de soporte a los esterigmas de los que se desprenden los conidios.

3 Ibid p. 27

16

Page 18: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Figura 2. Diagrama de un hongo Aspergillus

• Esterigmas o fiálides sencillos o compuestos y coloreados o incoloros.

• Conidias en cadenas de color generalmente verde, marrón o negro, también

pueden presentar otras coloraciones.

Algunas especies crecen bien a temperaturas de 37 ºC o superiores4.

1.2 ENZIMAS PECTOLITICAS

Se han descubierto varias enzimas que catalizan las diversas etapas de la

degradación de la pectina: la pectina esterasa (PE) cataliza la eliminación

hidrolítica de los grupos metoxilo (saponificación) de la molécula de pectina.

(Sinónimos: pectasa, pectinmetoxilasa, pectinmetilesterasa.) Esta enzima no

siempre se encuentra presente en las frutas ricas en pectina. Mientras que los

tomates y todas las frutas cítricas contienen PE en abundancia; no se ha

encontrado esta enzima en la remolacha o en las zanahorias, y se la encuentra

4 Ibid p. 26

17

Page 19: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

solamente en unas pocas variedades de manzanas. La mayoría de los hongos

contienen apreciables cantidades de Pectina esterasa; hasta ahora no se ha

encontrado este tipo de pectina en las levaduras. La actividad óptima de la pectina

se produce a un pH 7.5 y su acción es muy específica: requiere la presencia en el

sustrato de un grupo carboxilo libre junto al grupo metoxilo que va a ser

saponificado.

La poligalacturonasa (PG) cataliza la hidrólisis de la unión glucosídica entre las

unidades de ácido galacturónico. También recibe el nombre de pectinasa,

pectosaza, poligalacturonidasa, pectina despolimerasa.En años recientes varios

investigadores han demostrado la existencia de varios tipos diferentes de enzimas

despolimerizadoras de pectina. Algunas provocan una veloz disminución en la

viscosidad de las soluciones de pectina sin un considerable aumento de los

grupos reductores. Estas enzimas “licuantes” atacan las moléculas al azar,

rompiéndoles en cadenas más cortas. Dado que el sitio del ataque se halla en el

seno de la cadena, estas reciben también el nombre de “endo-PG”.

Otros preparados de enzimas, “PG sacarificantes” o “exo-PG”, cortaran

preferentemente unidades terminales de ácido galacturónico, aumentando la

concentración de grupos reductores antes que haya una disminución sustancial de

la viscosidad5.

Las pectinas despolimerasas pueden también diferir en su especificidad con

respecto al estado de metoxilación alrededor del punto de ataque. Las

despolimerasas más comunes de origen vegetal rompen las uniones glucosídicas

entre dos uniones no esterificadas. Su sustrato es el ácido poligalacturónico, y la

denominación de poligalacturonasa (PG) es la más apropiada para este tipo de

enzima. La PG es inactiva con los polímeros completamente metoxilados. Sin

embargo en presencia de PE, que es capaz de desmetoxilar la pectina, la PG

puede romper todas las uniones de la cadena y producir ácido galacturónico libre.

5 Braverman, J.B.S. Bioquímica de los Alimentos. El Manual Moderno S.A. México.1980.p 149-150

18

Page 20: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Por otro lado, un grupo de despolimerasas de origen fúngico ataca

preferentemente a las pectinas con alto grado de motoxilación. Estas enzimas

reciben el nombre de polimetilgalacturonasas. Phaff y Demain presentaron un

resumen de los distintos tipos de enzimas hidrolíticas capaces de despolimerizar

pectinas, así como una sugerencia en cuanto a un sistema de nomenclatura. Los

autores también señalan que la endopoligalacturonasa de la levadura es una sola

enzima. Se ha demostrado la presencia de, al menos dos tipos de

poligalacturonasas en el tomate.

Casi todos los hongos contienen el espectro total de las enzimas pectolíticas. Esto

puede observarse fácilmente en distintos fenómenos naturales, por ejemplo

cuando un tejido vegetal se desintegra totalmente y se deshace cuando lo atacan

hongos; una fruta que recibe el ataque de Penicillium glaucum, terminará por

desintegrarse completamente, ya que la pectina que ha mantenido unidas a las

células del fruto habrá sido convertida por las enzimas del hongo en ácidos

pécticos que no tiene la capacidad de ligamento.

Un fenómeno similar puede observarse en la fermentación de las hojas de tabaco

o de los granos de café. La pectina transeliminasa (PTE) también cataliza la

despolimerización de la pectina. Sin embargo, a diferencia de la PG, la PTE no

hidroliza la unión glucosídica, sino que la elimina sin el agregado de una molécula

de agua6.

1.2.1 Enzimas en la industria. Las pectinasas obtenidas a partir de extractos

vegetales o de mohos se utilizan en las industrias alimenticias para la clarificación

de jugos de frutas, vinos, vinagres jarabes y gelatinas que contienen sustancias

pécticas en suspensión. El tratamiento de los jugos de frutas con pectinasas evita

su gelificación en la fase de concentración. La adición de pectinasas a frutas

maceradas (uvas por ejemplo) ayuda a la extracción del jugo y da vinos de fácil

clarificación. La desesterificación parcial por medio de pectin esterasa para liberar

6 Ibid. Pag 150-151

19

Page 21: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

pectinas modificadas que sedimentan lentamente, se emplea en la manufactura de

gelatinas dulces de contenido azucarado elevado.7

1.2.2 Clarificación de vinos con turbidez. Los fabricantes de jugos de fruta se

enfrentan a menudo con dos problemas. En primer lugar es importante clarificar,

es decir, eliminar las partículas suspendidas de productos tales como el Vino y el

jugo de manzana clarificado. En segundo lugar hay casos en los que conviene

retener el aspecto turbio del producto y evitar esa separación (jugos cítricos,

productos del tomate, algunas bebidas sin alcohol). Ambos problemas se vinculan

estrechamente a las sustancias pécticas y a las enzimas pectolíticas.

Los jugos turbios consisten en una suspensión de partículas muy finas (a menudo

menos de una micra de diámetro) en un medio transparente (suero). La

composición química las propiedades físicas tanto de la porción de partículas

como del suero pueden variar considerablemente de una fruta a otra y cada

sistema debe de estudiarse separadamente.

Uno de los factores estabilizantes en los jugos turbios puede ser la carga

electrostática de las partículas suspendidas. La turbidez del jugo de naranja se

encuentra cargada negativamente8.

El sitio de la carga negativa se cree que está localizado en los carboxilos libres de

la pectina presente en la superficie de las partículas (Mizrani y Berck). Deuel y sus

colaboradores aprovecharon el hecho de que tales coloides con carga negativa

forman complejos insolubles con otros poli electrolitos de signo contrario,

precipitando fácilmente. De acuerdo con esto, sugirieron el empleo de

polietilenamina para la clarificación de los vinos y jugos turbios. El precipitado así

formado pronto sedimentará, arrastrando consigo todo el material suspendido, así

como también los taninos, los cuales pueden ser adsorbidos sobre moléculas de

gran tamaño como éstas. 7 FRAZIER, W. Microbiología de los alimentos. Acribia. Zaragoza. 1976, p. 416. 8 Ibíd. p. 156.

20

Page 22: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Otro método para lograr efectos similares consiste en el tratamiento de los líquidos

turbios con preparados comerciales de enzimas pectolíticas, tales como el

“pectinol”. Estos preparados se obtienen generalmente a partir de hongos y

contienen PE y endo-PG. Sin embargo, cuando se requiere lo contrario, es decir

una turbidez estable, se torna entonces necesario evitar, en la medida de lo

posible, la desesterificación de la pectina. Los jugos cítricos deben de tratarse

térmicamente tan pronto como sea posible luego de su extracción a fin de inactivar

la PE y evitar la clarificación. En el caso del jugo de tomate, las enzimas

pectolíticas actúan tan velozmente que se produce la destrucción de la estructura

coloidal, a menos de que la fruta sea calentada rápidamente antes o durante la

trituración (rotura en caliente).

No se conoce el mecanismo de clarificación utilizado por las enzimas pectolíticas.

Resulta interesante notar que la PE por sí sola es responsable de la clarificación

de los jugos cítricos, ya que éste material no exhibe actividad de

poligalacturonasa9.

1.3 UVA ISABELLA (TIPO Vitis labrusca) El cultivo de la uva isabella tomó fuerza en la década de los 50, y actualmente el

centro del Valle del Cauca cuenta con 500 hectáreas, concentradas en los

municipios de Ginebra, el Cerrito y Guacarí, el 75% de la producción se destina al

mercado fresco y el 25% restante para la agroindustria.

El área sembrada de uva isabella en el municipio de Ginebra es de 350 hectáreas,

lo cual corresponde a un 70% del área total (500 hectáreas) existente en el centro

del Valle del Cauca. En esta área participan 250 viticultores (pequeños y

medianos).

9 Ibíd. p. 157

21

Page 23: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

A continuación se presenta una breve descripción del la uva variedad Isabel tipo

Vitis labrusca con las características y propiedades más importantes.

1.3.1 Propiedades y características. Es una planta cuya clasificación botánica

presenta los datos de las tablas 1 y 2.

Tabla 1. Clasificación Botánica de la uva. DIVISION NOMBRES

FAMILIA AMPELIDÁCEAS

GÉNERO VITIS

ORDEN RANIDAS

SUBCLASE DIAPÉTALAS

CLASE DICOLTILEDÓNEAS

TIPO ANGIOSPERMAS Y

FANERÓGAMAS Fuente: DUARTE M., Alvaro Fundamentos de Enología 1994.

Tabla 2. Composición: Referida a las cuatro partes orgánicas más conocidas.

SEGÚN GARCIA SEGÚN SEGÚN

DE SALMOS KEHIG VINKLER

% % %

PULPA 83 83,5 83,5

HOLLEJO 8 9,5 8,5

PEPITAS 4 3,5 4

RASPON 5 3,5 4 Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial.

La pulpa corresponde del 82 al 88 % del peso total del racimo; es de gran

importancia ya que después del estrujado, en el proceso de vendimia se obtiene el

zumo.

22

Page 24: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

A continuación se presenta en la tabla 3, 4, 5 y 6 los datos más importantes de la

composición química de la pulpa, el hollejo, la semilla y el raspón.

Tabla 3. Composición química de la pulpa

Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial

COMPONENTES %

Agua 78

Azúcares 20

Acidos Orgánicos 1,5

Acidos libres 0,25

Minerales 0,2

Aceites Esenciales

Sustancias Albuminoides 0,05

Sustancias Musilaginosas

Sustancias Amilaceas

100

Hollejo: Es de gran importancia durante el proceso vegetativo del fruto, ya que

sirve como protector.

Tabla 4. Composición química del hollejo:

COMPONENTES %

Agua 64 a 78

Tanino 0,15 a 4,23

Ácidos Libres 1 a 1,30

Minerales 1 a 2

Bitartrato de Potasio 0 a 1

Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial

23

Page 25: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Semillas o Pepitas: Su número en el grano de uva varía de 0 a 4. En el proceso de

vendimia es el material sólido que presenta mayor contenido de tanino. De allí la

importancia de separarla del mosto en el proceso de fermentación para la

obtención de vino ya que puede generar sabor astringente al producto final.

Tabla 5. Composición química de la semilla.

COMPONENTES %

Agua 27 a 38

Grasas 4 a10

Taninos 0,30 a 6,80

Acidos Volátiles 0,50 a 1,0

Materia Resinosa 1,30 a 6,60

Minerales 1,30 a 2,00

Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial

Raspón: también recibe el nombre de escobajo, forma el racimo de uva y soporta

el fruto, desempeña un papel importante como canal de alimentación entre las

hojas y el fruto por una parte y entre las raíces y el fruto por otra.

Tabla 6. Composición química del raspón. COMPONENTES %

Agua 40 a 80

Taninos 1 a 3

Ácidos Libres 0,25 a 1,20

Materia Resinosa 0,70 a 1,80

Minerales 1 a 4

Cremor tártaro 0,4 a 1,25

Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial

24

Page 26: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Características de la uva: el laboratorio de investigación sobre la química del

café (LIQC) determinó en el año 1993 las características del tamaño y peso de las

partes de la uva. A continuación se presenta en la Tabla 7 una breve descripción

de dichos estudios.10

Tabla 7. Características físicas de la uva Isabella

VARIEDAD PARTES TAMAÑO PESO VOLUMEN DENSIDAD VISCOSIDAD TENSION

SUPERFICIAL

mm x

mm

g ml kg/m3 Centipoises Dinas/cm

Isabella 25 x 22 7,32 7,7 948,05 5,36 50,38

Fruto 15 X 11 6,5

Semilla 3,7 X 7,2 0,423

Raspón 2,1 X 1,4 1,56

Fuente: NOGUERA PUJOL, José. Enotecnia Industrial

1.4 PROCESO DE VINIFICACIÓN DEL VINO TINTO

En los vinos tintos, el mosto se hace fermentar en presencia de las partes sólidas

de la uva, como el hollejo, la pulpa y las semillas. A continuación se describe el

proceso a realizar para la obtención de Vino tinto.

Estrujado: Es una operación mecánica que consiste en romper el hollejo de los

granos de uva para que libere el mayor contenido de jugo. Esta operación se

realiza mediante máquinas llamadas estrujadoras o pisadoras. 10 Datos referidos de QUINTERO SOLANO, Edward. Tesis “Caracterización del zumo de uva (variedad Isabella) tipo (vitis labrusca) cultivada en Colombia para la industria vinícola”.

25

Page 27: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Derrasponado: Consiste en separar los granos de uva de la parte herbácea del

racimo, como es el raspón o escobajo ya que su presencia en el mosto no es

aconsejable.

Sulfatado: el sulfuroso actúa como antioxidante, antiséptico, fija la acidez,

disuelve la materia colorante, es un estimulante de las levaduras y hace una

función inhibidora contra las bacterias. Según la forma de utilización del sulfuroso

depende la correcta conservación del vino.

Fermentación – Maceración: Para elaborar el vino tinto, el mosto se deja en

contacto con la pulpa, el hollejo y las pepitas o semilla. Aquí se realizan dos

procesos simultáneos. La fermentación, realizada por las levaduras, que

transformarán el azúcar del mosto en el alcohol del vino, más numerosos

componentes por un lado. Y por otro, el proceso de maceración, en donde el jugo

de la uva o mosto, estará en contacto con las partes sólidas del grano, como el

hollejo y la semilla, que le aportarán el color y los taninos del futuro vino. El tiempo

en que este fenómeno ocurra, dependerá del tipo de vino tinto que se desee

obtener.

Fermentación Maloláctica: entre los constituyentes de la uva, se encuentran

principalmente tres ácidos orgánicos: el ácido tartárico, el ácido málico y el ácido

cítrico. Este último desaparece rápidamente durante el proceso de fermentación

alcohólica. El ácido málico es de suma importancia biológica para el vino. En

primer lugar, durante la fermentación alcohólica es transformado por las levaduras

y ciertas bacterias llamadas lácticas, en ácido láctico. Pero terminada la

fermentación alcohólica, estas bacterias que suceden a las levaduras alcohólicas

efectúan lo que se conoce como segunda fermentación o fermentación

secundaria, en que el ácido málico es transformado en ácido láctico. Este es de

constitución suave y agradable. Mientras el ácido tartárico, el más estable de los

tres, pasa a formar el verdadero constituyente ácido de los vinos.

26

Page 28: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Trasiego: En los vinos nuevos se produce una clarificación espontánea. Esto

implica que los sedimentos se depositan en le fondo de la vasija formando las

llamadas borras o sedimentos. No es aconsejable que los vinos estén mucho

tiempo sobre ellas, por lo que se realizan los trasiegos. Esta operación consiste en

sacar los vinos que se encuentran sobre borras y pasarlos a una vasija

completamente limpia. En el pasaje se debe tener la precaución de no arrastrar los

sedimentos.

Clarificación: Operación que consiste en agregar al vino una sustancia de

naturaleza coloidal puede ser de tipo vegetal o animal, éstas sustancias arrastran

hacia el fondo de la vasija aquellos elementos en suspensión no deseados en el

vino.

Crianza: Los vinos tintos, pueden ser jóvenes, cuyas características

sobresalientes, son la frescura y el frutado. Son los llamados vinos tintos jóvenes. Los grandes vinos tintos o clásicos, son aquellos que han sido sometidos a un

proceso de crianza, que consiste en estacionar los vinos, sobre todo en vasijas de

madera preferiblemente hechas a base de roble , donde, después de la

fermentación maloláctica se presentan una serie de cambios físico – químicos,

notablemente complejos, para llegar a lo que se conoce como “envejecimiento” o

“añejamiento” del vino, en donde éste se enriquece sobre todo en compuestos

aromáticos los cuales dan el llamado “buquet” y a la vez estabilizan el color del

vino.

Embotellado: El proceso de crianza culmina con el embotellado, el cual se

efectúa cuando el productor estima que la crianza del vino ha alcanzado su

perfección.11

11 Fragmento tomado de la pagina www.lacavadebolotin.com.ar/elaboracion_vino_tinto.htm. Junio 15 de 2006.

27

Page 29: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

En este capítulo se presenta la metodología que se utilizó durante la evaluación de

la enzima pectinasa aislada de Aspergillus niger y de una enzima comercial para

clarificación de mosto de uva Isabella en la obtención de vino tinto.

2.1 OBTENCION DE LA ENZIMA PECTINASA

Para la obtención de la enzima pectinasa se realizó fermentación sumergida y se

siguió el procedimiento12 establecido en la Universidad De La Salle. A

continuación se presentan los pasos que se siguieron.

2.1.1 Inoculación del medio de cultivo. El medio de cultivo experimental

empleado en el Laboratorio de Biotecnología contenía: pectina cítrica (2.0%),

salvado de trigo (1.0%), caseína (1.0%), extracto de levadura (0.5%) y sales de

potasio y agua (resto del porcentaje); el cual se inoculó con Aspergillus niger.

resembrado con anterioridad a 30 ºC en la incubadora del laboratorio de Química

durante 96 horas. La inoculación se realizó con una suspensión de conidias en

agua destilada con Tween-80 (0.01%).

2.1.2 Fermentación sumergida. La fermentación se realizó en un biorreactor

experimental construido con una cantina con capacidad de 10 L, la cual fue

sellada y se le adaptó un motor facilitando la mezcla del medio durante la

fermentación, y garantizó la obtención de la enzima pectinasa.

12 PRIETO,Lena y GREVECHOVA, Renata. Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus níger y Aspergillus foetidus. Investigación Ingeniería de Alimentos Universidad de la Salle.2006.

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Page 30: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Se adaptaron al biorreactor experimental varias mangueras, por una de

ellas se permitió la salida de CO2 en agua; y en otra manguera se tomaron

muestras del fermento para verificar valores de pH (Foto 1)13.

Foto 1. Biorreactor Experimental

2.1.3 Clarificación del fermento. Para esta operación se filtró el medio de

cultivo y después se centrifugó a 3000 revoluciones/min durante 20 min. En

la foto 2 se observa el medio de cultivo después de ser centrifugado.

Foto 2. Medio de cultivo clarificado

13 Beltran, Andrea et al. Idea original del grupo que desarrollo la tesis titulada “Evaluación de la Aplicación de la enzima pectinasa obtenida a partir de Asperguillus níger en el proceso de producción de pulpa de Arazá (Eugenia stipitata sororia) concentrada al vacío.

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Page 31: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

2.1.4 Purificación del medio clarificado. Esta operación se realizó según la

metodología de Grebechova y Prieto14. A continuación se describe dicha

metodología. • Se prepara una solución madre de CaCl2H2O al 30%(P/V) y Na2HPO4.12H2O al

27% (P/V). • Primero se adiciona lentamente a la solución anterior, la solución de cloruro de

calcio y luego la de fosfato ácido de sodio, en cantidades suficientes para lograr una concentración final del 5 % (P/V) del primero y 4.5% (P/V) del segundo.

• Se ajusta el pH en 4.5 con HCL 0.1 N • Se agita por 1 hora a temperatura ambiente y por 2 horas en refrigeración,

luego se deja en refrigeración durante la noche. • Se realiza separación del gel fosfato de calcio centrifugando la solución

anterior a 2000 revoluciones/min durante 15 min recuperando luego el líquido sobrenadante.

2.1.5 Concentración del medio purificado. Se realizó sobre el líquido tratado

con fosfatos de calcio con la metodología propuesta por Grebechova y Prieto15. • Se Mezcla un volumen de líquido purificado con fosfato de calcio con 3

volúmenes de etanol comercial al 96% lentamente, en frío (4ºC) (para ello se colocan los frascos que contengan la solución en una cubeta con hielo para que estén a la misma temperatura del etanol que se está adicionando).

• Se agita completamente y luego se deja en reposo durante la noche a 4ºC. • Se recupera el precipitado por centrifugación a 2000 revoluciones/min durante

15 minutos. • Este precipitado se seca adicionando pequeñas cantidades de etanol. • Por último se liofiliza el precipitado.

En las fotos 3 y 4 se observa el proceso de liofilizado de la enzima pectinasa en el

Liofilizador marca Labconco del Laboratorio de Biotecnología, Sede Floresta. En la

foto 5 se muestra el producto obtenido en presentación de polvo.

14 El procedimiento fué estandarizado en la investigación “Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus níger y Aspergillus foetidus” desarrollada por la Profesora Lena Prieto Ing. Química y la Dra. Renata Grebechova Phd DSc. 15 Ibid

30

Page 32: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Fotos 3 y 4 Liofilización de enzima pectinasa

Foto 5. Enzima en polvo.

31

Page 33: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

2.2 ACTIVIDAD ENZIMATICA

Para determinar la actividad enzimática de la enzima obtenida se realizó la prueba

experimental de Gracheva descrita por Grebechova y Prieto16, la cual consiste en

medir la reducción de viscosidad de la enzima pectinasa en un viscosímetro de

vidrio Cannon. Para la prueba se mezcló 100 ml de solución de pectina al 2%, 2 ml

buffer acetato con pH 4.5 y 2 g de la enzima obtenida. Se incubó a 35 ºC por 30

minutos y la enzima se inactivó en un baño a ebullición por 5 minutos; se dejo

enfriar y se determinó el tiempo de caída en el viscosímetro de vidrio.

El porcentaje de cambio de viscosidad se calculó de acuerdo con la ecuación de

Roboz17:

V = (tc – te) X 100

(tc-ta)

Donde:

tc = tiempo de control (pectina + agua, seg.)

te = Tiempo de prueba(+ enzima después de pectolisis, .seg. )

ta = Tiempo de agua en segundos seg.

16 Ibid Ecuación tomada de la investigación “Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus níger y Aspergillus foetidus” desarrollada por la Profesora Lena Prieto Ing. Química y la Dra. Renata Grebechova Phd DSc. pag 35 17 Ibid pag 35

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Page 34: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

La enzima pectinasa aislada en el Laboratorio de Biotecnología presentó las

características fisicoquímicas y enzimáticas18 que se presentan a continuación en

los cuadros 1 y 2.

Cuadro 1. Características fisicoquímicas de la enzima pectinasa aislada

Propiedades Características fisicoquímicas

Aspecto Polvo

Humedad % 12 a 13

Color Gris o Blanco

Sabor Característico

Solubilidad en agua Buena

Conidias de hongos No existen

Cuadro 2. Características enzimáticas de la enzima pectinasa aislada

Propiedades Características Enzimáticas

Cantidad de preparado enzimático g/l

3.8

pH óptimo 4.5 – 5.5

Temperatura óptima ºC 30 – 40

Actividad de endo-PMG unidades/g

1927

Actividad de PE unidades /g 5.3

Actividad de PMGL unidades/g

0

18 Datos presentados en la investigación “Producción, purificación y caracterización de la enzima pectinasa aislada de Aspergillus níger y Aspergillus foetidus” desarrollada por la Profesora Lena Prieto Ing. Química y la Dra. Renata Grebechova Phd DSc.

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Page 35: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

2.3 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL MOSTO Y OBTENCIÓN DEL VINO TINTO

Los pasos que se siguieron para la preparación del mosto de uva Isabella y de su

fermentación con enzima pectinasa obtenida y comercial, se describe a

continuación.

• Recepción de materia prima. La uva utilizada se adquirió en CORABASTOS

(Cooperativa de Abastos) de Bogotá donde se encontró distribuidores de uva

del Departamento del Valle del Cauca, marca LA VIÑA, y se compraron 5 cajas

con un contenido de 12,5 kg de uva cada una. En la foto 6 se presenta la

calidad de uva empleada.

Foto 6. Recepción de uva Isabella.

• Lavado: el lavado de la uva se realizó por inmersión en agua fría con jabón

biodegradable en una concentración de 200 ppm en 12 litros de agua, para

retirar las impurezas como tierra u otras suciedades que se encontraron en

la uva.

34

Page 36: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

• Despalillado: Con esta operación mecánica se retira el raspón para evitar

posteriores sabores herbáceos. Esta operación se hizo manualmente,

separando la uva del raspón o palillo para evitar el sabor astringente y

amargo debido a los taninos (componente del raspón). Ver foto 7.

Foto 7. Despalillado

• Lavado (2): se realizo un nuevo lavado únicamente con agua para retirar

residuos de palillo que hayan quedado. Colocando la uva sin palillo sobre

canastas de plástico.

• Macerado: Este proceso se llevó a cabo manualmente, utilizando guantes

quirúrgicos para evitar contaminación por manipulación. Consistió en

exprimir y a la vez estrujar la uva para obtener la mayor cantidad de jugo y

a la vez permitir que quedara expuesta la mayor parte de la uva para luego

aplicar la enzima y obtener un mejor producto. El producto que se obtuvo

en este proceso se denomina mosto y consta de uva pepitas y orujo.

35

Page 37: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

En las fotos 8-9 y 10 es posible apreciar las características de color que

presenta el mosto al ser macerado.

Foto 8-9-10. Macerado

• Precalentamiento del mosto: El producto de este macerado, es decir el

mosto fue sometido a un calentamiento a una temperatura de 60ºC con el

fin de inhibir microorganismos, para ésta operación se utilizó la marmita (ver

foto 11) ubicada en la planta de frutas sede floresta. Este calentamiento

ayuda a mejorar también las características organolépticas del mosto sobre

todo en la fijación de color. Después de este calentamiento el mosto se deja

enfriar.19

19 CALDERON,Juan. Docente Sena. Comunicación personal Procedimiento sugerido. Octubre 26 de 2006.

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Page 38: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Foto 11. Precalentamiento del mosto a 60 ºC.

• Prensado. En este proceso se separó el orujo y las pepitas utilizando un

colador de la siguiente manera: se colocó el mosto sobre un colador de plástico

y se hizo una fuerte presión sobre él con la mano (ver foto 12) (utilizando

guantes quirúrgicos) o con un utensilio como una cuchara de madera. Es

importante que el mosto no entre en contacto con ningún metal ya que puede

dañarse. De esta forma se obtuvo la mayor cantidad de pulpa separándola de

las pepitas y el orujo.

Foto. 12. Prensado manual del mosto.

37

Page 39: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

• Llenado de Recipientes: El mosto obtenido se coloco en 15 frascos de

vidrio cada uno con una capacidad de 5 litros (ver foto 13). Los frascos

fueron previamente esterilizados en autoclave a 20 psi de Presión durante 5

min. A la tapa de cada uno de los frascos se les abrió un pequeño orificio al

cual se conectó una manguera de látex (previamente esterilizada) para

facilitar la respiración del frasco durante la fermentación. Cada uno de los

frascos fue llenado equitativamente con la misma cantidad de mosto y

fueron marcados y separados en 4 grupos o ensayos.

Foto 13. Llenado de frascos antes de la fermentación

• Adición de Enzima: para la adición de enzima se acondicionó el mosto en

cada uno de los frascos a la temperatura óptima a la cual cada una de las

enzimas empleadas tiene su mejor actividad. Es decir: Enzima Comercial

ULTRAZIM AFP a 45 ºC y Enzima aislada a 35 ºC según fichas técnicas

de cada una de las enzimas (Anexo A y B)20. La adición a cada frasco se

realizó frente a calor de mechero para evitar contaminación tanto de la

enzima como al frasco. Los frascos fueron acondicionados a las

temperaturas mencionadas anteriormente, en las incubadoras del

laboratorio de química (ver foto 14) y Biotecnología para garantizar su

óptimo calentamiento. 20 Datos referidos de las fichas técnicas de la enzima Comercial y la Enzima aislada en el Laboratorio de Biotecnología .

38

Page 40: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

La enzima estuvo en contacto con el mosto por un periodo de 12 horas21,

después el mosto fue sometido a calentamiento a 65 ºC, temperatura a la cual

se inactiva la enzima.

Foto 14. Acondicionamiento del mosto para adición de Enzima.

• Adición de Levadura: se utilizó levadura marca Uvaferm CK, según la

concentración sugerida en la ficha técnica suministrada por la empresa

COLDANZIMAS LTDA (Anexo B). La adición de levadura se realizó a cada

frasco cerca al mechero para evitar así contaminación al momento de la

adición, como se observa en la foto 15.

Foto 15. Adición de levadura en presencia de calor para evitar contaminación

21 Dra. Renata Grevechova, Comunicación personal Octubre 26 de 2006.

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Page 41: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

• Adición de azúcar: para la adición de azúcar se utilizó la siguiente fórmula

la cual según los grados alcohólicos deseados en el vino se obtiene un

aproximado de la cantidad de azúcar necesaria sabiendo que 17 g de

azúcar producen 1 º de alcohol. La cantidad de azúcar fue adicionada en

tres partes durante los 25 días que duró la fermentación.

AZUCAR ( g.) = 17 g/l ( 1 ºG.L) l.

• Fermentación: El proceso de fermentación se realizó en el laboratorio de

química a temperatura ambiente dicha temperatura estuvo entre 19 ºC y 21

ºC. Los frascos fueron almacenados en lokers de madera del laboratorio de

química como se observa en la foto 16 el tiempo de fermentación fue de 36

días, tiempo en el cual el vino alcanzó 12 ºGL (corregidos).

Foto 16. Almacenamiento de los frascos en el laboratorio de Química.

40

Page 42: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

2.4 ANALISIS FISICOQUIMICOS

A continuación se describe el procedimiento utilizado para realizar los análisis

fisicoquímicos durante el proceso de clarificación y fermentación del mosto para la

obtención de vino tinto.

• Preparación de la muestra: se toman 150 ml de muestra en vasos de

precipitados de 400 ml filtrando con gasa para limpiar la muestra, como se

observa en la foto 17.

Foto 17. Preparación de la muestra

• Determinación del extracto por método directo: se tomaron 50 ml de

muestra de vino sin desgasificar en cápsulas de porcelana, previamente

taradas y pesadas. Las cápsulas fueron llevadas a estufa para evaporación

a una temperatura de 100 ºC. cuando se haya evaporado totalmente la

muestra se retiran de la estufa (ver foto 18), se dejan enfriar y se pesan las

cápsulas nuevamente. Se calcula el extracto por diferencia de peso y se

expresa g/100ml.

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Page 43: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Foto 18. Capsulas con extracto

• Determinación del título alcoholimétrico: se miden 100 ml de muestra en

un matraz aforado de 100 ml, se toma la temperatura de la muestra. Se

transvasa la muestra a un tubo de destilación al cual se le ha agregado 10

ml de lechada de cal. Se lleva al destilador y se recoge el destilado en el

mismo matraz en el cual se midió la muestra inicialmente agregando 10ml

de agua destilada en la que se sumerge el tubo (prolongación) del

refrigerante que lleva el destilado (el matraz se debe lavar previamente con

5ml de agua destilada 4 veces. En la foto 19 se observa la preparación de

la muestra.

Foto 19. Preparación de la muestra a destilar.

42

Page 44: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

El proceso de destilación utilizando el destilador ubicado en el laboratorio de

química sede floresta y la recuperación del destilado en el matraz aforado se

pueden observar en la foto 20 y 21.

Foto 20. Destilador Marca BUSHI.

Foto 21. Recuperación del destilado

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Page 45: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

El titulo alcoholimétrico se determinó utilizando el alcoholímetro de Gay

Lussac, colocando el destilado en una probeta de 100 ml, se toma la

temperatura del destilado, se sumerge el areómetro de Gay Lussac y se

toma la lectura (ver foto 22). La lectura se realizó por triplicado.

Foto 22. Lectura utilizando el areómetro de Gay lussac.

• Determinación de acidez total: se tomó una alícuota de 5 ml por ser color

vino tinto, se colocó la muestra en un beaker de 400 ml, se agregan 200 ml

de agua destilada, 4 gotas de fenoftaleina al 1 % en etanol y se titula con

hidróxido de sodio 0.01 N (0.1 N) hasta que el color rosa pálido

permanezca. Debido al color vino tino de la muestra era complicado

determinar el color rosa por lo cual se determino por cambio en el pH de la

muestra hasta un pH, neutro allí cambia a un color mas claro (ver foto 23).

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Page 46: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Foto 23. Al realizar la titulación se busca que la muestra llegue a un pH cercano a 8.2.

• Determinación de acidez volátil por titulación: se toma una alícuota de

10 ml del destilado obtenido anteriormente, se coloca en un erlermeyer de

250 ml, se agrega n 50 ml de agua destilada, se adiciona 3 gotas de

fenoftaleina al 1% en etanol. Se titula con hidróxido de sodio 0.01 N (0.1 N)

hasta que el color rosa pálido se mantenga por 30 segundos.

• Determinación de pH: se calibró el potenciómetro con soluciones buffer pH

5 y 7, se tomó una muestra de 20 ml y se colocó en un beaker de 50 ml. Se

realiza la lectura por duplicado como se observa el la foto 24.

Foto 24. Lectura de pH utilizando el potenciómetro marca BECKMAN.

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Page 47: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

• Determinación de azúcares: para determinar el contenido de azúcar se

debe preparar un titulo felhing, se prepara una solución de glucosa al

1%. Se coloca la solución en una bureta, y se titula con ella a una

solución que contenga 10 ml felhing A, 10 ml felhing B y unas gotas de

azul de metileno (foto 25), esta solución debe ser titulada en caliente

como se observa en la foto 30 hasta que vire el color azul a rojo ladrillo

(foto 26). Para determinar el titulo felhing se utilizó la siguiente ecuación:

Título felhing = Vol gastado de sol de glucosa X Peso glucosa

Vol Aforo glucosa

Foto 25. Solución de felhing A, felhing B y azul de metileno.

Foto 26. Titulación en caliente de la solución anterior para determinar el titulo felhing.

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Page 48: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Para determinar azúcares reductores y azúcares totales se realiza el mismo

procedimiento utilizado para determinar el titulo felhing, reemplazando la solución

de glucosa por: Para azucares reductores se toma 10 ml de muestra, aforar a 100

ml y titular con esta solución. Para azucares totales se toma una muestra de 5 ml

se afora a 50 ml. Se toman 25 ml de esta solución y se adicionan 5 ml de ácido

clorhídrico, calentar a 50 ºC por 2 horas, enfriar, neutralizar con hidróxido de sodio

al 30 %, aforar a 50 ml y por último titular con esta solución en caliente. Para los

cálculos finales se utilizaron las ecuaciones 1 y 222.

Ecuación 1. Cálculo de Azúcares reductores

Azúcares reductores % = titulo felhing x aforo reductores x 100

Vol Reductores Alícuota mosto o vino

Ecuación 2. Cálculo de Azúcares totales

Azúcares reductores % = titulo felhing x aforo reductores x 100

Vol. Reductores Alícuota mosto o vino

Los resultados de los análisis fisicoquímicos se analizarán de acuerdo a la

reglamentación Española, ya que por tradición es un país vinícola y tiene

parámetros estandarizados para cada tipo de vino. Además se revisó la norma

técnica colombiana NTC 1740 BEBIDAS ALCOHOLICAS VINOS LICOROSOS O

GENEROSOS cuyos valores son compatibles con la reglamentación española.

22 Metodología AOAC 930 análisis para vinos.

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Page 49: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

3. RESULTADOS Y ANALISIS DE LA EXPERIMENTACIÓN

En este capítulo se presentan los resultados de la metodología experimental

descrita en el capítulo 2. Los resultados del tratamiento enzimático del mosto y de

la clarificación del mismo se analizan por medio de pruebas fisicoquímicas con su

respectivo análisis estadístico.

3.1 OBTENCION DE LA ENZIMA PECTINASA

Partiendo de 9 litros de medio de cultivo para la fermentación sumergida se

obtuvieron finalmente 42,37g de enzima pectinasa liofilizada siguiendo el

procedimiento descrito en numeral 2.1 para la obtención de enzima según la

metodología Prieto Grebechova.

Por otro lado la enzima obtenida presentó actividad pectolítica de un 79.6 % según

la ecuación

V = (39, 65 s – 10,10 s) X 100

(39, 65 s – 2, 53 s)

V = 79.6%

Aplicando la ecuación descrita en el capítulo 2 numeral 2.2 el porcentaje de

cambio de viscosidad dio como resultado 79.6%, esto demostró que la enzima

pectinasa aislada podía aplicarse en el mosto de uva Isabella durante su

clarificación, pues afectaría su viscosidad y rendimiento.

3.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DEL MOSTO Y OBTENCIÓN DEL VINO TINTO Durante la experimentación con el mosto de la uva Isabella, se recopilaron los

pesos de las materias primas empleadas en cada uno de los pasos realizados.

Además se analizaron los tipos de energía que intervinieron en el proceso.

48

Page 50: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

A continuación se determinan los balances de materia y de energía del proceso de

obtención del mosto de uva para la obtención de vino tinto.

3.2.1 Balance de materia. Para conocer las cantidades tratadas en cada ensayo

experimental se aplica balance de materia; y con los resultados de este balance se

analiza el rendimiento del mosto clarificado con y sin tratamiento enzimático.

En el cuadro 3 se resume el balance de materia de las primeras operaciones

realizadas con la uva Isabella desde su recepción hasta el enfriamiento del mosto

pasteurizado, puesto que después se dividió el mosto en cuatro ensayos, según la

metodología del numeral 2.3. Por otra parte, en el anexo C se encuentra el

diagrama de bloques de proceso con cantidades y los cálculos del balance de

materia.

Cuadro 3. Balance de materia desde recepción hasta mosto pasteurizado

OPERACIÓN MATERIALES CANTIDADES CANTIDADES

ENTRAN kg SALEN kg

PESAJE UVA 53,55 53,55

SELECCIÓN UVA

SOBREMADURADA 0,05

LAVADO UVA 53,5 53,5

AGUA 30 30

DESPALILLADO UVA 53,5 PALILLO 0,65

MACERADO UVA 52,85

MOSTO 63

PASTEURIZACION MOSTO 63

MERMA 5.25

ENFRIAMIENTO MOSTO 57.75 57.75

Según los resultados mostrados en el cuadro 3 se perdió de la uva Isabella que

ingresó a la recepción el 0,09% al retirar la uva que presentaba sobremaduración

y el 1.2 % al retirar el palillo de la uva.

49

Page 51: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Además, se obtuvo 60 litros de mosto que equivale a 63 kg (el mosto presentó una

densidad de 1.050 kg/l) y de este solo se perdió el 8.3% debido a que se

concentró el mosto durante la pasteurización.

Después de realizar los cuatro ensayos se realizó el balance de materia para

conocer el rendimiento de cada uno de ellos según el tratamiento que se les aplicó

(numeral 2.3). En los cuadros 4, 5, 6 y 7 se presentan los resultados del balance

de cada ensayo. En el anexo E se encuentran los cálculos de estos balances de

materia.

Cuadro 4. Balance de materia del ensayo 1 tratado con enzima pectinasa aislada

con baja concentración

OPERACIÓN MATERIALES CANTIDADES CANTIDADES ENTRAN kg SALEN kg

PRENSADO MOSTO 14,285 ESCOBAJO 1,14

CALENTAMIENTO MOSTO 13,145 Incubadora 13,145

ADICION DE ENZIMA MOSTO 13,145 AISLADA ENZIMA 0,00128

13,14628

CALENTAMIENTO MOSTO 13,14628 Inactivacion

enzima Evaporación 0,65 12,49628

ENFRIAMIENTO MOSTO 12,49628 12,49628

ADICION DE LEVADURA MOSTO 12,49628

LEVADURA 0,00444 12,50072

ADICION DE AZUCAR MOSTO 12,50072

AZUCAR 4,52 17,02072

FERMENTACION MOSTO 17,02072 VINO 17,6754

50

Page 52: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Según los resultados mostrados en el cuadro 4 el tratamiento o ensayo en el cual

se utilizó una concentración baja (0.16 g) de enzima pectinasa aislada presentó un

rendimiento del 3.84 %, este resultado se obtuvo a partir de la siguiente ecuación:

Rendimiento % = Vol Final Vino – Vol inicial Mosto X 100

Vol inicial Mosto

Cuadro 5. Balance de materia del ensayo 2 tratado con enzima pectinasa aislada

con mayor concentración

OPERACIÓN MATERIALES CANTIDADES CANTIDADES ENTRAN kg SALEN Kg

PRENSADO MOSTO 14,49 ESCOBAJO 1,9

CALENTAMIENTO MOSTO 12,59 Incubadora 12,59

ADICION DE ENZIMA MOSTO 12,59 AISLADA ENZIMA 0,00208

12,59208 CALENTAMIENTO MOSTO 12,59208 Inactivacion enzima Evaporación 0,65 11,94208

ENFRIAMIENTO MOSTO 11,94208 11,94208

ADICION DE LEVADURA MOSTO 11,94208

LEVADURA 0,005004 11,947084

ADICION DE AZUCAR MOSTO 11,947084

AZUCAR 5,1497 17,096784 FERMENTACION MOSTO 17,096784

VINO 18,0130

Según los resultados presentados en el cuadro 5 el tratamiento en el cual se utilizó

una mayor concentración (0.26 g) de enzima pectinasa aislada presentó un

rendimiento del 5,35 %.

51

Page 53: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 6. Balance de materia del ensayo 3 tratado con enzima comercial.

OPERACIÓN MATERIALES CANTIDADES CANTIDADES ENTRAN kg SALEN kg

PRENSADO MOSTO 14,65 ESCOBAJO 1,39

CALENTAMIENTO MOSTO 13,26 Encubadora 13,26 ADICION DE

ENZIMA MOSTO 13,26 AISLADA ENZIMA 0,00384

13,26384 CALENTAMIENTO MOSTO 13,26384 Inactivacion enzima Evaporacion 0,65 12,61384

ENFRIAMIENTO MOSTO 12,61384 12,61384

ADICION DE LEVADURA MOSTO 12,61384

LEVADURA 0,0050488 12,6188888

ADICION DE AZUCAR MOSTO 12,6188888

AZUCAR 5,1048 17,7236888 FERMENTACION MOSTO 17,7236888

VINO 22,2829

Según los resultados presentados en el cuadro 6 el tratamiento en el cual se utilizó

la enzima comercial presentó un rendimiento del 25,72 %. La enzima comercial

presentó una ventaja frente a la enzima pectinasa aislada, ya que la enzima

comercial tiene actividad celulasa la cual hace que después de un buen macerado

actúe rompiendo la pared celular de la fruta permitiendo así un mejor rendimiento

no solo a nivel de volumen final en vino sino en características organolépticas

como la fijación de color.

52

Page 54: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 7. Balance de materia del ensayo 4 sin tratamiento enzimático.

OPERACIÓN MATERIALES CANTIDADES CANTIDADES ENTRAN kg SALEN kg

PRENSADO MOSTO 11,11 ESCOBAJO 1,11

ADICION DE LEVADURA MOSTO 10

LEVADURA 0,003012 10,003012

ADICION DE AZUCAR MOSTO 10,003012

AZUCAR 3,109 13,112012 FERMENTACION MOSTO 13,112012

VINO 13,3060

De los resultados del balance de materia del ensayo 4 se obtuvo un rendimiento

de 1,48%. En la Grafica 1 se observa claramente el rendimiento final de los 4

ensayos.

Grafica 1. Rendimiento en volumen de vino según cada Ensayo

El ensayo en el cual se utilizó enzima pectinasa aislada de baja concentración

presentó un bajo rendimiento comparada con el ensayo de mayor concentración y

de enzima comercial, sin embargo fue mayor al compararlo con el tratamiento en

cual no se utilizó ninguna enzima.

0 5 10 15 20 25 30

Enzima aislada 0,16

Enzima aislada 0,26

Enzima Comercial

Sin Enzima

Ensa

yo

Rendimiento %

Rendimiento %

53

Page 55: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

El ensayo en el cual se utilizó enzima pectinasa de mayor concentración presentó

un mejor rendimiento frente al tratamiento enzimático de menor concentración y al

tratamiento sin enzima, sin embargo al compararla con la enzima comercial, la

enzima aislada tuvo un bajo rendimiento.

La enzima comercial presentó el mayor rendimiento de los cuatro ensayos

realizados presentando así la mejor actividad enzimática, debido a que esta

enzima es una mezcla de enzima pectinasa y enzima celulasa.

3.2.2 Balance de energía. Durante la preparación del mosto y sus diferentes

tratamientos para clarificarlo se empleó energía térmica en las operaciones de

pasteurización del mosto; de acondicionamiento del mosto para el tratamiento

enzimático; de inactivación de la enzima y de inactivación de la levadura. Las

demás operaciones se realizaron con energía humana.

En el cuadro 8 se presentan los resultados del balance de energía de las

operaciones mencionadas y los cálculos respectivos se muestran en el Anexo D.

Cuadro 8. Balance de Energía General del Proceso

OPERACIÓN ENSAYO ENERGIA ENERGIA ENERGIA CONSUMO EMPLEADA UTILIZADA PERDIDA

PASTEURIZACION TODOS Termica-Química 97148,625 KJ 9714,8625KJ 3397.212 kg

ACONDICIONAMIENTO ENZIMA AISL 1 Termica-Electrica 8616.5475 KJ 0.1994 kWh ENZIMA ENZIMA AISL 2 Termica-Electrica 10424,52 KJ 0,2413KWh

ENZIMA AISL 3 Termica-Electrica 10979,28 KJ 0.25415KWh

INACTIVACION ENZIMA AIS 1 Termica-Electrica 15199,2183 KJ 1519,92KJ 4,22KWh ENZIMA ENZIMA AIS 2 Termica-Electrica 14625,5385 KJ 1462,55KJ 4,062KWh

ENZIMA COMERCIAL 3 Termica-Electrica 13029,5685 KJ 1302,95KJ 3,619KWh

INACTIVACION LEVADURA AIS 1 Termica-Electrica 24384,6 KJ 2438,46KJ 6,7735KWh LEVADURA LEVADURA AIS 2 Termica-Electrica 24428,48 KJ 2442,84KJ 6,7856KWh

LEVADURA COMER 3 Termica-Electrica 25412,424 KJ 2541,24KJ 7,059KWh

SIN ENZIMA Termica-Electrica 18094,56 KJ 1809,45KJ 5,26KWh

54

Page 56: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

3.3 ANALISIS FISICOQUIMICOS

3.3.1 Comportamiento del pH en el mosto y vino tinto. El comportamiento del pH no presentó gran variación con respecto a los diferentes

ensayos realizados y siempre estuvo dentro de los parámetros normales como se

puede observar en la Grafica 2. Según la legislación el vino debe presentar un pH

entre 2.7 y 3.823 este dato permitió verificar la estabilidad del vino de la

experimentación. El vino elaborado presentó un pH inicial de 2.86 y al final de 3.4.

Grafica 2. Comportamiento del pH con respecto al tiempo en cada Ensayo.

01234

1 12 27 35

Días

pH

Enzima Ais <

Ensayo Ais >

EnzimacomercialSin Enzima

Esta característica se midió en los días 1, 12, 27 y 35 para conocer el desarrollo

del pH durante la fermentación. En el cuadro 9 se presentan los resultados del pH

por triplicado para los días mencionados para los tres primeros ensayos y por

duplicado para el ensayo sin enzima debido a que la muestra no fue suficiente.

23 DIARIO OFICIAL DE LAS COMUNIDADES EUROPEAS. Reglamento (CEE) Nº 2676 /90 de la Comisión de 17 de Septiembre de 1990 por el que se determinan los métodos de análisis comunitarios aplicables en el sector del vino, p. 121-122.

55

Page 57: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 9. Resultados del pH en los cuatro ensayos

pH Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

2,86 2,91 2,88 2,93 2,94 2,92 2,88 2,91

1 2,93 2,93 2,9 3,63 3,62 3,59 3,61 3,62 3,63 3,6 3,6

12 3,63 3,61 3,58 3,01 2,96 2,93 2,97 2,99 2,98 2,94 2,97

27 3,01 2,96 2,93 3,44 3,44 3,42 3,4 3,44 3,44 3,42 3,4

35 3,44 3,44 3,42

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en el pH en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y 26

• Hipótesis alterna (H1): si hay diferencia significativa en el pH en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y 26.

En el anexo E se muestra el ANAVA de los resultados de pH corridos en el

programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 10 se resume el

ANAVA de esta característica.

Cuadro 10. Análisis de varianza de la acidez pH con 95% de confiabilidad

ANAVA

Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados Varianza F calculado F tabulado Tratamientos 4 - 1 = 3 0,25 0,08333 Error 44 116667 0,26515 Total 48 - 1 = 47 11,9167 0,31 2,61

56

Page 58: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 0,31 siendo

menor al F tabulado (2,61); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia de pH entre los cuatro ensayos durante la

clarificación y fermentación del vino tinto a partir de uva Isabella, es decir, la

enzima pectinasa no afecta el comportamiento de esta característica durante la

producción del vino tinto.

3.3.2 Comportamiento de sólidos totales en el vino tinto. La medición de sólidos totales se realizó utilizando el refractómetro que contiene

las dos mediciones tanto en grados ºBrix como en índice de refracción. Como se

puede observar en la Gráfica 3, el contenido de sólidos totales no presentó

ninguna variación comparando los diferentes ensayos entre sí, por el contrario los

cuatro ensayos presentaron casi el mismo comportamiento, lo cual indica que el

tratamiento enzimático independientemente uno de otro no afecta el desarrollo de

la fermentación. La mayor variación se presentó al momento de adicionar el

azúcar, luego fueron disminuyendo a medida que pasó el tiempo de fermentación

y el mosto se iba clarificando.

Grafica 3. Comportamiento º Brix con respecto al tiempo en cada ensayo

0

10

20

30

1 6 12 26

Días

Brix

Enzima Ais <

Ensayo Ais >

Enzima comercial

Sin Enzima

57

Page 59: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Esta característica se midió en los días 1, 6, 12 y 26 para conocer el desarrollo del

comportamiento de los grados Brix º durante la fermentación. En el cuadro 11 se

presentan los resultados de los sólidos totales por triplicado para los días

mencionados para los tres primero ensayos y por duplicado para el ultimo ensayo

sin enzima debido a que la muestra no fue suficiente.

Cuadro 11. Resultado de los grados Brix en los cuatro ensayos

BRIX Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

12 12 13 11 12 12 13 12

1 12 13 13 11 12 12 11 12 8 11 10

6 9 12 12 18,2 18 20 18 18 18,2 20 18

12 18,2 18 20 5,33 4,83 5 4 5,16 4,75 5,03 4

26 4,91 5 5

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en ºBrix en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 6, 12 y 26

• Hipótesis alterna (H1): si hay diferencia significativa en ºBrix en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 6, 12 y 26

En el anexo F se muestra el ANAVA de los resultados de ºBrix corridos en el

programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 12 se resume el

ANAVA de esta característica.

58

Page 60: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 12. Análisis de varianza de º Brix con 95% de confiabilidad

Fuente de variación

Grados de libertad

Suma de cuadrados Varianza

F calculado F tabulado

Tratamientos 4 - 1 = 3 0,00007 0,00002467Error 40 0,00166 0,00004154Total 44 - 1 = 43 0,00174 0,59 2,84

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 0,59 siendo

menos al F tabulado (2,84); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia en º Brix entre los cuatro ensayos durante la

clarificación y fermentación del vino tinto a partir de uva Isabella, es decir, la

enzima pectinasa no afecta el comportamiento de esta característica durante la

producción del vino tinto.

3.3.3 Comportamiento de extracto en el vino tinto.

Al comienzo de la fermentación el mosto presentó un contenido de sólidos

suspendidos entre un rango de 5,8 y 6 g/100 ml, durante el tiempo de

fermentación éstos sólidos se sedimentaron, a medida que se clarificaba el mosto.

La mayor variación se presentó durante los primeros 8 días, luego su

comportamiento fue constante y similar en los cuatro ensayos (Gráfica 4).

Grafica 4. Comportamiento de extracto en los diferentes ensayos de vino tinto

Extracto

02468

1 8 16 22

Días

g/10

0ml Enzima Ais <

Ensayo Ais >

Enzima comercial

Sin Enzima

59

Page 61: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Esta característica se midió en los días 1, 8, 16, 22 y 27 para conocer el

desarrollo de extracto durante la fermentación. En el cuadro 13 se presentan los

resultados del comportamiento de extracto por triplicado para los tres primeros

ensayos en los días mencionados y por duplicado para el ultimo ensayo debido a

que la muestra no fue suficiente.

Cuadro 13. Resultados de extracto en los cuatro ensayos

EXTRACTO Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

6,0587 6,3073 6,0925 5,894 6,0592 6,3571 6,2357 5,7125

1 6,05895 6,3322 6,1641 1,2881 1,6211 1,0801 1,3966 1,4713 1,6534 1,4189 1,4172

8 1,3797 1,63725 1,2495 1,2745 1,4514 1,5219 1,3819 1,39775 1,36815 1,5046 1,1418

16 1,2802 1,4243 1,3162 1,22 0,99 1,38 1,92 1,51 1,64 1,48 1,21

22 1,56 1,01 1,47 3,4248 2,7604 1,7268 1,6112 3,3738 2,7534 1,6791 1,6013 27 3,3993 2,7569 1,70295

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en extracto en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 8, 16, 22 y 27.

• Hipótesis alterna (H1) si hay diferencia significativa en extracto en los cuatro

ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 8, 16, 22 y 27.

En el anexo G se muestra el ANAVA de los resultados del extracto corridos en el

programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 14 se resume el

ANAVA de esta característica.

60

Page 62: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 14. Análisis de varianza de Extracto con 95% de confiabilidad

ANAVA

Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados VarianzaF

calculado F

tabulado Tratamientos 4 - 1 = 3 2,85 0,95 Error 56 215,7337 3,85238Total 60 - 1 = 59 218,583 0,25 2,76

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 0,25 siendo

menos al F tabulado (2,76); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia entre los cuatro ensayos durante la clarificación

y fermentación del vino tinto a partir de uva Isabella, es decir, la enzima pectinasa

no afecta el comportamiento de esta característica durante la producción del vino

tinto.

3.3.4 Comportamiento del título alcoholimetrico en el vino tinto. Durante el tiempo de fermentación se midió el título alcoholimétrico en Grados

Gay Lussac (ºGL) según la metodología descrita en el numeral 2.4. El

comportamiento del grado alcohólico presentó una leve variación entre los

tratamientos a los cuales les fue adicionada la enzima aislada en mayor

concentración y enzima comercial comparados con el tratamiento que no tenía

enzima, el que tenía enzima en menor concentración presentó un grado

alcohólico bajo, ya que este último tardó más tiempo en alcanzar los grados

alcohólicos finales.

Al terminar la fermentación el ensayo de menor concentración enzimática

presento 10,8 ºGL, el ensayo de mayor concentración y el que tenía enzima

comercial presentaron 12.6 ºGL mientras que el ensayo que no tenía enzima

presento un grado alcohólico de 11.7 ºGL (Gráfica 5).

61

Page 63: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Grafica 5. Comportamiento del título alcoholimétrico con respecto al tiempo en los

4 ensayos.

Los grados alcohólicos fueron corregidos debido a la diferencia de temperaturas

del destilado al momento de realizar las lecturas y la referencia del alcoholímetro.

La corrección se realizó según las tablas para corrección de título alcoholimétrico

Steiner24.

T ítu lo A lco h o l im é trico

02468

101214

1 7 14 20 25

D ías

ºGL

Enz ima A is <

Ens ay o A is >

Enz imac omerc ia lS in Enz ima

Esta característica se midió en los días 1, 7, 14, 20 y 25 para conocer el desarrollo

de ºGL durante la fermentación. En el cuadro 15 se presentan los resultados de

ºGL por triplicado para los tres primeros ensayos en los días mencionados,

excepto en el ensayo 4 que se realizó por duplicado porque la muestra no fue

suficiente.

24 Steiner.C. Alcoholimetria, Preparación de Alcoholes, Editorial Glem, Buenos Aires. Pag 117-118

62

Page 64: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 15. Resultados del título alcoholimétrico en los cuatro ensayos

TITULO ALCOHOLIMETRICO Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6

7 3,6 3,6 3,6 8,7 8,83 9,56 5,83 9,03 9,63 9,16 8,7

14 8,7 9,3 9,16 10,2 10,76 11,066 10,43 10,2 10,2 11,13 10,13

20 10,2 11,66 11,066 10,8 12,6 12,6 11,7 10,8 12,6 12,6 11,7

25 10.8 12,6 12,6

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en el titulo alcoholimetrico

en los cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 7,

14, 20 y 25.

• Hipótesis alterna (H1): si hay diferencia significativa en el titulo alcoholimetrico

en los cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 7,

14, 20 y 25.

En el anexo H se muestra el ANAVA de los resultados del titulo alcoholimetrico

corridos en el programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 16 se

resume el ANAVA de esta característica.

63

Page 65: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 16. Análisis del titulo alcoholimetrico con 95% de confiabilidad

ANAVA

Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados VarianzaF

calculado F

tabuladoTratamientos 4 - 1 = 3 3,845 1,2816 Error 40 758,792 18,9698Total 44 - 1 = 43 762,636 0,07 2,84

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 0,07 siendo

menor al F tabulado (2,84); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia significativa de Grados alcohólicos ºGL entre

los cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación del vino tinto a partir de

uva Isabella, es decir, la enzima pectinasa no afecta el comportamiento de esta

característica durante la producción del vino tinto.

3.3.5 Comportamiento de Acidez Total en el mosto. El comportamiento de la acidez total durante el tiempo de fermentación fue

expresado en el contenido de ácido tartárico y presentó un rango entre 22 y 24 g/l.

Los límites legales para vino tinto tranquilo no debe ser inferior a 4.5 g/l según el

reglamento CEE 557/94 de 14 de marzo de 1994.

El comportamiento de la acidez total fue similar en los ensayos con enzima

pectinasa aislada de mayor concentración y enzima comercial como se observa en

la Grafica 6, sin embargo no presentó mayor variación al compararlos con el

ensayo de menor concentración y sin enzima.

64

Page 66: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Grafica 6. Comportamiento de Acidez Total en los cuatro ensayos.

Esta característica se midió en los días 1, 9, 20 y 22 para conocer el desarrollo de

la acidez total durante la fermentación. En el cuadro 17 se presentan los

resultados de de la acidez total por triplicado para los tres primeros ensayos en los

días mencionados, excepto en el ensayo 4 que se realizó por duplicado porque la

muestra no fue suficiente.

Acidez Total

05

1015202530

1 9 20 22

Días

g/l a

cido

tart

áric

o

Enzima Ais <

Ensayo Ais >

EnzimacomercialSin Enzima

Cuadro 17. Resultados de la acidez total en los cuatro ensayos

ACIDEZ TOTAL Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

18,6 21,8 20,9 21,3 18,6 21,8 20,9 21,3

1 18,6 21,8 20,9 21,61 22,51 22,51 22,51 22,21 21,91 22,51 22,36

9 21 21,61 22,21 21,91 22,26 22,31 22,21 22,31 22,01 22,21 21,51

20 21,1 20,75 22,81 21,4 22,51 26,01 23,16

23,31 26,16 25,76 23,06 22 22,86 25,81 21,91

65

Page 67: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en la acidez total en los

cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y 26

• Hipótesis alterna (H1): si hay diferencia significativa en la acidez total en los

cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y

26.

En el anexo I se muestra el ANAVA de los resultados de la acidez total corridos en

el programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 18 se resume el

ANAVA de esta característica.

Cuadro 18. Análisis de varianza de la acidez total con 95% de confiabilidad.

ANAVA

Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados Varianza F

calculado F

tabuladoTratamientos 4 - 1 = 3 14,89 4,96338 Error 40 109,542 2,73854 Total 44 - 1 = 43 124,432 1,81 2,84

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 1,81 siendo

menos al F tabulado (2,84); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia de Acidez total entre los cuatro ensayos

durante la clarificación y fermentación del vino tinto a partir de uva Isabella, es

decir, la enzima pectinasa no afecta el comportamiento de esta característica

durante la producción del vino tinto.

66

Page 68: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

3.3.6 Comportamiento de Acidez Volátil en el mosto.

El comportamiento de Acidez Volátil fue expresado en g/l de ácido acético

presentando valores más altos en el ensayo de enzima comercial y sin enzima

(0.0038 y 0.0040 g/l de acido acético respectivamente), en los ensayos de enzima

aislada de las dos concentraciones presentó valores menores (0.0015 y 0.0031 g/l

de ácido acético) como se observa en la Gráfica 7.

Según el reglamento CE 14933/99 de 17/05/99 los limites legales de acidez volátil

para el vino tinto debe ser menor o igual a 1.2 g/l de acido acético. En los datos

anteriores a pesar de presentar variación entre los ensayos todos los valores

obtenidos de acidez volátil cumplieron con la normativa.

Grafica 7. Grafica de comportamiento de Acidez Volátil

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

1 16 22 26Díasg/l a

cido

ace

tico

Enzima Ais<Ensayo Ais>EnzimacomercialSin Enzima

ACIDEZ VOLATIL

Esta característica se midió en los días 1, 16, 22 y 26 para conocer el desarrollo

de la acidez volátil durante la fermentación. En el cuadro 19 se presentan los

resultados de de la acidez volátil por triplicado para los tres primeros ensayos en

los días mencionados, excepto en el ensayo 4 que se realizó por duplicado porque

la muestra no fue suficiente.

67

Page 69: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Cuadro 19. Resultados de la acidez volátil en los cuatro ensayos

ACIDEZ VOLATIL Día Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4

0,0076 0,0082 0,0091 0,0082 0,0083 0,0082 0,009 0,0068

1 0,0076 0,0085 0,0079 0,0083 0,0163 0,02 0,0192 0,0083 0,01731 0,0245 0,0214

16 0,0196 0,00182 0,02301 0,0014 0,002 0,0047 0,0032 0,0015 0,0003 0,0035 0,0046

22 0,0014 0,0048 0,004 0,0014 0,0021 0,0044 0,0031 0,0015 0,003 0,0031 0,005

26 0,0014 0,0043 0,0039

Estos datos se analizan estadísticamente con arreglo aleatorizado por análisis de

varianza (ANAVA) con diferentes repeticiones y un 95% de confiabilidad. Además,

se formularon las siguientes hipótesis:

• Hipótesis nula (Ho): no hay diferencia significativa en la acidez volátil en los

cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y 26

• Hipótesis alterna (H1): si hay diferencia significativa en la acidez volátil en los

cuatro ensayos durante la clarificación y fermentación en los días 1, 16, 22 y

26.

En el anexo J se muestra el ANAVA de los resultados de la acidez volátil corridos

en el programa Statistix® versión 8.1. A continuación en el cuadro 20 se resume el

ANAVA de esta característica.

Cuadro 20. Análisis de varianza de la acidez volátil con 95% de confiabilidad

Fuente de variación

Grados de libertad

Suma de cuadrados Varianza

F calculado F tabulado

Tratamientos 4 - 1 = 3 0,00007 0,00002467Error 40 0,00166 0,00004154Total 44 - 1 = 43 0,00174 0,59 2,84

68

Page 70: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Según los resultados del ANAVA se encontró un F calculado de 0,59 siendo

menos al F tabulado (2,84); por tanto, se acepta la hipótesis nula, lo que

demuestra que no hubo diferencia de Acidez Volátil entre los cuatro ensayos

durante la clarificación y fermentación del vino tinto a partir de uva Isabella, es

decir, la enzima pectinasa no afecta el comportamiento de esta característica

durante la producción del vino tinto.

3.3.7 Comportamiento de Azúcares totales y reductores.

El contenido de azucares totales y reductores durante el proceso de fermentación

fue decreciente como se puede observar en la grafica 8 y 9, debido a que durante

la primera parte de la fermentación el mosto presenta una pequeña cantidad de

azucares reductores (sacarosa) y se adiciona una parte del azúcar total para que

comience la fermentación, estos azúcares se convierten en alcohol por acción de

las levaduras, cerca al día 27 de fermentación presentó un bajo contenido de

azúcares, fue allí donde se adicionó la segunda parte del azúcar. Según el

reglamento CEE 997/81 del 26.01.81 para el tipo de vino seco el contenido de

azúcar total debe ser menor o igual a 4 o menor o igual 9.el vino final presentó un

contenido de azúcar total entre 6 y 8 % .

Grafica 8. Comportamiento de Azúcares totales

02468

1012141618

7 14 27 35

Tiempo en dias

% a

zuca

res

Tota

les Enzima Ais <

Ensayo Ais >Enzima comercialSin Enzima

69

Page 71: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Grafica 9. Comportamiento de Azúcares reductores

0

1234

56

7

7 14 27 39

tiempo en días

% A

zuca

res

Red

ucto

res

Enzima Ais <

Ensayo Ais >

Enzima comercial

Sin Enzima

Como se pudo observar en las dos graficas ninguno de los ensayos presento gran

variación entre sí con respecto al contenido de azucares totales y reductores, por

el contrario presentaron un comportamiento similar.

3.3.8 Clarificación final

Al terminar el proceso de fermentación se deben hacer trasiegos que consisten en

trasvasar el vino a otro recipiente separando el vino de los sólidos que quedan en

el fondo. A simple vista se pudo observar como fue más difícil separar el vino de

de los fondos en los ensayos con enzima pectinasa aislada que con el ensayo

de la enzima comercial.

En la Foto 27 se muestra el frasco con el ensayo de enzima aislada en menor

concentración, en la foto 28 el ensayo con enzima pectinasa aislada en mayor

concentración y en la foto 29 el ensayo con enzima comercial, nótese la diferencia

en la intensidad de color.

70

Page 72: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Foto 27. Vino con enzima pectinasa aislada en menor concentración

Foto 28. Vino con enzima pectinasa aislada en mayor concentración

71

Page 73: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Foto 29. Vino con enzima comercial

72

Page 74: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

CONCLUSIONES

• En las primeras experimentaciones de obtención de la enzima pectinasa aislada

no se obtuvo enzima con actividad enzimática debido a que las pruebas

iniciales se realizaron en fermentadores experimentales que consistían en

frascos de vidrio que no tenían un sistema de mezclado constante.

• El fermentador experimental hecho con la cantina y al cual se le acondicionó un

motor pequeño permitió obtener una enzima aislada con actividad enzimática

que presentó un cambio de viscosidad de 79% sobre una solución de pectina al

2%.

• En el procedimiento utilizado para la obtención del mosto se realizó un

tratamiento térmico a 60 oC, lo cual permitió obtener un mosto con condiciones

organolépticas y fisicoquímicas óptimas para continuar con la aplicación del

tratamiento enzimático.

• Los cuatro ensayos realizados permitieron obtener un vino tinto con las

siguientes características fisicoquímicas entre los siguientes rangos: pH entre

2.86 y 3.4; extracto entre 1 y 3 g/100 ml; ºGL finales entre 10.8 y 12.6; Acidez

Total entre 22 y 24 g/l expresado en Acido tartárico; Acidez volátil entre 0.0015

y 0.0040 g/l expresado en Acido Acético y un contenido de Azucares totales

finales entre 6 y 8%. valores que siempre estuvieron dentro de los parámetros

según el DIARIO OFICIAL DE LAS COMUNIDADES EUROPEAS. Reglamento

(CEE) Nº 2676 /90 de la Comisión de 17 de Septiembre de 1990 por el que se

determinan los métodos de análisis comunitarios aplicables en el sector del

vino.

73

Page 75: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

• Según las pruebas analíticas realizadas durante todo el proceso, al comparar la

aplicación de los diferentes tratamientos enzimáticos, no se alteró el normal

proceso de fermentación en cada uno de ellos.

• La enzima comercial presentó una mejor clarificación, mejor volumen final con

un rendimiento del 25% y mejor fijación de color con un tono vino tinto oscuro.

• El tratamiento en el cual se utilizó una mayor concentración de enzima

pectinasa aislada presentó mejor clarificación y rendimiento (5.35%),

comparada con la de menor concentración ya que ésta última presentó un

rendimiento del 3.84%.

• Aunque la enzima comercial tenía una ventaja (tenia actividad celulasa) sobre la

enzima pectinasa aislada, ésta última presentó un buen rendimiento en volumen

en un 5.35% utilizando la mayor concentración.

• Las pruebas con los tres tratamientos enzimaticos; con enzima pectinasa

aislada en menor concentración, enzima pectinasa aislada en mayor

concentración y enzima comercial demostraron que la utilización de éstas

permitió obtener un buen rendimiento adicional de vino final en comparación

con el ensayo en el cual no se adicionó ninguna tipo de enzima ya que éste

último presentó el menor rendimiento un 1.32 %.

74

Page 76: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

RECOMENDACIONES

• Ensayar nuevas u otras metodologías para mejorar la actividad enzimática de la

enzima aislada en el Laboratorio.

• Realizar otros ensayos para la aplicación vinícola con mayores concentraciones

que las utilizadas en los ensayos presentados y verificar por medio de pruebas

analíticas su comportamiento.

• Potencializar la enzima aislada en el laboratorio con otras enzimas para que

presente no solo actividad pectinasa sino también celulasa, ya que esto permite

un mejor rendimiento en la aplicación vinícola

75

Page 77: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BIBLIOGRAFIA

Laboratorio PANREAC QUIMICA S.A. Técnicas usuales de Análisis en enología.

Barcelona España. Septiembre 2005.

RANKINE, Brice. Manual Practico de Enología. Editorial Acribia S.A. Zaragoza

España 2000.

Manual Agropecuario. Tecnologías Orgánicas Autosuficientes. Biblioteca del

Campo 2002.

LARREA REDONDO, A. Enología Básica. Editorial Aedos-Barcelona 1983.

DELANOE, D. MAILLARD C., MAISOLNDIEU D. El Vino del Análisis a la

Elaboración Editorial Hemisferio Sur S.A. 1988.

AMERINE, M.A., OUGH C.S. Análisis de Vinos y Mostos. Editorial Abribia.

Zaragoza, 1976

QUINTERO SOLANO, Edward. Caracterización del Zumo de Uva Variedad

Isabella Tipo Vitis labrusca Cultivada en Colombia para La Industria Vinícola. Tesis

Universidad De La Salle. 1999.

MATISSEK, SCHNEPEL,STEINER. Análisis de los Alimentos Editorial Acribia

Zaragoza España.

FRAZIER W.C. Microbiología de los Alimentos. Editorial Acribia Zaragoza

España.1976.

76

Page 78: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

CALCULOS BALANCE DE MATERIA

BALANCE DE MATERIA PARA PESAJE

A B 53.55kg 53.55 kg PESAJE A= Uva recibida

B= Uva pesada

Balance general

A=B

53.55 kg = 53.55 kg

BALANCE DE MATERIA PARA SELECCION C = 0.05 kg

B D 53.55kg 53.50 kg PESAJE

B= Uva recibida

C= Uva sbremadurada

D = Uva seleccionada

Balance general

B=C+D

53.55 kg = 53.50 kg +0.05 kg

77

Page 79: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA LAVADO F 30 kg

E H 53.50kg 53.55 kg LAVADO G 30kg

E = Uva seleccionada

H = Uva lavada

F = Agua potable

G = Agua impura

Balance general

E + F=H+ G

53.50 kg +30 kg = 53.50 kg+ 30kg

BALANCE DE MATERIA PARA DESPALILLADO J 0.65 kg

I K 53.50kg 53.552.9 kg DESPALILLADO

I = Uva seleccionada

J = Palillo

K = Uva sin palillo

Balance general

I =K+J

53.50 kg = 52.09 kg+ 0.65kg

78

Page 80: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA MACERADO L M

52.9kg 52.9 kg MACERADO

I = Uva sin palillo

M = Mosto

Ma= Densidad del mosto

Balance general

I =M*Ma

52.9 kg = 60 kg* 1.050kg/l

BALANCE DE MATERIA PARA PASTEURIZADO O =5.25 kg N P

63kg 57.75 PASTEURIZADO

N = Mosto

O = Mosto pasteurizado

P= Agua evaporada

Balance general

N =O+P

63 kg = 57.75 kg+5.25kg/l

79

Page 81: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA ENFRIAMIENTO Q R

57.75kg 57.75 kg ENFRIAMIENTO

Q = Mosto a 60 ºC

R = Mosto a 20 ºC

Balance general

Q =R

57.75 kg = 57.75 kg

BALANCE DE MATERIA PARA ENSAYOS T=14.285 kg S U =14.49 kg

57.75kg V = 14.65 kg W= 11.11kg

ENSAYOS

S= Mosto Total T= Ensayo 1 enzima baja concentración

U = Ensayo 1 enzima mayor concentración

V =Ensayo con enzima comercial

W= Ensayo sin enzima

Balance general

S = T+U+V+W

57.75 = 14.285 kg+14.49 kg+14.65kg+11.11kg

80

Page 82: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA PRENSADO ENSAYO 1

Y= 1.14kg

X= 14.285 kg PRENSADO Z=13.145kg

X= Mosto ensayo 1

Y= Escobajo

Z= mosto sin escobajo

Balance general

X= Y+Z

14.285 kg = 1.14 kg +13.145 kg

BALANCE DE MATERIA PARA ADICION DE ENZIMA ENSAYO 1

CC= Enzima aislada 0.00128kg

AA= 13.145 kg BB=12.4962kg

DD= 0.65 kg

CALENTAMIENTO

AA= Mosto prensado ensayo 1 a 20ºC

BB= Mosto a 40 ºC

CC= Enzima aislada 0.16 kg

DD= Evaporación

Balance general

BB+DD= AA+CC

12.4962 kg+0.65kg =13.145 kg+0.00128 kg

81

Page 83: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA ADICION DE LEVADURA ENSAYO 1

FF= Levadura 0.00444kg

EE= 12.4962 kg ENFRIAMIENTO

GG=12.50072kg EE= Mosto ensayo 1

FF= levadura

GG=Mosto con levadura

Balance general

GG= EE+FF

12.50072 kg= 12.4962 kg+0.00444 kg

BALANCE DE MATERIA PARA ADICION DE AZUCAR ENSAYO 1

II= Azúcar 4.52kg

HH= 12.50072 kg ENFRIAMIENTO

JJ=17.02072kg HH= Mosto ensayo 1

II= Azúcar

JJ=Mosto con azúcar

Balance general

JJ= HH+II

17.02072 kg= 12.50072 kg+4.52 kg

82

Page 84: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA FERMENTACION ENSAYO 1

KK= 17.02072 kg FERMENTACION

LL=17.6754kg KK= Mosto a fermentar

LL= VINO

Balance general

LL= KK

17.6754 kg= 17.02072kg

Para los demás ensayos se realizaron los mismos cálculos.

BALANCE DE MATERIA PARA FERMENTACION ENSAYO 2

KK= 17.096784 kg FERMENTACION

LL=18,0130kg KK= Mosto a fermentar

LL= VINO

Balance general

LL= KK

18,0130 kg= 17.096784kg

83

Page 85: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE MATERIA PARA FERMENTACION ENSAYO 3

KK= 17.7236 kg FERMENTACION

LL=22.2829kg KK= Mosto a fermentar

LL= VINO

Balance general

LL= KK

22,2829 kg= 17.7236kg

BALANCE DE MATERIA PARA FERMENTACION ENSAYO 4

KK= 13,112012 kg FERMENTACION

LL=13,3060kg KK= Mosto a fermentar

LL= VINO

Balance general

LL= KK

13,3060 kg= 13,112012kg

84

Page 86: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

ANEXO D BALANCE DE ENERGIA

BALANCE GENERAL DE ENERGIA PARA EL PASTEURIZADOR Gas Natural

60 L Humos

21ºC 60ºC PASTEURIZADOR

Evaporación 5l 55 l

Q gana mosto = Q cedido Gas – Q perdido (10%)

mevap *hfg 60ºC+ m mosto * Cp mosto (tf-ti) = Q ganado

mevap = 5l *1.050 kg/l= 5.25 kg

hfg 60ºC = 2.358,5kJ/kg

m mosto= 60l*1.050 kg/l = 63 kg

Cp mosto= a + (100-a) *0.2) cal 100 100 ºC

a= porcentaje humedad de la uva 78% Cp mosto= 78 + (100-78) *0.2) cal = 0.824 cal 100 100 ºC gºC Cp mosto= 0.824 cal * 4.1868 J * 100 g * 1kJ = 34.50kJ/kgºC gºC 1 cal 1kg 100 J

85

Page 87: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

mevap *hfg 60ºC+ m mosto * Cp mosto (tf-ti) = Q ganado

5.25 kg *2358.5 kJ/kg+63kg*34.50kJ/kgºC (60-21)ºC

Q Ganado = 97148.625 kJ

Q cedido Gas = v gas* Cp gas

Q perdido = 97148.625 kJ*0.10

Q perdido = 9714.8625 kJ

Cp gas = 39115.179 kJ/m3

Q ganado + Q perdido = Q cedido por el gas

97148.625 kj+9714.8625 kj= 106863.4875 kj

v gas= Q cedido por el gas Cp gas

Vol Gas = 106863.4875 kJ

39115.179 kJ/m3

Vol Gas = 2.73 m3

Vol Gas = 2.73 m3 * 1244.1kg/m3

Masa Gas = 3397.212 kg

86

Page 88: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE ENERGIA PARA ACODNDICIONAMIENTO ADICION ENZIMA ENSAYO 1 (ENZIMA AISLADA MENOR CONCENTRACION)

12.59 kg 12.59 kg

21ºC 40ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 13.145 kg * 34.50kJ/kgºC (40-21)ºC

Q cedido = 8616.5475 kJ *1h . = 0.1994 kW 12h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 0.1994 kW * 12 h = 2.39 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA ACODNDICIONAMIENTO ADICION ENZIMA ENSAYO 2 (ENZIMA AISLADA MAYOR CONCENTRACION)

12.59 kg 12.59 kg

21ºC 40ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 12.59 kg * 34.50kJ/kgºC (40-21)ºC

87

Page 89: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Q cedido = 10424.52 kJ *1h . = 0.2413 kW 12h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo

Consumo = 0.2413 kW * 12 h = 2.8957 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA ACODNDICIONAMIENTO ADICION ENZIMA ENSAYO 3 (ENZIMA COMERCIAL)

12.59 kg 12.59 kg

21ºC 45ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 13.26 kg * 34.50kJ/kgºC (45-21)ºC

Q cedido = 10979.28 kJ *1h . = 0.25415 kW 12h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo

Consumo = 0.25415 kW * 12 h = 3,0498 kW/h

88

Page 90: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE ENERGIA PARA INACTIVAR ENZIMA ENSAYO 1 (ENZIMA

AISLADA MENOR CONCENTRACION)

13.14628 kg 12.49628 kg

40ºC 70ºC CALENTAMIENTO

0.65 kg

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = mevap *hfg 70ºC+ m mosto * Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 0.6825 kg * 2333.8 kJ/kg + 13.14628kg* 34.50kJ/kgºC (70-

40)ºC

Q cedido = 15199.2183 kJ *1h . = 4.22kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 4.22 kW * 1 h = 4.22 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA INACTIVAR ENZIMA ENSAYO 2 (ENZIMA

AISLADA MAYOR CONCENTRACION)

12.592 kg 11.942 kg

40ºC 70ºC

0.65 kg

CALENTAMIENTO

89

Page 91: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = mevap *hfg 70ºC+ m mosto * Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 0.6825 kg * 2333.8 kJ/kg+ 12.592 kg* 34.50kJ/kgºC (70-

40)ºC

Q cedido = 14625.5385 kJ *1h . = 4.062kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 4.062 kW * 1 h = 4.062 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA INACTIVAR ENZIMA ENSAYO 3 (ENZIMA COMERCIAL)

13,26 kg 13.91 kg

45ºC 70ºC CALENTAMIENTO

0.65 kg

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = mevap *hfg 70ºC+ m mosto * Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 0.6825 kg * 2333.8 + 13.26 kg* 34.50kJ/kgºC (70-45)ºC

Q cedido = 13029.5685 kJ *1h . = 3.619kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 4.062 kW * 1 h = 3.619 kW/h

90

Page 92: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

BALANCE DE ENERGIA PARA INACIVACION DE LEVADURA ENSAYO 1 (ENZIMA AISLADA MENOR CONCENTRACION)

17.67 kg 17.67 kg

20ºC 60ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 17.67 kg * 34.50kJ/kgºC (60-20)ºC

Q cedido = 24384.6 kJ *1h . = 6.7735 kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 6.7735 kW * 1 h = 6.7735 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA INACIVACION DE LEVADURA ENSAYO 2 (ENZIMA AISLADA MAYOR CONCENTRACION)

17.7018 kg 17.7018 kg

20ºC 60ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

91

Page 93: EVALUAR LA APLICACIÓN DE ENZIMA PECTINASA AISLADA DEL

Q cedido = 17.7018 kg * 34.50kJ/kgºC (60-20)ºC

Q cedido = 24428.484 kJ *1h . = 6.7856 kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 6.77856 kW * 1 h = 6.7856 kW/h

BALANCE DE ENERGIA PARA INACIVACION DE LEVADURA ENSAYO 3 (ENZIMA COMERCIAL)

18.4148 kg 18.4148 kg

20ºC 60ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 18.4148 kg * 34.50kJ/kgºC (60-20)ºC

Q cedido = 25412.424 kj *1h . = 7,059 kW 1h 3600 seg Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 7.059 kW * 1 h = 7.059 KW/h

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BALANCE DE ENERGIA PARA INACIVACION DE LEVADURA ENSAYO 4 (SIN ENZIMA)

13.112 kg 13.112 kg

20ºC 60ºC CALENTAMIENTO

Q cedido elec = Q ganado mosto

Q cedido = m mosto Cp mosto (tf-ti)

Q cedido = 13.112 kg * 34.50kJ/kgºC (60-20)ºC

Q cedido = 18094.56 kJ *1h . = 5.026 kW 1h 3600 s Consumo = P * Tiempo de trabajo Consumo = 5.026 kW * 1 h = 5.026 kW/h

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ANEXO E pH Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 05/06/2007, 09:19:39 p.m. One-Way AOV for: Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 0.2500 0.08333 0.31 0.8149 Within 44 11.6667 0.26515 Total 47 11.9167 Grand Mean 2.5417 CV 20.26 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 0.05 3 0.9967 Cochran's Q 0,2571 Largest Var / Smallest Var 1.1250 Component of variance for between groups -0.01515 Effective cell size 12,0 Variable Mean Ensayo1 2.6667 Ensayo2 2.5000 Ensayo3 2.5000 Ensayo4 2.5000 Observations per Mean 12 Standard Error of a Mean 0.1486 Std Error (Diff of 2 Means) 0.2102

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ANEXO F ºBRIX Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 05/06/2007, 09:23:38 p.m. One-Way AOV for: Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 13.73 4.5764 0.17 0.9183 Within 44 1208.25 27.4602 Total 47 1221.98 Grand Mean 11.521 CV 45.48 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 0.13 3 0.9879 Cochran's Q 0,2822 Largest Var / Smallest Var 1.2412 Component of variance for between groups -1.90699 Effective cell size 12,0 Variable Mean Ensayo1 11.333 Ensayo2 11.333 Ensayo3 12.417 Ensayo4 11.000 Observations per Mean 12 Standard Error of a Mean 1.5127 Std Error (Diff of 2 Means) 2.1393

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ANEXO G EXTRACTO Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 05/06/2007, 09:53:29 p.m. One-Way AOV for: Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 2.850 0.95000 0.25 0.8634 Within 56 215.733 3.85238 Total 59 218.583 Grand Mean 2.0833 CV 94.21 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 0.89 3 0.8288 Cochran's Q 0,2781 Largest Var / Smallest Var 1.5625 Component of variance for between groups -0.19349 Effective cell size 15,0 Variable Mean Ensayo1 2.4000 Ensayo2 2.1333 Ensayo3 2.0000 Ensayo4 1.8000 Observations per Mean 15 Standard Error of a Mean 0.5068 Std Error (Diff of 2 Means) 0.7167

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ANEXO H TITULO ALCOHOLIMETRICO Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 05/06/2007, 09:26:32 p.m. One-Way AOV for: Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 3.845 1.2816 0.07 0.9768 Within 40 758.792 18.9698 Total 43 762.636 Grand Mean 5.4091 CV 80.52 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 0.16 3 0.9834 Cochran's Q 0,2862 Largest Var / Smallest Var 1.2863 Component of variance for between groups -1.62142 Effective cell size 10,9 Variable N Mean SE Ensayo1 12 5.3333 1.2573 Ensayo2 12 5.5000 1.2573 Ensayo3 12 5.7500 1.2573

Ensayo4 8 4.8750 1.5399

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ANEXO I ACIDEZ TOTAL Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 05/06/2007, 09:28:36 p.m. One-Way AOV for: Ensayo1 Ensayo2 Ensayo3 Ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 14.890 4.96338 1.81 0.1604 Within 40 109.542 2.73854 Total 43 124.432 Grand Mean 21.614 CV 7.66 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 4.61 3 0.2030 Cochran's Q 0,3383 Largest Var / Smallest Var 4.9604 Component of variance for between groups 0.20394 Effective cell size 10,9 Variable N Mean SE Ensayo1 12 20.667 0.4777 Ensayo2 12 22.000 0.4777 Ensayo3 12 22.000 0.4777 Ensayo4 8 21.875 0.5851

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ANEXO J ACIDEZ VOLATIL

Statistix - 30 Day Trial Version 8.1 30/05/2007, 10:34:24 a.m. One-Way AOV for: ensayo1 ensayo2 ensayo3 ensayo4 Source DF SS MS F P Between 3 0.00007 2.467E-05 0.59 0.6226 Within 40 0.00166 4.154E-05 Total 43 0.00174 Grand Mean 7.16E-03 CV 89.96 Chi-Sq DF P Bartlett's Test of Equal Variances 1.87 3 0.5989 Cochran's Q 0,3398 Largest Var / Smallest Var 2.0106 Component of variance for between groups -1.546E-06 Effective cell size 10,9 Variable N Mean SE ensayo1 12 5.65E-03 1.86E-03 ensayo2 12 6.40E-03 1.86E-03 ensayo3 12 8.26E-03 1.86E-03 ensayo4 8 8.94E-03 2.28E-03