aceites esenciales, cerveza artesanal y alcoholes

P

Procesos productivos.

Trabajo Práctico N 1 Profesor: Roldan Daniel. Alumno: Gutiérrez Denisse. Comisión: 621 Año:2015

E.E.S.T

INDICE

o Primera parte: Aceites esenciales. Reseña histórica de obtiene

los aceites esenciales…………………...Pág.5 ¿Qué son los aceites esenciales?..........Pág. Características Físico - Químicas

de la esencia de eucalipto……………….Pág. ¿Qué son los terpenos y

como se clasifican?................................Pág. ¿Cómo se extraen los

aceites esenciales? ……………………..Pág. Formas de extracción

de aceites esenciales……………………..Pág. Aceites natural , sintéticos

y artificiales………………………………..Pág. Usos de los extractos esenciales

del aceite de eucalipto en la industria farmacéutica…………………Pág.

Envasados de los aceiteesenciales………………………………….Pág.

Diagrama de Flujo………………………...Pág.

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INDICE

o Segunda parte: Fabricación artesanal de la

cerveza.

Reseña histórica del proceso de la cerveza………Pág.

Aplicación industrial del proceso

de fermentación………………………………...Pág.

¿Qué es la fermentación

alcohólica?.....................................................Pág.

Fermentadores, procesos químicos

y biológicos…………………………………….Pág.

Levaduras y procesos de fermentación. ……Pág.

Pasteurización………………………………….Pág.

Mosto y lúpulo, funciones……………………..Pág.

Diagrama de flujo………………………………Pág.

INDICE

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o Tercera parte: Alcoholes o ¿Qué son los alcoholes?..............................Pago Propiedades físico –químicas

de los alcoholes…………………………….Pago Método de obtención industrial……………...Pago Clasificación de alcoholes…………………..Pago Usos de los alcoholes

en la vida cotidiana………………………….pago Efectos de distintos alcoholes dentro del cuerpo

humano…………………………………………….Pago Normas de seguridad…………………………..Pag

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Aceites esenciales

IntroducciónEl uso de los aromas y los aceites vegetales data de por lo menos 3500 años antes de Cristo y fueron utilizados sobre el cuerpo como elementos curativos, cicatrizantes, protectores de malos espíritus, y en los distintos rituales que se llevaban a cabo en la antigüedad. Los egipcios, griegos, romanos y chinos han tenido una gran incidencia en el desarrollo de la aromaterapia en el mundo, y se han destacado grandes investigadores como Teofrasto, considerado uno de los precursores en el uso terapéutico de los aceites. En casi todos los antiguos cultos, desde el comienzo de los tiempos los seres humanos se han sentido atraídos por los fascinantes aromas de la naturaleza que, sabia como siempre, les ha indicado a través del olfato los benéficos aportes para la curación de enfermedades del cuerpo y del alma. El hombre primitivo tuvo que desarrollar sus poderes sensorio-intuitivos para lograr la supervivencia. Es así como aparecen las hierbas, frutos y raíces comestibles, a los que muy pronto les descubren poderes medicinales y mágicos. También advirtieron que algunos aromas causaban euforia o excitación, y otros podían inducirlos al sueño o a la meditación.

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Reseña histórica de como se obtienen los aceites esenciales.

Los egipcios iniciaron el arte de extraer las esencias de las plantas calentándolas en recipientes de arcilla cuya boca era recubierta con filtros de lino, el vapor traía consigo los aceites esenciales y éstos quedaban impregnados en el filtro, el cual era estrujado para obtener el aceite esencial que era utilizado en medicina y para todo tipo de rito religioso. Registros arqueológicos documentan haber encontrado ollas de destilación que se remontan a 3500 años a.C.

Los griegos toman las experiencias egipcias y, como grandes alquimistas, purificaron el sistema de destilación preservando la fragancia y pureza de los aceites, pues para ellos las plantas aromáticas constituían una forma de vida que incorporaban a sus baños, alimentos, ritos y magia, o en forma de ungüentos para preservar la salud física y mental. fueron los alquimistas griegos quienes conservando la fragancia y las propiedades curativas inventaron la destilación para obtener aceites esenciales.

El uso de aceites esenciales se realizaba desde hace milenios en China India y Persia. Los vedas también utilizaban aceites para su medicina.

Los vegetales medicinales-aromáticos producen esencias, las mismas son extraídas por destilación y presión, también hay otros métodos para algunas especies particulares.

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¿Qué son los aceites esenciales?

Los aceites esenciales son sustancias que se encuentran en diferentes tejidos vegetales. Los antiguos alquimistas los llamaban “alma de las plantas”, pues contienen numerosos compuestos químicos naturales, procedentes de la planta de la que se extraen, que podemos utilizar como remedio casero en numerosas situaciones. De hecho, la aromaterapia es una técnica muy antigua que utiliza los aceites esenciales con fines terapéuticos, tanto a nivel físico como emocional. Aunque también podemos utilizar sus magníficas propiedades en el ámbito del hogar o la cosmética. Los aceites esenciales son compuestos orgánicos volátiles que no están hechos a base de agua. Aunque son solubles en aceite, no contienen lípidos grasos o ácidos como los que se encuentran en aceites animales. Los aceites esenciales son muy limpios, frescos al tacto e inmediatamente absorbidos por la piel. Puros e inalterados, los aceites esenciales son translucidos y varían en color desde cristalinos hasta un azul profundo.

Aceite de eucalipto características físico – químicas.

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Eucalipto.

El Eucalipto pertenece a la familia de las Mirtáceas y esoriginario de Australia y Tasmania; es un grupo derápido crecimiento en el que se cuentan actualmentecerca de 700 especies de Eucalipto, distribuidas enregiones, especialmente de climas mediterráneos,tropicales o subtropicales

El aceite de eucalipto posee un refrescante, penetrante yestimulante con efectos medicinales. Es uno de losmejores aceites para aliviar problemas respiratorios,especialmente asma, bronquitis, gripe y sinusitis. Puedetambién aplacar la fiebre y la congestión.

Propiedades físico-químicas del aceite deeucalipto.

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Fórmula: C10H18O Aspecto: Líquido transparente e incoloro. Olor: Característico. Punto de ebullición:177°C Punto de fusión: 1,5°C Punto de inflamación: 48°C Densidad (20/4): 0,924 Solubilidad: Inmiscible con agua y miscible en éter, etanol y cloroformo. En medicina veterinaria: Es un aceite esencial contiene ingredientes como el eucaliptol, p-cimena, α-pimena, limonera,geraniol,camfeno, euglobales, quercetina, quericitrina,rutosida y la metilfalmena eucaliptosa. Su uso es principalmente en homeopatía en casos de tos con fiebre, se ha demostrado que tiene ciertas propiedades antibacterianas y antifungales.La dosis oral es de 0.5-1 ml por litro al agua de bebida de un preparado que contiene 7% de Eucaliptol por 8 horas al día durante 3 a 5 días. Se absorbe rápidamente en el estómago y se elimina principalmente por vía pulmonar.

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Los Terpenos Los terpenos son hidrocarburos complejos de forma general CnH2n-4, de la serie del isopreno, el que está formado por dos dobles enlaces y que unidos por cadenas orgánicas forman un grupo de compuestos con características propias y que determinan la variedad de los efectos terapéuticos que se presentan en las plantas que los contienen. Se encuentran en los aceites esenciales de las plantas. Sus estructuras guardan relación con el cimeno (para-metilisopropilbenceno) por formar una molécula derivada de la condensación de dos isoprenos.

Clasificacion de terpenos.Los terpenos se clasifican por el número de isoprenos que contienen y pueden aparecer en las siguientes configuraciones:

- Tres dobles enlaces y acíclico- Dos dobles enlaces y monocíclico- Un doble enlace y bicíclicoHemiterpenosConsisten de una sencilla unidad de isopreno. El isopreno en si es considerado el único hemiterpeno, pero derivados que contienen oxigeno tales como el prenol y el acido isovalérico son hemiterpenoides.MonoterpenosConsisten en 2 unidades isopreno y tienen la fórmula molecular C10H16. El alcohol monoterpénico es también conocido como geraniol, el prefijo geranil indica dos unidades isopreno. SesquiterpenosConsisten en tres unidades isopreno y tienen la fórmula molecular C15H24. El alcohol sesquiterpenico es también conocido como farnesol, el prefijo farnesil indica tres unidades isopreno. DiterpenosEstán compuestos por 4 unidades isopreno teniendo la fórmula molecular C20H32. Derivan del geranilgeranil pirofosfato. Ejemplos de diterpenos son el cembreno y el taxadieno. Los diterpenos forman base de importantes compuestos biológicos tales como el retinol, retinal, y el fitol.SesterterpenosSon terpenos que tienen 25 carbonos y 5 unidades isopreno. Son raros en relación a otros tamaños. TriterpenosConsisten de 6 unidades y tienen la fórmula molecular C30H48. El triterpeno lineal escualeno es el mayor constituyente del Aceite de Hígado

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de Tiburón, es derivado de la union reductiva de dos moléculas de farnesilpirofosfato. El Escualeno es procesado biosinteticamente para generar Ianosterol, el precursor estructural para todos los esteroides.TetraterpenosPoseen ocho unidades isopreno y tienen la fórmula molecular C40H56. Biológicamente importantes los tetraterpenos incluyen al acíclico licopeno, el monpcíclico gamma-caroteno y al bicíclico alfa- y beta-caroteno.PoliterpenosConsisten en largas cadenas de muchas unidades isopreno. El hule natural está constituido de poli-isopreno en el cual el doble enlace es cis. Algunas plantas producen un tipo de poli-isopreno con doble enlace trans, conocido como gutapechona.

Metodos de extraccion .

La destilación por arrastre de vapor es el proceso más común para la obtención de los aceites esenciales. El vapor es forzado en un tanque de material vegetal, donde descompone y rompe las glándulas para liberar el preciado aceite. Después de un baño de agua fría (fase de enfriamiento) los aceites volátiles se recogen para ser embotellados. Este es un económico y popular método , sin embargo, se necesitan cientos o incluso miles de kilos de materia vegetal para destilar una solo kilo de aceite esencial. Por lo tanto, el costo de algunos aceites esenciales pueden variar en gran medida.

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El pelado o raspado es un método de extracción de aceites esenciales que se aplica a los cítricos y que consiste en el raspado o prensado de la corteza, donde se encuentra el aceite esencial de estos frutos. EL método conocido como “método esponja” es la variante más antigua y consiste en cortar la fruta en dos partes, extraer la pulpa y dejar remojar la corteza en agua durante varias horas. Posteriormente se pasa la corteza manualmente por una aguja que la corta, quedando el aceite esencial empapado en una esponja. La versión moderna de este método es la que se emplea en la actualidad para la obtención de los aceites esenciales de los cítricos (naranja, mandarina, limón y pomelo). Aunque el aceite esencial de estos frutos, localizado en la corteza o flavedo, se puede obtener también por destilación, la totalidad de la producción actual se consigue en un proceso integrado en las fábricas de zumos de cítricos.

Otro método empleado se denomina extracción con disolventes. Técnicamente, este proceso no produce aceite esencial. Más bien, el resultado es un concentrado altamente perfumado que se utiliza, principalmente, en la industria del perfume y los alimentos. Los solventes son usados para "sacar" las moléculas solubles de plantas. Resinas, concretos, absolutos y pomadas son a menudo los productos resultantes de este tipo de extracción. Una consideración importante sobre este método radica en el empleo de disolventes tóxicos que son peligrosos e inflamables en su manejo y que pueden dejar trazas en el producto obtenido, alterando el aroma del aceite esencial. Este es un método que engloba muchos procedimientos diferentes que incluyen la utilización de distintos


disolventes, desde el clásico empleo de disolventes derivados del petróleo hasta la reciente utilización de CO2 líquido, ya en aplicación industrial por parte de algunas industrias.

El Enfleurage o enfloración (extracción con grasa en frío) es una forma de extracción con disolventes mediante el cual la planta, por lo general las partes florales, se estratifican en varias capas sobre grasa en frío. Con el tiempo y muchos acodos, la grasa absorbe muchas de las moléculas aromáticas. Este método se basa en el hecho de que las grasas absorben sustancias aromáticas con facilidad. Este procedimiento se utiliza para flores cuyo contenido en aceite esencial es tan bajo que, basicamente, se queda en el agua de destilación, o bien que tienen un aceite esencial sensible al calor. Este método se utiliza para esencias de flores tales como la mimosa, gardenia, violeta y otras como el nardo o el jazmín, que siguen produciendo aceite esencial aún después de la recolección. Es una de las primeras formas de obtención de esencias utilizada por los egipcios para preparar hacer ungüentos perfumados y diversos cosméticos.

Aceites esenciales naturales , sinteticos y artificiales.

Los aceites esenciales naturales son las cadenas bioquímicas específicas de cientos de componentes naturales de cada planta aromática. Estos componentes dan a los aceites esenciales su valor terapéutico, curativo y sus propiedades energéticas.

Hasta ahora ha sido imposible poder reconstruir la compleja combinación de estos componentes de la manera tan precisa que la naturaleza lo hace.

Son doce los componentes básicos que marcan el bouquet aromático de los aceites esenciales y son alrededor de cien sub-componentes conocidos que les dan su valor terapéutico. La reproducción sintética de estos sub-componentes, aunque sea similar en aroma no tienen ningún valor terapéutico. Este es el punto principal para tomarse en consideración cuando se decide aceites esenciales por su valor terapéutico.

Los aceites sintéticos por otra parte, carecen de la fuerza natural de vida que hace que los aceites esenciales sean tan valiosos. Están terapeuticamente


muertos. En nuestra opinión, el usar aceites y fragancias sintéticas es correcto, siempre y cuando: Estemos concientes de lo que estamos comprando y mientras nuestro objetivo sea meramente el olor de la fragancia sintética.

El factor más importante y absolutamente vital, que necesitamos saber acerca del uso de aceites y fragancias creados sintéticamente es: son los peligros y daños que podemos causar a nuestra salud a corto o mediano plazo, por sus dañinas substancias químicas que son usadas en su manufactura. El 95% de los químicos usados en las fragancias son componentes sintéticos derivados del petróleo. Contienen tóxicos cancerígenos y sensibilizadores, capaces de causar cáncer, defectos de nacimiento, desordenes en el sistema nervioso central, enfermedades auto inmunes y reacciones alérgicas.

En los últimos veinte años, las fragancias sintéticas se han convertido en uno de los más peligrosos ingredientes en los cosméticos. Son la causa principal de las alergias en la piel de la sensibilización y de la irritación. Es la causa de ojos llorosos, piel enrojecida, reacciones alérgicas, dificultad para respirar, nauseas, cambios de humor, depresión, letargia, impaciencia, irritabilidad, ira, lagunas mentales, e inhabilidad para concentrarse.

Usos de los extractos esenciales del aceite de eucalipto en la industria farmaceutica.

Los aceites esenciales son sustancias muy apetecidas y de gran valor comercial debido a su difícil obtención y a las diferentes propiedades con las que cuenta cada tipo de planta. Además de su agradable olor, el eucalipto posee variascualidades medicinales, por lo que es empleado como desinflamante, expectorante, analgésico y desinfectante.

El aceite de eucalipto no se debe tomar por vía oral o aplicar a la piel sin antes diluir. Debe ser diluido para que sea seguro de usar. El aceite diluido se toma por vía oral para el dolor y la hinchazón (inflamación) de las membranas mucosas del tracto respiratorio, para la tos, la bronquitis, la sinusitis e inflamación, el asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y para las infecciones respiratorias. También se utiliza como un expectorante para aflojar la tos, como un antiséptico, para reducir la fiebre y en los líquidos que se usan en el vaporizador. Otros usos incluyen el tratamiento de las heridas, las quemaduras, las úlceras y el cáncer.


El aceite de eucalipto diluido se aplica directamente sobre la piel para el dolor y la inflamación de las membranas mucosas del tracto respiratorio, para el dolor en las articulaciones, el herpes genital y la congestión nasal. También se usa como repelente de insectos.

En odontología, el aceite de eucalipto se incluye en productos que se utilizan como solventes y selladores de conductos radiculares.

En los alimentos, las hojas secas de eucalipto se utilizan como agente aromatizante.

En la industria manufacturera, el aceite de eucalipto se usa como fragancia en los perfumes y cosméticos. También se utiliza como un enjuague bucal, como un antiséptico, en linimentos y pomadas, en pastas de dientes, en pastillas para la tos y en pastillas de goma de mascar.

Envasado de los aceites esenciales

Los envases deben ser nuevos o semi - nuevos, limpios y secos, que no hayancontenido ningún producto cuyo residuo pueda alterar la composición y el aroma del aceite esencial.Los envases con capacidad superior a 100 litros, deben estar provistos de rodamientos o de nervaduras para facilitar su manejo.

Para aceites esenciales alimentarios. Deben ser de fierro estañado, o galvanizado,o vidriado, o revestido interiormente de una resina o esmalte inertes, o bien de aluminio con revestimiento interior inerte, o de acero inoxidable.Para los otros aceites esenciales. Igual al anterior y además de cobre estañado o no.


Estos envases de cualquier capacidad y forma deben estar protegidos contra la rotura y la acción de la luz.

Envases de plástico: Cuando sean recipientes de plástico o recubierto interiormente de plástico, deben ser de un material que no altere la composición, aroma y sabor del aceite esencial.

Todos los envases para aceites esenciales deben estar provistos de sellos que garanticen su inviolabilidad y puede ser: marchamo, lacrado, tapa destruible, collar de rotura, etc.

El espacio libre debe ser entre el 2 y 5% del volumen del recipiente.En caso de que el espacio libre sea mayor del 5% debe desplazarse el aire con un gas inerte.

Diagrama de flujo


Fabricacion artesanal de la cerveza.

Introduccion:

La cerveza artesanal es un producto novedoso, a pesar que ya existan decenas deproductores en todo el mundo, este producto sin duda está teniendo un enorme éxito en lagran mayoría de los países, en un principio europeos, pero se ha masificado y ha tenido un éxito trascendental en los países latinoamericanos. Hoy en día se pueden fabricar un sin fín de variedades de cervezas artesanales, esto hace que este producto sea una excelente alternativa, tanto para los bebedores habituales, como para quienes quieren probar nuevos sabores y estilos.En la actualidad existe una búsqueda, no menor, de alimentos más naturales, menos intervenidos, con menores cantidades de preservantes y aditivos, alimentos orgánicos, los que se llaman orgánicos, porque han sido producidos, elaborados y comercializados siguiendo normas técnicas de producción orgánica y ha sido certificado como tal.Como respuesta a estas dos tendencias, queda en evidencia que la creación de una nueva variedad de cerveza artesanal, es una idea interesante. La industria de la cerveza artesanal puede brindar a los consumidores variedad de marcas y estilo, y además un nivel deconocimiento que permita al consumidor a llegar a comprender de cada variedad o estilo de cerveza artesanal.


Aplicación industrial del proceso de fermentación.

La fermentación alcohólica es el proceso por el que los azucares contenidos en el mosto se convierten en alcohol etílico.

Para llevar a cabo este proceso es necesaria la presencia de levaduras, hongos microspcopicos que se encuentran, de forma natural en los hollejos (en la capa de polvillo blanco que recubre las uvas y que se llama "pruina")

El oxígeno es el desencadenante inicial de la fermentación, ya que las levaduras lo van a necesitar en su fase de crecimiento. Sin embargo al final de la fermentación conviene que la presencia de oxígeno sea pequeña para evitar la perdida de etanol y la aparición en su lugar de acético o acetrilo.

El proceso, simplificado, de la fermentación es:


Azucares + levaduras ==> Acohol etílico + CO2 + Calor + Otras sustancias

La fermentación alcohólica es un proceso exotérmico, es decir, se desprende energía en forma de calor. Es necesario controlar este aumento de temperatura ya que si ésta acendisese demasiado (25 - 30º) las levaduras comenzarían a morir deteniendose el proceso fermentativo.

Otro producto resultante de la fermentación es el anhídrido carbónico (CO2) en estado gaseoso, lo que provoca el burbujeo, la ebullición y el aroma característico de una cuba de mosto en fermentación.

Esta ebullición hace que las partes sólidas (hollejos) suban a la superficie del mosto formándose una capa en la parte superior del depósito llamado "sombrero".

Este "sobrero" capa, que dará origen al orujo, protege al mosto de ataques bacterianos y de posibles oxidaciones y, fundamentalmente, cede al mosto gran cantidad de sustancias contenidas en los hollejos, sobre todo, taninos, sustancia colorante gracias a la cual el vino adquiere su color rojizo característico, y aromas y extractos que se encuentran en la piel de la uva.

A lo largo de todo el proceso de fermentación, y en función de las condiciones (cantidad de azucar disponible, temperatura, oxigeno, etc.) cambia el tipo de levadura que predomina pudiéndose distinguir varias fases en la fermentación:

1ª fase (primeras 24 horas), predominan levaduras no esporogeneas, que resisten un grado alcohólico 4-5. Son sensibles al anhídrido sulfuroso.

2ª fase,(2º-4º día), predomina el Sacharomyces cerevisiae que resiste hasta un grado de alcohol entre 8 y 16. En esta fase es cuando se da la máxima capacidad fermentativa


3ª fase, sigue actuando Sacharomyces Cerevisiae junto a Sacharomyces Oviformis. También pueden existir otros microorganismos procedentes principalmente de las bodegas y de los utensilios, suelen ser hongos entre los que destacan Penicillium, Aspergilus, Oidium,...

Otras sustancias generadas en la fermentación son:

- Ácido acético

- Ácido láctico

- Ácido pirúvico y acetaldehido

- Ácido succínico

- Acetoina, Diacetilo y 2-3 Butanodiol (butilenglicol)

- Alcoholes Superiores, Ésteres y Acetatos

- Vinil-Fenoles y Etil-Fenoles

El proceso fermentativo termina cuando ya se han desdoblado prácticamente todos los azúcares y cesa la ebullición.

Que es la fermentación alcoholica. La fermentación alcohólica (o fermentación etílica) es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón, etc.) para obtener como productos finales un alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante de la fermentación alcohólica se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno. Para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación. Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes


completamente carentes de oxígeno (O2), sobre todo durante la reacción química. Por eso se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico. Descubrimiento ancestral La humanidad emplea la fermentación alcohólica desde tiempos inmemoriales para la elaboración de cerveza (empleando cereales) y del vino (empleando el fruto de la vid: la uva en forma de mosto) fundamentalmente. La fermentación alcohólica del vino es muy antigua y ya en la Biblia se hacen numerosas referencias al proceso Fermentación del vino La fermentación del vino es de las más conocidas. Las levaduras responsables de la vinificación son unos hongos microscópicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas (generalmente en una capa en forma de polvo blanco fino que recubre la piel de las uvas (Vitis vinifera) y que se denomina "pruina"). La elaboración del vino pasa por una fermentación alcohólica de la fruta de la vid en recipientes de acero inoxidable en lo que se denomina fermentación tumultuosa debido a la gran ebullición que produce durante un periodo de entre diez y catorce días aproximadamente. Tras esta fermentación 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una fermentación secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el trasiego del vino joven (tal y como puede ser en las botellas de vino). Los vinos blancos fermentan a temperaturas relativamente bajas de 10º-15 °C y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20º-30 °C. A veces se interrumpe voluntariamente la fermentación etílica en el vino por diversas causas: • Una de las más habituales es que haya alcanzado la densidad alcohólica establecida por la ley. • En otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de fermentado mediante la adición de materiales azucarados. Este segundo fenómeno recibe el nombre de chaptalización y está muy regulado en los países productores de vino.

Fermentador (procesos químicos y bíologicos )

Las técnicas de ingeniería genética sin duda permitirán avances espectaculares en la eficiencia y rendimiento en la producción de los más variados productos microbianos. Sin embargo, es necesario recalcar que estos microorganismos, naturales o manipulados genéticamente, deben colocarse en un ambiente favorable tanto para su crecimiento como para la óptima expresión del producto buscado a fin de poder producirlo a nivel industrial. En efecto, el crecimiento microbiano depende tanto del genotipo como del medio ambiente en que éste se desarrolla. Este ambiente controlado y propicio al crecimiento microbiano se logra, ya sea en el laboratorio o en la industria, gracias a un instrumento especial, llamado fermentador.


En los últimos años se han logrado avances significativos en el diseño de los fermentadores así como en el grado de control que se ejerce durante el proceso de fermentación. El fermentador no es más que un instrumento que permite al operador controlar el estado del medio de cultivo, el cual determina el crecimiento y producción de un microorganismo.

Requerimientos fisiológicos del crecimiento microbiano

Para su crecimiento, los microorganismos utilizados en los procesos tecnológicos, requieren estrictas condiciones del medio ambiente, tales como:

Medio acuoso.Todas las reacciones biológicas se realizan en presencia de agua. Esta última es por lo general el principal componente del medio de cultivo. Incluso aquellos microorganismos que crecen en un medio sólido como granos de cereales, pajas a heno, necesitan que estos sustratos estén humedecidos para poder colonizarlos.

Temperatura de crecimiento. Las temperaturas entre las cuales se puede desarrollar una célula microbiana varía entre 10 y 600C. Según el rango de temperatura en el cual el crecimiento es posible podemos distinguir microorganismos sicrófilos (4-25 0C), mesófilos (30-40 0C) y termófilos (40-65 0C y más).

La temperatura del medio de cultivo dentro de un fermentador es medida en forma continua gracias a una termocupla inmersa en él. Esta última está conectada a un sistema de calentamiento-enfriamiento del fermentador, el cual permite mantener la temperatura constante durante toda la operación.

Acidez. El pH de crecimiento de los microorganismos varía entre 3.0 y 8.0. En forma general, las bacterias crecen a pH cercanos a la neutralidad (pH 7.0), con la importante excepción de las bacterias lácticas que resisten pH ácidos. Por el contrario, la mayoría de los hongos filamentosos y levaduras prefieren pH ácidos, de alrededor de 5.0. Esta ácido-tolerancia otorga una ventaja importante a las fermentaciones con hongos, ya que el riesgo de contaminación bacteriana es bajo.


Durante la fermentación, hay producción o consumo de ácido en el medio según el microorganismo, lo cual produce una variación del pH. Este último es detectado gracias a un electrodo inmerso en el medio. Este electrodo acciona dos bombas (una con ácido y otra con álcali) que equilibran constantemente este parámetro.

Presión parcial de oxígeno. Se distinguen dos tipos de microorganismos en función de su requerimiento en oxígeno: Los microorganismos aerobios, para los cuales la disponibilidad del oxígeno es indispensable; y los microorganismos anaerobios, para los cuales el oxígeno es tóxico. Existen, por último, algunos microorganismos capaces de adaptar su metabolismo a las condiciones de oxigenación imperantes en el medio y que son por lo tanto aerobios facultativos (éste es el caso de Escherichia coli y Saccharomyces cerevisae, entre otros).

La fermentación aerobia es hasta hoy la más utilizada ya que el crecimiento es mucho más rápido en aerobiosis que en anaerobiosis. Sin embargo, los microorganismos anaerobios son capaces de sintetizar una serie de compuestos únicos (metano, etanol, solventes, etc), lo que ha provocado un nuevo interés en su cultivo y estudio, en particular para la industria química. Por otra parte es necesario mencionar dos limitantes que presentan las fermentaciones aerobias:

a) Muy baja solubilidad del oxígeno en el agua, lo que hace necesario airear y agitar fuertemente el medio de cultivo.

b) Producción elevada de calor que debe ser constantemente removida a fin de mantener estable la temperatura.

Las concentraciones de oxígeno y CO2 disueltos en el medio son controladas por sondas de O2 y CO2, respectivamente.

Nutrientes requeridos para el crecimiento de microorganismos


En primer lugar, el microorganismo requerirá de una fuente de carbono de la cual extraer la energía necesaria para su metabolismo. Las fuentes de carbono más comunes son los hidratos de carbono, tales como almidón y azúcares.

Durante los años sesenta, algunos hidrocarburos derivados del petróleo fueron intensamente estudiados como fuentes de carbono de bajo costo. Esta situación cambió radicalmente en la década del 70, debido al alza del precio del petróleo y hoy en día, por el contrario, se investiga la conversión biológica de hidratos de carbono en combustibles. En la búsqueda de nuevas fuentes de carbono, se está estudiando, desde hace poco, la utilización de recursos lignocelulósicos (pajas de cereales, árboles y sus residuos, etc.), principal fuente de biomasa renovable (capítulo 4).

Muchas de estas fuentes de carbono requieren un pretratamiento previo a su utilización; es el caso, por ejemplo, del almidón que debe ser cocido e hidrolizado hasta glucosa antes de ser trasformado en etanol por los microorganismos que realizan esta transformación. Es también el caso de la celulosa y de los substratos lignocelulósicos en general, los cuales necesitan drásticos tratamientos físicos y/o químicos antes de ser utilizables con este fin.

Otros nutrientes que son necesarios en cantidades importantes para el crecimiento microbiano son el nitrógeno, el fósforo y el azufre. Estos elementos son incorporados en las moléculas estructurales y funcionales de la célula. El nitrógeno, en particular, debe ser provisto en proporciones variables bajo la forma de nitrógeno proteico obtenidos a partir de subproductos de la industria del maíz, extracto de levadura u otros, y no proteico (sales de amonio, urea, etc.). Los otros dos elementos son entregados como sales de fosfato y sulfato, respectivamente.

Por último, una serie de micronutrientes (vitaminas, hierro, cobalto, cobre, zinc, etc.), deben ser suministrados al medio.


La determinación de varios de estos nutrientes en forma continua durante la fermentación permitirá en un futuro próximo espectaculares avances en el control de los procesos. Esto ha sido posible gracias al reciente desarrollo de sensores o electrodos biológicos (enzimáticos y microbianos). Esta tecnología, novedosa y específica, promete un gran desarrollo en un futuro próximo, ya que tiene grandes ventajas en materia de análisis, tales como respuesta rápida, aplicación en muestras coloreadas, uso repetido de los biocatalizadores, etc. El principal problema para su puesta en operación es la dificultad de esterilizar el biosensor sin inactivarlo.

Tipos de fermentadores

Un fermentador es un recipiente de vidrio o acero inoxidable si el uso es farmacéutico, o de material menos noble, como acero al carbono, en el caso de aplicaciones menos exigentes en pureza. Por lo general, el reservorio tiene una altura 2.5 a 4 veces superior a su diámetro, y en función de la aplicación, su volumen varía entre 1000-10 000 lt en el caso de un producto farmacéutico, a 1500000 lt, y más en el caso de la producción de microorganismos como fuente de proteína animal.

El diseño de un fermentador, aparte de asegurar que la operación sé desempeñe en forma aséptica, debe responder a tres requisitos principales: Mezcla adecuada, buena trasferencia del oxígeno del aire al microorganismo y remoción del calor. Este último imperativo explica que, a pesar de las bajas temperaturas a que operan los procesos biológicos con respecto a la catálisis química; sea necesario considerar superficies importantes de intercambio térmico dentro del fermentador para mantener la temperatura de crecimiento. Esto explica también en parte el interés que presentan los microorganismos termófilos, capaces de trabajar a temperaturas más elevadas que otros microorganismos, lo cual reduce por una parte los problemas de remoción de calor durante la fermentación y, por otra parte, los riesgos de contaminación por los microorganismos mesófilos.


En forma general existen tres tipos principales de fermentadores para cultivos aeróbicos :

1) Estanques aireados agitados. Estos son los más tradicionales y tuvieron un gran desarrollo durante los años 50 y se usan para la producción de antibióticos como la penicilina a escala industrial. El diseño implementado en aquella época se ha mantenido hasta hoy, a pesar que se han efectuado varias modificaciones importantes, en particular en el sistema de agitación.

El fermentador agitado consiste en un cilindro vertical que posee varios deflectores para prevenir la formación de un torbellino durante la agitación. El aire estéril penetra por la base del reservorio, a través de un distribuidor circular. El eje vertical lleva una o varias hélices en función de la relación altura/diámetro. En los últimos veinte años, varias compañías han modificado los agitadores de sus fermentadores, con el fin de disminuir los gastos en energía de agitación.

A pesar de que este modelo de fermentador no es el más económico de instalar ni de operar, sigue siendo el más corrientemente utilizado desde los últimos treinta años. La razón de su éxito reside en su gran versatilidad para ser usado a cualquier escala de producción y para un gran número de procesos sin modificaciones del diseño. Por lo tanto, los costos relativamente elevados de inversión y operación se encuentran compensados por su flexibilidad.

2) Reactores tubulares (Air-1ift). Se trata de un reactor en forma de torre o columna, en el cual el aire es introducido en la base del tubo, y la ascensión de las burbujas de aire constituye el único tipo de agitación existente.

A pesar de que el modelo agitado permite concentraciones superiores de biomasa, el fermentador tubular, por su simplicidad y costos inferiores de energía, mantención e instalación, es preferido en algunos procesos al anterior. Estos fermentadores son utilizados en la producción de cerveza, vinagre y ácido cítrico.


3)< Estanques a recirculación. Todos los fermentadores de este tipo tienen en común el flujo del medio de cultivo en una dirección definida. Esto se ha logrado gracias a la incorporación de tubos de aspiración en el diseño, lo cual permite una recirculación interna del fluido, o por el uso de un conducto de recirculación, el que permite una recirculación externa.

La fuerza motora se desarrolla por el efecto de ascensión de las burbujas de aire (air lift) o por un sistema de flujo hidrodinámico. Existe gran polémica sobre las virtudes de este tipo de sistema, el cual para muchos, es tan eficiente a más que el tanque agitado con respecto a la trasferencia de masa, y con una economía sustancial de energía.

Este sistema es usado, por ejemplo, por la compañía ICI (Imperial Chemical Industries), de Inglaterra, para producir proteína unicelular (ver capítulo 4) en un fermentador de 1.500.000 lt. Este tipo de fermentadores ha producido un interés creciente por la reducción en los costos de producción. Sin embargo, no se conocen bien aún los problemas en la síntesis de un producto que pueden derivar de las fluctuaciones ambientales a las que es sometido un microorganismo en este tipo de fermentadores por la falta de agitación. Por lo tanto, el desarrollo de la investigación en este sentido es indispensable.

Etapas para la obtención de un producto microbiano

La secuencia de etapas envueltas en la obtención de un producto o de células enteras, por fermentación, son las siguientes:

a) Producción del biocatalizador (célula o enzima) o starter. EL costo de los catalizadores que hay que agregar puede ser elevado, en particular cuando se trata de enzimas purificadas. En efecto, en este último caso, el costo de muchas de ellas es tal, que el proceso solo es económico si éstas pueden ser utilizadas varias veces. Por lo tanto, durante los últimos días se han realizado grandes esfuerzos por recuperar la mayor cantidad de catalizador de cada ciclo.


Una forma de realizar este objetivo es reciclar las células microbianas a las enzimas. Esto resulta muy difícil de operar con las enzimas y provoca a menudo lesiones en las células y contaminación con organismos foráneos del reactor.

Otra manera de reducir las pérdidas del catalizador, es manteniéndolo dentro del fermentador, inmovilizado. Esto se logra gracias a la transformación de la enzima soluble o de la célula microbiana, en una nueva forma de catalizador, una forma fija sobre un soporte sólido (figura 3).

El primer método de inmovilización que fue desarrollado y el más simple, es la adsorción: Las enzimas o células se adhieren por atracción física a la superficie de un material inerte como celulosa, carbón, arcilla, entre otros. Una unión más estrecha y estable puede resultar de la formación de un enlace químico, covalente, entre el catalizador y el soporte. Este último puede ser de celulosa, perlas de vidrio, plásticos o polímeros sintéticos. En estos dos tipos de inmovilización, el soporte se encuentra bajo la forma de partículas de pequeño tamaño lo que permite una gran superficie de contacto entre el sustrato y el catalizador. Un tercer tipo de inmovilización consiste en atrapar el catalizador en una matriz formada por un polímero como almidón, sílica u otros. Otro tipo de atrapamiento es la microencapsulación. Esta consiste en encerrar el biocatalizador en una cápsula de un diámetro muy pequeño, del orden de los 100 micrones. La cápsula funciona como una membrana semi-permeable: deja pasar las pequeñas moléculas de sustrato y producto libremente, pero retiene las más grandes (enzimas o células).

Estos biocatalizadores inmovilizados, pueden tener varias formas (cilindros, hojas, partículas, etc.) y han sido utilizados en todo tipo de reactores.

Las potencialidades de la inmovilización de enzimas y en particular de células enteras son considerables, ya que se ha demostrado que no sólo se puede reutilizar el biocatalizador, sino que, muchas veces, los rendimientos y la vida media de éste aumentan en forma significativa. Sin embargo, muchos problemas deberán ser resueltos, como la elección del mejor soporte, asegurar


un control adecuada del pH, suplementar adecuadamente con oxígeno en los casos que sea necesario, etc., para asegurar el óptimo funcionamiento de estos biocatalizadores.

b) Preparación del medio de cultivo (pretratamiento de la materia prima, adición de nutrientes, ajuste de pH).

c) Esterilización del medio de cultivo. Para evitar la contaminación del medio por microorganismos indeseables, es necesario esterilizarlo y mantener condiciones asépticas durante la fermentación (aireación estéril, adición de nutrientes estériles, etc.). Esto se debe a que la mayoría de los productas biológicos obtenidos hasta hoy son producidos en cultivo puro, es decir, por un solo microorganismo. La contaminación de este cultivo por otros microorganismos puede resultar en la destrucción del catalizador, en su inhibición o en la destrucción del producto. Por último, pueden introducirse sustancias tóxicas difíciles de separar del producto que nos interesa (como en el caso de un antibiótico, por ejemplo).

d) Síntesis del producto. En función del producto y del catalizador empleado se determina la modalidad de funcionamiento del fermentador: Continua a discontinua.

En los procesos discontinuos o tipo batch, el aporte de nutrientes es único, el tiempo de fermentación es limitado y el producto es recuperado íntegramente al final de la fermentación por vaciado de la cuba del fermentador. Este método es actualmente el más utilizado para los productos que necesitan condiciones de esterilidad muy estrictas.

En los procesos continuos, en cambio, el aporte de nutrientes es renovado regularmente y el producto es removido al mismo tiempo. Este tipo de procesos presenta varias ventajas con respecto a los procesos discontinuos. Así, por ejemplo, los volúmenes de producción por unidad instalada son muy superiores en un sistema continuo. Por otra parte, el catalizador no es eliminado en este tipo de proceso, lo cual permite economías sustanciales, ya


que se considera que el precio del biocatalizador es, por lo menos, igual al de los nutrientes empleados en su crecimiento. Por último y sobre todo, este tipo de cultivo abierto permite una versatilidad inherente de operación, en el cual todos los parámetros (concentración microbiana velocidad de crecimiento, concentración de sustratos y productos) pueden ser controlados indefinidamente.

Existen dos tipos principales de fermentadores continuos: El quemostato, en el cual el crecimiento está controlado por uno o más sustratos que son limitantes, y el turbidostato, que opera a tasas máximas de crecimiento, gracias al ajuste del flujo de nutrientes a una velocidad tal que el crecimiento no se encuentre en ningún momento limitado por ningún sustrato.

La máxima velocidad de crecimiento de un microorganismo es el resultado de las características inherentes de éste, más que la consecuencia de la disponibilidad de nutrientes. En las mejores condiciones, el crecimiento es exponencial. Una disminución en la velocidad de crecimiento puede operarse limitando la disponibilidad de cualquier nutriente esencial. En esta nueva situación el crecimiento se encuentra desequilibrado y los nutrientes divergen hacia otras rutas metabólicas que no son aparentemente indispensables para el crecimiento. Aquellos metabolitos que son producidos cuando el microorganismo se encuentra en fase exponencial de crecimiento, se llaman primarios (ácido cítrico, aminoácidos, alcoholes, etc.), por oposición a los metabolitos secundarios (vitaminas, antibióticos, etc.), los cuales son sintetizados en condiciones de crecimiento sub-óptimas. El tipo de metabolito secundario que será sintetizado dependerá del microorganismo involucrado y del nutriente limitante en el medio de cultivo (carbono, nitrógeno, fósforo, azufre, etc.).

Según el tipo de metabolito requerido, la estrategia de fermentación a seguir deberá en primer lugar tomar en cuenta en qué momento del crecimiento éste se expresa. Así, por ejemplo, en el caso de un metabolito secundario, muchas veces convendrá utilizar un sistema doble de fermentación. En el primer recipiente, Se hará crecer el microorganismo en condiciones óptimas a fin de obtener el máximo de biomasa microbiana. Luego, esta biomasa se trasladará al segundo recipiente donde la limitación de un nutriente particular permitirá la síntesis del metabolito. Este sistema permite también el óptimo


aprovechamiento de la materia prima utilizada, la cual sería de otra manera en gran parte desperdiciada.

e) Separación del medio y del catalizador. El producto puede encontrarse dentro de la célula (producto intracelular), como en el caso de la vitamina B12 o la enzima glucosa isomerasa, por ejemplo; también es la situación de los productos obtenidos por transformación genética en Escherichia coli.. O bien puede ser liberado al medio de cultivo (extracelular), como es el caso de la penicilina, amilasa, aminoácidos y otros.

f) Purificación del producto. Si el producto es extracelular, es decir, es excretado al medio por la bacteria, se encontrará relativamente puro, pero diluido en un gran volumen de agua. Si es intracelular (no excretado al medio) estará mezclado con todos los constituyentes celulares y habrá que separarlo de ellos.

En el caso de E. coli, por ejemplo, los productos son intracelulares. En primer término hay que concentrar las bacterias, lo que se logra por filtración o centrifugación.

Para obtener el producto, hay que romper las bacterias, quedando éste mezclado con todos los constituyentes celulares. Para separarlo se utilizan diversos métodos, tales como precipitación con sales o alcohol y/o técnicas cromatográficas, (que separan las moléculas de acuerdo a tamaño, carga eléctrica o por su afinidad por algún reactivo químico).

En cada caso, hay que adaptar las diversas alterativas de purificación y extracción. Dentro de estos procesos, especialmente para los productos de alto valor comercial, los anticuerpos monoclonales están comenzando a ser de gran utilidad (ver capítulo 12). Ella se debe a su tremenda especificidad y sensibilidad. Sin embargo, paradojalmente, esta última propiedad trae problemas en el caso de productos lábiles, ya que la separación final del complejo antígeno-anticuerpo es difícil de romper y requiere de tratamientos drásticos y muchas veces denaturantes.


Fermentación con microorganismos recombinantes

Las técnicas de recombinación de DNA, están permitiendo lograr microorganismos que produzcan las sustancias que se desean, de acuerdo a como hayan sido programadas. El cultivar estas bacterias modificadas en reactores industriales agregan problemas que es necesario considerar. El DNA que se les introduce es extraño a ellas. Al crecer y multiplicarse la bacteria, tiende a eliminar el plasmidio, volviendo así a su condición natural.

Los reactores que deben usarse en estos casos tendrán que tener algunas modificaciones para impedir esta inestabilidad del plasmidio. Cuando se preparan los plasmidios para introducirlos en las bacterias, se agrega un trozo extra de DNA, lo que permitirá la expresión del gen deseado sólo a altas temperaturas. Esto significa que el reactor tiene que tener dos compartimentos: uno a baja temperatura, en que las bacterias puedan crecer y desarrollarse óptimamente sin expresar el plasmidio. Cuando se logra un número suficiente de bacterias, se pasan a un segundo reactor, con mayor temperatura, y allí se activa y transcribe el plasmidio.

El trabajar con microorganismos recombinantes, que son más delicados, requiere también de adaptaciones en los reactores. La mayor parte de las industrias de fermentación tienen, por ejemplo, agitadores convencionales y probablemente sea conveniente modificarlos. De igual forma, el volumen de los fermentadores tendrá que ser menor, para permitir una mayor versatilidad.

Sin lugar a dudas, trabajar con microorganismos recombinantes, tiene muchos problemas que aún no han sido resueltos y que requieren de mayor investigación. El proceso de clonación de un microorganismo, es relativamente sencillo, pero de allí a la producción industrial en fermentadores, hay un largo camino que recorrer. La verdad sea dicha que en esta etapa está uno de los mayores obstáculos para el desarrollo de la biotecnología. Todavía falta mucho


que conocer acerca de la fisiología de los microorganismos y su respuesta cuando se introducen genes extraños.

Por ejemplo, la mayoría de las proteínas humanas son glicosiladas (contienen ligada a la parte proteica, residuos de carbohidratos). No se sabe si esta glicosilación es importante para la actividad biológica de la proteína. La que sí se sabe, es que ni E. coli, ni ninguna otra bacteria puede hacer esta glicosilación. Por eso ahora se buscan otras alternativas, como levaduras u hongos filamentosos capaces de glicosilar las proteínas y que, además, tienen la ventaja que pueden secretar al medio la proteína que producen.

En todo caso, las investigaciones siguen avanzando y se siguen produciendo innovaciones, no todas divulgadas a causa del secreto industrial. Por ejemplo, Gene Link, una compañía australiana, está estudiando el efecto de irradiar microorganismos con pequeñas dosis de rayos gama, con el fin de destruir el DNA de las bacterias, dejando indemne el plasmidio. Este produciría solamente la proteína codificada por él.

En todo caso, los problemas que se han ido presentando, no parecen insalvables, y nuevas investigaciones harán que el proceso productivo sea más seguro, eficiente y económico.


Levaduras en el proceso de fermentación.

Las levaduras se han definido como hongos microscópicos, unicelulares, la mayoría se multiplican por gemación y algunas por escisión. Este grupo de microorganismos comprende alrededor de 60 géneros y unas 500 especies. Históricamente, los estudios sobre microbiología enológica se han centrado en las levaduras pertenecientes al género Saccharomyces, que son las responsables de la fermentación alcohólica. Anteriormente se creía que sólo ellas participaban en el proceso de producción de alcohol, sin embargo, las diferentes levaduras no-Saccharomyces, especialmente durante la fase inicial de la fermentación, pueden influir en las propiedades organolépticas de las bebidas alcohólicas. El papel de las levaduras como agentes fermentadores no fue reconocido sino hasta 1856 por Luis Pasteur. Las teorías científicas de esa época reconocían la presencia de éstas en la fermentación alcohólica, pero eran consideradas como compuestos químicos complejos, sin vida. Esta era la teoría mecanística liderada por los químicos alemanes von Liebig y Wöhler. Luis Pasteur, propuso la teoría vitalística y demostró que las células viables de levaduras causan fermentación en condiciones anaerobias; durante la cual el azúcar presente en el jugo es convertido principalmente en etanol y CO2


Las levaduras son los agentes de la fermentación y se encuentran naturalmente en la superficie de las plantas, el suelo es su principal hábitat encontrándose en invierno en la capa superficial de la tierra. En verano, por medio de los insectos, polvo y animales, son transportados hasta el fruto, por lo que su distribución se produce al azar. Existe un gran número de especies que se diferencian por su aspecto, sus propiedades, sus formas de reproducción y por la forma en la que transforman el azúcar. Las levaduras del vino pertenecen a varios géneros, cada uno dividido en especies. Las especies más extendidas son Saccharomyces ellipsoideus, Kloeckera apiculata y Hanseniaspora uvarum, las cuales representan por sí solas el 90% de las levaduras utilizadas para la fermentación del vino. Como todos los seres vivos, tienen necesidades precisas en lo que se refiere a nutrición y al medio en que viven. Son muy sensibles a la temperatura, necesitan una alimentación apropiada rica en azúcares, elementos minerales y sustancias nitrogenadas, tienen ciclos reproductivos cortos, lo que hace que el inicio de la fermentación sea tan rápido, pero así como se multiplican, pueden morir por la falta o el exceso de las variables mencionadas

El proceso de fermentación es producido por acción de las enzimas cambios químicos en las sustancias orgánica.

Este proceso es el que se utiliza principalmente para la elaboración de los distintos tipos de cervezas y para el proceso de elaboración de los distintos vinos

en el caso de las cervezas, el ciclo de fermentación depende del lugar donde esta se produzca, variando para los casos del tipo fabricado en Alemania, Belgica, Inglaterra, Estados Unidos, Brasil o el pais de origen que fuera.

En estos casos se divide comunmente el proceso en tres etapas. La primera de molienda, la segunda de hervor y la tercera de fermentación. Aunque al proceso completo se le conozca como fermentación, esto se debe a las diferencias entre las distintas hablas y lenguas. En inglés este proceso es mejor diferenciado para cervezas como Brew y para vinos como fermentation que es como es reconocido en lengua hispana.

El tipo de fermentación alcohólica de la cerveza es en donde la acción de la cimasa segregada por la levadura convierte los azúcares simples, como la glucosa y la fructosa, en alcohol etílico y dióxido de carbono.

En detalle, la diastasa, la cimasa, la invertasa y el almidón se descomponen en azúcares complejos, luego en azúcares simples y finalmente en alcohol.


Generalmente, la fermentación produce la descomposición de sustancias orgánicas complejas en otras simples, gracias a una acción catalizada.

Proceso de pasteurizacion.

Cuando compramos alimentos lácteos, en el envase generalmente dice que son pasteurizados, pero pocas personas saben de qué se trata este proceso y cuál es su función.

La pasteurización, es un proceso al que son sometidos ciertos líquidos como la leche, para eliminar agentes patógenos que podrían enfermar a las personas al consumirlos. Gracias a su uso, las infecciones e intoxicaciones alimentarias cada vez son menores. Este procedimiento, cuyo nombre proviene justamente de su creador, Louis Pasteur, se basa en someter a los líquidos a altas temperaturas durante un periodo de tiempo determinado. Puede sonar simple, pero se trata de un cálculo complejo, ya que si no se hace de forma correcta no sólo quedan agentes infecciosos, sino los alimentos podrían perder parte de sus propiedades. Existen tres métodos de pasteurización que se aplican actualmente y se diferencian tanto por la temperatura utilizada, como también por el tiempo y forma de proceso industrial en que se usa.


VAT: Consiste en calentar los líquidos hasta una temperatura de aproximadamente 63 Cº y luego dejarla enfriar durante 30 minutos dentro del mismo recipiente. Al terminar, se les envasa de inmediato para prevenir contaminación.

HTST: Los líquidos se calientan rápidamente a entre 71 Cº y 89 Cº, dependiendo de su tipo, por sólo 15 segundos. Es el más utilizado por la industria, ya que es rápido y se puede trabajar con grandes volúmenes.

UHT: También conocido como la ultra pasteurización, consiste en someter a los líquidos a a una temperatura de 137 Cº por sólo 2 segundos, para luego enfriarla rápidamente.

La UHT tiene una variante conocida como aséptica, donde las temperaturas pueden llegar a los 150 Cº por 4 segundos, para luego esperar que se enfríe a temperatura ambiente.

El método que se utiliza, depende del tipo de líquido con que se trabaja, aunque el VAT ya casi no se usa.

Mosto y lúpulo.

El mosto de cerveza es la harina molida de la malta. En la elaboración de la cerveza es el líquido que se aromatiza con lúpulo para ser infusionado y posteriormente fermentado en las cubas.1 El mosto se denomina así por su sabor dulce. Se emplea en la elaboración de los whiskies. Su contenido en azúcares es precisamente metabolizado por las levaduras para generar el alcohol de la bebida.


El lúpulo es un ingrediente esencial para la elaboración de la cerveza. De sus flores convenientemente secadas, se extrae la lupulina, un elemento esencial que aporta el sabor amargo y el aroma característicos de la cerveza. Además, el lúpulo hace que la espuma de la cerveza sea más estable, ayuda a conservar su frescor y le confiere otras propiedades. En las flores de las plantas femeninas del lúpulo, bajo sus hojas exteriores o bracteólas hay unas glándulas que contienen la lupulina, que es quien aporta a la cerveza el sabor amargo y los aromas. Las plantas masculinas del lúpulo son desechadas para evitar que polinicen a las femeninas, lo que haría que las flores, también llamadas piñas o motas se llenasen de semillas.


Diagrama de flujo


Alcoholes

Introduccion:

El verdadero origen del alcohol tiene una historia mucho más larga que la humanidad; este elixir que nos hace más libres, alegres y jocosos, se fundamenta en algo que lleva mucho más tiempo en el planeta que nosotros, un organismo unicelular llamado levadura.

Años atrás en China, se encontró una jarra que data del 7000 a.C que al parecer contuvo una bebida alcohólica hecha a base de arroz, miel y frutas. Egipto tiene las primeras evidencias del proceso del vino como lo conocemos ahora, se trata de unos pictogramas dedicados a Osiris que datan d el 4000 a.C. Los sumerios, más o menos en el mismo tiempo que los egipcios, tenían a una deidad llamada Ninkasi, a la cual le dedicaban poemas y bebidas fermentadas de granos y frutas. En Babilonia la bebida por excelencia era la cerveza y los registros son del 2700 a.C. Finalmente, los griegos comenzaron a producir vino desde el 2000 a.C, y con los años se convirtió en la bebida preferida por los que podían pagarla.

Al otro lado del mar, en la época precolombina se hacía pulque, un fermentado de jugo dulce de agaves; balché, bebida que los mayas preparaban mezclando miel con la corteza del árbol Lonchocarpus violaceus, y la dedicaban a su dios Acan; tepache, hecho de piña y una especie de melaza; cierto tipo de tejuino, bebida ligeramente fermentada a base de maíz; chicha, del mismo calibre que el tejuino pero en Perú, y seguramente otras más que no han quedado registradas en la historia.


¿Qué son los alcoholes?

Los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen un grupo hidróxilo (-OH), que se encuentra unido a una cadena hidrocarbonada a través de un enlace covalente a un átomo de carbono con hibridación sp3, mientras que los compuestos que poseen un grupo hidróxilo unido a uno de los átomos de carbono de un doble enlace se conocen como enoles, y los compuestos que contienen un grupo hidróxilo unido a un anillo de benceno se llaman fenoles

La fórmula química del alcohol etílico es CH3-CH2-OH. Este compuesto se utiliza para preparar las bebidas alcohólicas, las cuales, en muchas oportunidades, también son conocidas simplemente como alcohol

Propiedades fisicas y químicas de los alcoholes.

Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol esta compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.

El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.

Solubilidad:

Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre las moléculas de alcohol. Los puentes de hidrógeno se forman


cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.

A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo (–OH), polar, constituye una parte relativamente pequeña en comparación con la porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.

Punto de Ebullición: Los puntos de ebullición de los alcoholes también son influenciados por la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes de hidrógeno. Los grupos OH presentes en un alcohol hacen que su punto de ebullición sea más alto que el de los hidrocarburos de su mismo peso molecular. En los alcoholes el punto de ebullición aumenta con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las ramificaciones.

El punto de fusión aumenta a medida que aumenta la cantidad de carbonos.


Densidad: La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus ramificaciones. Es así que los alcoholes alifáticos son menos densos que el agua mientras que los alcoholes aromáticos y los alcoholes con múltiples moléculas de –OH, denominados polioles, son más densos.

Propiedades Químicas:

Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.

La estructura del alcohol está relacionada con su acidez. Los alcoholes, según su estructura pueden clasificarse como metanol, el cual presenta un sólo carbono, alcoholes primarios, secundarios y terciarios que presentan dos o más moléculas de carbono.


Debido a que en el metanol y en los alcoholes primarios el hidrógeno está menos firmemente unido al oxígeno, la salida de los protones de la molécula es más fácil por lo que la acidez será mayor en el metanol y el alcohol primario.

Deshidratación: la deshidratación de los alcoholes se considera una reacción de eliminación, donde el alcohol pierde su grupo –OH para dar origen a un alqueno. Aquí se pone de manifiesto el carácter básico de los alcoholes. La reacción ocurre en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) en presencia de calor.

La deshidratación es posible ya que el alcohol acepta un protón del ácido, para formar el alcohol protonado o ión alquil hidronio.

El alcohol protonado pierde una molécula de agua y forma un ión alquil-carbonio:

El ión alquil-carbonio pierde un protón lo que regenera la molécula de ácido sulfúrico y se establece el doble enlace de la molécula a la cual está dando origen el alcohol.

El calentamiento de un alcohol en presencia de ácido sulfúrico a temperaturas inferiores a las necesarias para obtener alquenos producirá otros compuestos como éteres y ésteres.

Método de obtención industrial del alcohol.

Obtención de alcoholes: al igual que a partir de los alcoholes se pueden obtener otros compuestos, los alcoholes pueden ser obtenidos a partir de hidratación o hidroboración – oxidación de alquenos, o mediante hidrólisis de halogenuros de alquilo. Para la obtención de alcoholes por hidratación de alquenos se utiliza el ácido sulfúrico y el calor.


La hidroboración: (adición de borano R3B) de alqueno en presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) en medio alcalino da origen a un alcohol.

La hidrólisis: de halogenuros de alquilo o aralquilo se produce en presencia de agua y hidróxidos fuertes que reaccionan para formar alcoholes.

En la industria la producción de alcoholes se realiza a través de diversas reacciones como las ya mencionadas, sin embargo se busca que éstas sean rentables para proporcionar la máxima cantidad de producto al menor costo. Entre las técnicas utilizadas por la industria para la producción de alcoholes se encuentra la fermentación donde la producción de ácido butírico a partir de compuestos azucarados por acción de bacterias como el Clostridium butycum dan origen al butanol e isopropanol. Para la producción de alcoholes superiores en la industria la fermentación permite la producción de alcoholes isoamílico, isobutílico y n-propílico a partir de aminoácidos. Es así como la industria utiliza los procesos metabólicos de ciertas bacterias para producir alcoholes.

Clasificacion de los alcoholes.

Los alcoholes se clasifican en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo del carbono funcional al que se una el grupo hidroxilo.


Alcohol primario: se utiliza la Piridina (Py) para detener la reacción en el aldehído Cr03 / H+ se denomina reactivo de Jones, y se obtiene un ácido carboxílico.

Alcohol secundario: se obtiene una cetona + agua.

Alcohol terciario: si bien se resisten a ser oxidados con oxidantes suaves, si se utiliza uno enérgico como lo es el permanganato de potasio, los alcoholes terciarios se oxidan dando como productos una cetona con un número menos de átomos de carbono, y se libera metano.

Y a su vez los alcoholes se pueden clasificar según el número de grupos hidroxilos que contenga el compuesto:

- Monoalcohol o Monol: Son alcoholes que tienen un solo grupo hidroxilo (–OH), y son aquellos que pueden clasificarse como alcoholes primarios, secundarios y terciarios.


Polialcoholes: Son compuestos que tienen dos o más grupos hidroxilos (–OH).

Usos del alcohol en la vida cotidiana.

EL METANOL: Es muy toxico, su ingestión puede causar ceguera y hasta la muerte. Es un combustible de alto rendimiento por lo que se lo usa como combustible de autos de carreras.Pero como combustible es menos conocido que el etanol debido a sus altos costos.

EL ETANOL: Es un líquido muy volátil y constituye la materia prima de numerosas industrias de licores,perfumes,cosmèticos y jarabes .También se usa como combustible y desinfectante .

EL PROPANOL: Se utiliza como un antiséptico aún más eficaz que el alcohol etílico; su uso mas común es en forma de quita esmalte o removedor .Disolvente para lacas, resinas, revestimientos y ceras. También para la fabricación de líquido de frenos, ácido propiónico y plastificadores.

Efecto del alcohol en el cuerpo humano.

Inhalación: Irrita las mucosas nasales y oculares. Produce asfixia, vértigo, tos, dolor de cabeza, náuseas, vómito, transtornos oculares, convulsiones e inconsciencia.

Ingestión: Disturbios visuales, dolor abdominal, diarrea, vómito, inconciencia. En casos graves: coma, paro respiratorio, ceguera, convulsiones, acidosis metabólica severa y muerte

Piel. Se absorbe por la piel presentando efectos iguales a la inhalación. Produce resequedad, enrojecimiento y dolor.

Ojos: Irritación, dolor, lagrimeo, sensación de quemadura y visión borrosa

Efectos cronicos: Su eliminación del cuerpo es lenta. Produce ceguera, acidosis metabólica,


afecta el corazón y el sistema nervioso central, en especial el nervio óptico,

conduce a dolores de cabeza persistentes y visión borrosa. Los efectos crónicos

de sobrexposición pueden incluir daños a los riñones y el hígado. La exposición

repetida o prolongada en contacto con la piel conduce a dermatitis.

Normas de seguridad para el uso del alcohol.

Precauciones para evitar incendio y/o explosión:

Mantener alejado de cualquier fuente de ignición y calor. Proveer buena ventilación al nivel del piso en los sitios de trabajo. Evitar el contacto con materiales incompatibles. Conectar a tierra los contenedores para evitar descargas electrostáticas. Los equipos eléctricos, de iluminación y ventilacióndeben ser a prueba de explosión.

Procedimientos en caso de incendio y/o explosión:

Evacuar o aíslar el área de peligro. Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubícarse a favor del viento. Usar equipo de protección personal. Retirar los contenedores expuestos si puede hacerlo sin riesgo, en caso contrario, enfríelos aplicando agua en forma de rocío desde una distancia segura.No introduzcir agua a los contenedores.

Agentes extintores del fuego:El agua puede ser inefectiva. Use polvo (BC y ABC), espuma para alcohol, dióxido de carbono.

EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL/CONTROL EXPOSICION

Uso Normal: Respirador con filtro para vapores orgánicos, monogafas, guantes de caucho o neopreno, delantal de caucho.

Control de Emergencias:

Equipo de respiración autónomo (SCBA) y traje de neopreno, guantes de caucho o neopreno, botas de caucho.

Controles de Ingeniería:

Ventilación local y general, para asegurar que la concentración no exceda los límites de exposición ocupacional. Control exhaustivo de las condiciones de


proceso. Debe disponerse de duchas y estaciones lavaojos.


aceites esenciales, cerveza artesanal y alcoholes

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