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II. RESUMEN
El Texto “Tratamiento de Aguas y Elaboración de Bebidas” contiene información
relacionada al conocimiento del agua, propiedades físico químicas, tratamientos
primarios que se realiza con fines de potabilidad y su posterior utilización en la industria
de bebidas. Así mismo desarrolla lo concerniente a tecnologías aplicadas en la
elaboración de bebidas no alcohólicas y alcohólicas a partir de diversas materias primas
vegetales: semillas, frutos, raíces, hojas y tallos.
El presente trabajo de investigación consistió en la elaboración del texto Tratamiento de
Aguas y Elaboración de Bebidas, que se desarrolla en siete capítulos, siendo la
temática. Capítulo I: El agua. Capítulo II: Tratamientos primarios del agua. Capítulo III:
Bebidas refrescantes y carbonatadas. Capítulo IV: Bebidas funcionales. Capítulo V:
Tecnología del té, café y cacao. Capítulo VI: Tecnología de bebidas alcohólicas
fermentadas. Capítulo VII: Tecnología de bebidas alcohólicas destiladas.
En la elaboración del texto, se utilizó referencias bibliográficas básica, intermedia y
avanzada: libros, revistas especializadas, artículos de investigación, folletos, normas
técnicas, nacionales e internacionales.
El texto está dirigido en especial a los alumnos de la Escuela Profesional de Ingeniería
de Alimentos de la Universidad Nacional del Callao.
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III. INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.
a) Descripción y análisis del tema.
La tecnología del tratamiento de aguas, es un tema de suma
importancia porque su disponibilidad para su consumo por el
hombre se debe dar en condiciones de calidad y oportunidad. Si
bien es cierto existen diversas fuentes de agua en la naturaleza, es
más frecuente el mayor nivel de contaminación en ellas, se
requiere de un tratamiento para su consumo, el desarrollo de
diversas técnicas, equipos, instalaciones y mano de obra
especializada.
No podemos estar al margen del avance de la tecnología. Las
técnicas de tratamiento de aguas, que en el pasado eran
complejas, dificultosas y onerosas, hoy e día son bastante rápidas
y eficientes. Del desarrollo de la tecnología de tratamiento de
aguas, depende también que ocurra en diversas ramas de la
industria de alimentos, especialmente de bebidas.
Respecto a la tecnología de elaboración de bebidas, también se
observa que es necesario e indispensable tener el conocimiento de
su rápido avance, conocer sobre nuevos métodos de elaboración,
aspectos nutricionales, características de nuevos insumos,
aditivos, envases, así como maquinarias y equipos.
En los temas mencionados la literatura no es muy abundante y está
dispersa, corresponde a los profesionales especialmente de
Ingeniería de Alimentos a contribuir con su conocimiento y
experiencia al avance de ésta área importante de la industria de
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alimentos. Tener conocimiento sobre el tratamiento de aguas y su
aplicación en el proceso de elaboración de bebidas es muy
importante teniendo en cuenta su crecimiento exponencial en el
mercado mundial.
Según pronósticos, hasta el 2009 se fabricarán y envasarán
alrededor de 500.000 millones de litros de bebidas a nivel mundial,
con o sin gas, zumos, agua y otras bebidas nuevas, lo que supone
un incremento del 10% en comparación con el 2006.
La técnica de los procesos es una tarea compleja, abarca todos los
procesos, desde la recepción de la materia prima, pasando por las
tecnologías de tratamiento térmico y los procesos de limpieza,
desinfección o esterilización. En todos estos procesos, la calidad
máxima de los productos desempeña el papel principal, que se
refleja en conservarlos lo más naturales que sea posible. Al mismo
tiempo se requiere de los equipos y las instalaciones máxima
exactitud y fiabilidad, con pérdidas mínimas en el funcionamiento,
así como una construcción compacta que ocupe poco espacio, y
una alta rentabilidad a través de un rendimiento óptimo de las
instalaciones.
Los ciclos cada vez más cortos y la resultante variedad de
productos representan grandes retos en lo que respecta a la
flexibilidad de las instalaciones, pero también a su madurez
tecnológica y compatibilidad con los equipos posteriores de
llenado. Y es que todo tiene que funcionar perfectamente.
Los futuros profesionales y técnicos deben tener un conocimiento
y desempeño cabal, idóneo y eficiente en el tema tratado. El
desarrollo del presente texto Tratamiento de aguas y elaboración
de bebidas espera contribuir a llenar ese vacío.
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b) Planteamiento del problema
Es muy limitado la bibliografía, especialmente en textos que logren
compilar y tratar todos los temas relacionados con el “Tratamiento
de aguas y elaboración de bebidas”, encontramos en la literatura
mayormente que ponen énfasis a ciertos temas. Se requiere un
texto donde podamos relacionar conocimientos teóricos y
aplicaciones prácticas tanto para el tratamiento de aguas como en
el proceso de elaboración de bebidas. experiencia de aplicaciones
del análisis de alimentos en la industria, investigación, marketing
entre otras áreas. Por lo que es importante recopilar toda
información posible, que se encuentra dispersa, ordenándola en
forma sencilla y razonada, dando origen a la creación del
Texto:“Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas.”
La problemática se centra en lo siguiente:
¿Existe un texto de Tratamiento de aguas y elaboración de
bebidas, que oriente adecuadamente los conocimientos teóricos y
los compatibilice con la aplicación en la industria de alimentos?
OBJETIVOS Y ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN.
El presente trabajo constituye una investigación de gabinete (búsqueda,
recopilación, ordenación y centralización de material bibliográfico). Es
necesario indicar que con el presente texto no se pretende agotar un tema
bastante extenso, complejo y que guarda relación con otras áreas tanto
en ciencia y tecnología de alimentos, por el contrario se desea exponer de
manera pragmática y accesible los temas contenidos en el sylabus de
5
“Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas” para que sirva de guía y
referencia preferencialmente para los estudiantes universitarios de la
especialidad Ingeniería de Alimentos y afines.
OBJETIVO GENERAL.
Desarrollar - preparar, redactar y editar - un texto de “Tratamiento
de aguas y elaboración de bebidas” en el que se compile
información técnica y científica existente, que sirva de guía y
referencia bibliográfica para los estudiantes de Ingeniería de
Alimentos principalmente de la Universidad Nacional del Callao.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Complementar y afianzar los conocimientos impartidos en la
asignatura de Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas.
Presentar a lector conceptos sobre temas específicos de interés
relacionados a las características físico-químicas,
microbiológicas entre otras, que requiere el agua potable para
consumo humano.
Hacer de conocimiento aspectos relacionado a la tecnología de
elaboración de bebidas gaseosas, funcionales y alcohólicas que
se desarrollan en la industria de alimentos.
ALCANCES DE LA INVESTIGACION.
Investigación Aplicada
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Los beneficiarios con el desarrollo del texto, serán los
estudiantes y profesionales de Ingeniería de Alimentos y de
especialidades afines como la Ingeniería Química, Industrial,
Agroindustrial, Empresarios.
IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
El texto: “Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas¨ permitirá que el
usuario lector, sea estudiante o no, tenga un material de consulta de
primera mano a su disposición, en donde se centralizará la información
científica y técnica existente, relacionadas con los tratamientos primarios
que se realizan en el agua con fines de potabilización, para su consumo
por el hombre. Así mismo se desarrollará los temas referentes a la
tecnología de elaboración de diversas bebidas, incluyendo proceso de
elaboración, materiales y equipos utilizados e instalaciones que sean
necesarios para una producción a nivel industrial.
La información que se recopilará, está frecuentemente dispersa en libros,
revistas y manuales, entre otros, de procedencia nacional e internacional.
Se compilará después de una exhaustiva revisión y análisis del material
utilizado, es allí donde radica la importancia del presente trabajo, porque
permitirá generar una fuente bibliográfica de constante consulta de los
estudiantes de ingeniería de alimentos y ramas afines, así como, de
aquellas personas que quieren encontrar un texto de aplicación en el
Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas.
El Texto: ´Tratamiento de aguas y elaboración de bebidas” permitirá cubrir
parte de la brecha existente por la falta de bibliografía aplicada, donde se
7
incluyan por ejemplo, los nuevos avances técnicos en tratamiento
primarios del aguas así como en la elaboración de bebidas, siendo de
importancia hoy en día las bebidas funcionales por tener un efecto
positivo comprobado sobre la salud de nuestro organismo.
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IV. MARCO TEORICO
CAPÍTULO 1
EL AGUA
1.1 INTRODUCCIÓN
El agua tal como lo encontramos en la naturaleza no es utilizable
directamente para el consumo humano ni para la industria, porque salvo
en raros casos, no es suficientemente pura.
A su paso por el suelo, por la superficie de la tierra e incluso a través del
aire, el agua se contamina y se cargan de materiales de suspensión o en
solución: partículas de arcilla, residuos de vegetación, organismos vivos;
(plancton, bacteria, virus) sales diversas (cloruros, sulfatos de sodio,
calcio, hierro), materia orgánicas, gases, (Degrémont, 1989).
Ejm. agua de río agua de pozo
Temperatura (°C) 14 9.5
Turbidez (UTN) 18.0 0.2
Color 30 10
Materias en suspensión (mg/l) 25 0.35
pH 8 6.7
TAC ((meq/l) 4 7
TH (meq/l) 4.4 16
Cloruros (mg/Cl) 25 70
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Hierro (mg/Fe) 1.4 3.5
Co2 libre (mg/l) 4 135
Oxígeno disuelto mg/l) 9.5 ausencia
1.2 EL AGUA DESDE EL PUNTO DE VISTA FISICO
La molécula del agua es el resultado de una combinación del hidrógeno y
oxígeno naturales, es decir de las combinaciones reciprocas de 2 series
de isótopos.
1H HIDRÓGENO H 16 O
2 H DEUTERIO D 17 O
3 H TRITIO T 18 O
Teóricamente puede estar constituida por 18 isótopos de moléculas.
La molécula del agua tiene un momento eléctrico que se manifiesta por
sus propiedades físicas y eléctricas. El agua es del tipo de líquidos
polares.
Si los enlaces O-H fueran exclusivamente covalentes, el ángulo HOH
deberá ser de 90°. Pero debido al carácter electromagnético del oxígeno,
el ángulo de los enlaces O-H es de 105° aproximadamente (Degrémont,
1989)
La estructura del agua depende de su estado físico.
El estado gaseoso corresponde exactamente a la fórmula H2O y al
modelo angular indicado.
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El estado sólido, la disposición elemental consiste en una molécula de
agua central y 4 periféricas, tomando forma de un tetraedro.
El estado líquido es una asociación de varias moléculas por enlaces
especiales llamados enlaces de hidrógeno: cada átomo de hidrógeno de
una molécula de agua se encuentra unida al átomo de oxígeno de la
molécula vecina, en el espacio la estructura es tetraédrica.
1.3 PROPIEDADES FÍSICAS
Masa volúmica.- Varía con la presión y la temperatura por comprensión
del edificio molecular. La masa volúmica del agua pura a 15° C y a la
presión atmosférica es 0.099 kg/dm3. La de aguas naturales varían con el
contenido de sustancias disueltas.
Propiedades térmicas.-
Calor másico: 4189 J/kg -°C a 0°C.
Calores latentes: fusión 330KJ/Kg ; vaporización 2250 Kj/Kg ambos a
presión normal y 100°C.
Viscosidad.- Propiedad de un líquido de oponer resistencia a todo
movimiento ya sea interno o global como el flujo.
Tensión superficial.- Caracteriza una propiedad de las superficies que
limitan 2 fases. Se define como una fuerza de tracción que se ejerce en la
superficie del líquido y tiende siempre a reducir lo más posible la
extensión de dicha superficie.
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La tensión superficial del agua es 73 x 10-3 N/m a 18°C y de 52.5 x 10-3
N/m a 100°C.
Es tal que provoca una ascensión capilar de 15 cm a 18°C en un tubo de
0.1mm de diámetro.
La adición de sales disueltas aumenta generalmente la tensión superficial.
Turbidez.- Es el término aplicado a la materia suspendida de cualquier
naturaleza, presente en una cierta cantidad de agua. Es preciso una
distinción entre materia suspendida llamada sedimento, que precipita
rápidamente y la materia que precipita vigorosamente provocando la
turbidez.
Color.- La presencia de materia orgánica, proveniente de materia vegetal
en descomposición, es casi siempre responsable por el desarrollo del
color en el agua. La mayoría de las aguas de superficie presentan color.
Fierro.- La forma más común en que el fierro soluble es encontrado en el
agua es como bicarbonato ferroso. Esta presente en esta forma en las
aguas subterráneas profundas, limpias e incoloras que en contacto con el
aire, se enturbian y sedimentan un depósito de color de amarillo a marrón
naranja. La reacción es la siguiente.
4Fe (HCO3)2 + O2 4Fe(OH)3 + 8CO2
4Fe (OH)3 2Fe2O3 + 6H2O
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Dureza.- La dureza del agua es proporcional al contenido de calcio y
magnesio. Estas sales en orden decreciente de abundancia en el agua,
son bicarbonatos, sulfatos, cloratos y nitratos. La cantidad de calcio es
dos veces mayor que la de magnesio. Estos valores son medidos,
pudiendo ser diferentes en determinados tipos de agua (Aquatec, 1996).
Sílice.
Es un constituyente de todas las agua naturales. Independientemente de
la fuente de agua, los valores de sílice están en el intervalo de 3 a 50
ppm como SiO2. Aguas altamente alcalinas pueden, en ciertas ocasiones
presentar valores mayores.
Gases disueltos.
Pueden citarse los siguientes:
dióxido de carbono.
Oxígeno.
Sulfato de hidrógeno.
Metano.
El primero proviene de la descomposición de materiales orgánicos e
inorgánicos en el agua. El oxígeno es proveniente del contacto del aire
con el agua. El sulfato de hidrógeno tiene la misma proveniencia del
dióxido de carbono. El metano, raramente encontrado, viene de la
descomposición de material biológico.
Propiedades eléctricas.-
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Conductividad eléctrica del agua; es ligeramente conductora y su
comportamiento se rige por la ley de Ohm
1.4 EL AGUA Y LA QUIMICA
El agua sustancia disolvente.-
Disolver un cuerpo es romper su cohesión la cual es debida a fuerzas
electrostáticas o de Coulomb, que pueden ser:
Interatómicas: enlaces químicos fuertes, covalentes (entre átomos),
electrovalentes o íonicos (átomos -electrones).
Intermoleculares: enlaces de cohesión entre moléculas; enlaces de
hidrógeno.
Fuerzas atracción débiles: London, Van der Waals que aseguran la unión
general del conjunto.
1.5 SOLUBILIDAD DE LAS DIVERSAS FASES
Disolución de gases.
La solubilidad de los gases sigue la ley de Henry, es decir la cantidad de
gas que se disuelve es proporcional al coeficiente de solubilidad α
propio de cada gas, a la concentración C del gas en cuestión, en la fase
gaseosa y a la presión total P en contacto con el agua. V = α CP
CUADRO Nº1 SOLUBILIDAD DE LOS GASES
Gas N2 02 C02
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Valor del coeficiente de
solubilidad a 10°C 0.018 0.038 0.194
Valor de la solubilidad de
los gases en mg/l a 10°C 23.2 54.3 2318
Fuente: Degrémont (1989).
Solubilidad de los líquidos
El ser polar la molécula de agua, la solubilidad de un líquido en el agua
depende de la polaridad de las moléculas del líquido considerado.
Ejemplo las moléculas que tienen grupo OH- (agua, alcohol, azúcares),
SH- y NH2- son muy polares, por tanto solubles en agua.
Hidrocarburos, tetra cloruros de carbono, aceites y grasas no polares son
muy poco solubles.
Solubilidad de los sólidos.
La solubilidad que se define como la masa máxima de soluto que puede
existir en una masa dada de solvente, sólo tiene un valor preciso para los
cuerpos cristalizados, (Aquatec, 1996).
En la depuración del agua habrá de tenerse en cuenta el tamaño y la
carga eléctrica de las partículas disueltas. Por ello se distinguen diferentes
clases de soluciones y suspensiones.
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Soluciones verdaderas o moleculares.: Sistemas homogéneos de una
fase y pueden ser:
Soluciones cristaloides: las partículas disueltas son moléculas pequeñas
(menor a 1nn) ionizados (ácidos, bases, sales) o no (azúcares).
Soluciones macromoleculares: formados por partículas mayores a 1 nn.
Suspensiones coloidales: llamados también soluciones micelares o seudo
suspensiones. Son sistemas de dos fases, heterogéneas, las partículas
dispersas son conjuntos atómicos o moleculares de dimensiones
cualesquiera.
Suspensiones. Partículas visibles al microscopio, constituyen
suspensiones (sólidos) o emulsiones (líquidos).
Ionización.-
En ciertas disoluciones, por ejemplo de sales minerales, se comprueban
la aparición de propiedades eléctricas especiales: conductividad del
líquido, posibilidad de electrólisis, etc. Dichas propiedades se explican por
la disociación al menos parcial de las moléculas, en constituyentes
simples eléctricamente cargados: catión y anión.
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CAPITULO 2
TRATAMIENTOS PRIMARIOS DEL AGUA
2. 1 INTODUCCION
Tratamientos primarios son todos los procesos físico-químicos a que es
sometida el agua para modificar sus cualidades, tornándose con características
que satisfagan las especificaciones solicitadas para una determinada aplicación
industrial.
En cuanto al uso, el agua puede ser subdividida en:
-agua potable.
-agua industrial.
Después del último contacto con el suelo, sea al transcurrir por la superficie
terrestre, o por camas rocosas, las impurezas contenidas en el agua son
incrementadas, debido al gran poder de disolución que ella posee. De ahí la
necesidad de purificación y acondicionamiento antes de su uso. Las cantidades
disueltas dependen de los siguientes factores:
Solubilidad de los materiales contactados.
Intimidad de contacto.
Tiempo de permanencia en contacto.
En el caso de impurezas suspendidas los factores determinantes de su
presencia son:
Cantidad de material finamente dividido.
Diámetro de las partículas.
Peso específico de las partículas.
Velocidad de flujo de una cierta cantidad de agua.
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2. 2 CLORACION. (Pre y Pos)
Se denomina cloración a la operación de inyección de un compuesto
químico clorado, altamente oxidante, el agua. La finalidad de esta
operación es oxidar los materiales oxidables.
Cuando la cloración es efectuada luego de la captación del agua es
llamada pre cloración. Cuando se realiza después de la clarificación es
llamada post cloración, (Aquatec, 1996).
2.2.1 Objetivos
La pre cloración es usada para oxidar, con el objetivo de modificar el
carácter químico del agua. La post cloración, a su vez, es utilizada con
el propósito de desinfección del agua.
La desinfección es el objetivo principal, más corriente de la cloración.
Actualmente los términos de cloración y desinfección son cada vez
más equivalentes, a pesar de que el cloro puede ser usado con otros
propósitos que no sea la desinfección.
Tanto el cloro como sus sales inorgánicas son oxidantes enérgicos.
Pueden reaccionar con una gran variedad de compuestos orgánicos e
inorgánicos en el agua antes de producir cualquier efecto de
desinfección. La diversificación y la velocidad de las reacciones
dificultan el uso del cloro mismo, cuando el agua está muy
contaminada. El potencial de oxido reducción es considerado la
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medida de tendencia de reacción con varios materiales, pero, no
ofrece ninguna indicación sobre el régimen o la velocidad de reacción.
Como regla general, la cloración es “desestimulada” a medida que el
pH del agua aumenta, por otro lado, el aumento de temperatura hace
crecer la velocidad de reacción.
2.2.2 Reacciones con el agua
Cuando se adiciona cloro a un agua químicamente pura, la siguiente
reacción se presenta:
Cl2 + H2O HClO + H+ + Cl-
A temperatura ambiente esa reacción se completa en algunos
segundos. En valores de pH superiores a 4.0 en soluciones muy
diluidas la reacción es desplazada totalmente hacia la derecha.
La propiedad oxidante del cloro es debida a la formación de ácido
hipocloroso (HClO) y es precisamente a esta forma de compuesto
clorado que se da la responsabilidad de la acción desinfectante de las
soluciones de cloro.
El ácido hipocloroso se ioniza o disocia, en una reacción casi
instantánea, para formar ión hidrógeno e hipocloritos, el grado de
disociación depende de la temperatura y el pH del agua.
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HClO H+ + Cl O-
El ácido hipocloroso se disocia mal a valores de pH inferiores a 6.0;
por tanto, el cloro existe predominantemente en la forma de HClO en
valores bajos de pH. Entre pH 6.0 a 8.5 ocurre una variación brusca de
HClO no disociado para una disociación casi completa.
El pH ideal de cloración se sitúa en el intervalo donde el cloro puede
ser encontrado bajo la forma de ácido hipocloroso y íones hipocloritos.
El cloro que existe en la forma de ácido hipocloroso (HClO) y íon
hipoclorito (ClO) es llamado “cloro residual libre”.
2.2.3 Demanda de Cloro
Las características químicas de las fuentes de agua difieren
radicalmente entre sí. Las cantidades de cloro necesarias para obtener
un objetivo deseado reflejan de manera clara esas diferencias.
Los compuestos existentes en el agua, que ejercen influencia sobre la
demanda de cloro, dificultan el uso de este elemento en la
desinfección., pues exigen que se apliquen la cantidad de cloro no
solamente para destruir los compuestos químicos, sino también para
destruir la vida biológica del agua.
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Los siguientes son los factores que influencian la demanda de cloro en
un sistema:
Nivel de compuestos reductores inorgánicos.
Nivel de compuestos reductores orgánicos.
Cloro necesario para mineralizar los derivados obtenidos
anteriormente.
Cantidad de cloro necesaria para obtener resultados de
desinfección.
Tiempo de contacto para obtener efectos deseados.
2.2.4 Compuestos Clorados.
Existen diversos tipos de compuestos químicos utilizables para
efectuar una cloración. Dentro de los más comunes podemos citar los
siguientes:
CUADRO Nº2 COMPUESTOS CLORADOS
Compuestos Cantidad de cloro activo %
Cl2 , cloro 100.0
CaCl2O, cloruro de calcio 35.0 - 37.0
Ca(ClO)2, Hipoclorito de calcio 70.0 - 74.0
NaClO, Hipoclorito de sodio 10.0 – 12.0
ClO2, dióxido de cloro 263.0
Fuente: Aquatec, (1996).
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2.2.5 Conclusiones
A pesar de los resultados obtenidos altamente compensadores, ya sea
para la oxidación, o para la desinfección, la práctica de la cloración
está lejos de ser una operación simple.
La determinación de los valores exactos de los tiempos de contacto,
demanda de cloro, cloro residual libre, extensión de la oxidación,
extensión de la desinfección es tan compleja y laboriosa que para una
aplicación industrial, aparentemente no sería tolerable. En tanto, la
utilización de cloro es tan difundida que ya existen parámetros y reglas
prácticas de fácil aplicación, que puede ser adoptado con márgenes
de sucesos casi totales.
Pre cloración.- Oxidación-desinfección
El consumo de cloro en la pre cloración es siempre superior al
de post cloración.
La cantidad de cloro residual libre en el efluente del sistema de
tratamiento primario debe estar comprendido entre 0.5 a 1.0
ppm de Cl2.
Si el agua posee niveles de fierro ferroso, y sulfato de
hidrógeno no superiores a 1.0 ppm, es necesario una aireación
previa.
Ara efectos de oxidación y mejora del proceso de clarificación
es necesario que haya un tiempo mínimo de contacto de 15
22
minutos desde el momento en que el agua recibe el cloro hasta
el inicio del proceso de clarificación.
Post cloración.- DesInfección
El nivel de cloro residual libre, antes de la utilización del agua
para cualquier finalidad, debe estar comprendida entre 0.5 a
1.0 ppm de Cl2.
El tiempo de contacto mínimo para una garantía total de
desinfección es de 4 horas.
2.3 CLARIFICACION
La clarificación es empleada en la remoción de sólidos suspendidos
(turbidez) en el agua. La extensión de esta reacción depende del equipo y
del tratamiento químico usado en la clarificación.
1. Sólidos suspendidos.
Todas las partículas insolubles en el agua son consideradas sólidos
suspendidos. El tiempo de sedimentación de estas partículas es alto,
y a manera de ilustración se presentan algunos ejemplos del tiempo
de sedimentación en función del tipo de partículas.
CUADRO Nº3 TIEMPO DE DECANTACION DE SOLIDOS
SUSPENDIDOS
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Sólidos suspendidos Tiempo para decantación
Arena gruesa
Arena fina
Barro
arcilla
Segundos
Minutos
Horas
años
Fuente: Aquatec, (1996).
Las partículas suspendidas demoran para decantar debido al tamaño muy
pequeño (inferior a 10 micrones) o a la carga negativa.
En las condiciones mencionadas, el agua mantiene las pequeñas partículas en
suspensión, con influencia directa del peso específico de la carga de las
partículas, viscosidad y temperatura del agua, número de Reynolds del flujo de
agua, etc.
Partículas del mismo tamaño tienen condiciones de sedimentación diferentes en
aguas de temperaturas diferentes.
En general, los sólidos suspendidos tienen una carga negativa de cerca de 25
mili voltios y se repelen. A esta carga se da el nombre de potencial zeta.
2.4 COAGULACIÓN
De alguna forma, se concluye que el proceso de clarificación del agua consiste
en la mantención de condiciones físico químicas tales que los sólidos
suspendidos en el agua son removidos por una sedimentación. Todavía, es
24
necesario que se trabaje en conjunto con las cargas de las partículas para
obtenerse un resultado final favorable.
Coagulación es el proceso de alteración de las cargas de las partículas.
La coagulación es el proceso de neutralización de las cargas negativas de las
partículas, haciendo con que las mismas se atraigan, removiendo una
aglomeración, formando partículas mayores y aumentando la velocidad de
sedimentación.
La carga negativa de las partículas es causada por una cama fija de aniones,
seguido de una cama fija de cationes y aniones. La predominancia de aniones
en la estructura resulta en carga negativa.
Los íones de aluminio y íones férricos son usados para ese fin. La reducción de
carga de las partículas de -5.0 a 0-0 mili voltios disminuye las fuerzas de
repulsión a tal punto que las partículas pueden colisionar y adherirse unas a
otras formándose micro aglomerados. Este es el primer efecto resultante del
proceso de floculación.
La segunda reacción, que sigue a la neutralización de cargas, es la formación
del floculo. Este fenómeno es el agrupamiento de micro aglomerados para
formar masas mayores que sedimentarán.
Propiedades de los coagulantes.
El coagulante más popular empleado en tratamientos primarios del agua es el
sulfato de aluminio. Cuando es adicionado a un agua químicamente pura la
siguiente reacción ocurre:
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Al2 (SO4)3 + 6H2O 2 Al(OH)3 + 3SO4=
Esta reacción es reversible y cualquiera que sea la alteración del pH
(alcalinidad) proporcionada a la solución existe un desequilibrio sensible. Como
regla general para que esta reacción se procese de forma satisfactoria es
preciso que el pH del medio este en el intervalo de 5.3 a 5.9. En este intervalo
tenemos las mayores probabilidades de desplazamiento de la reacción hacia el
sentido izquierdo.
El consumo de íones OH- del agua se traduce en una disminución de alcalinidad
del medio. Cuando la alcalinidad del agua fuere insuficiente es necesario
adicionar cal, carbonato de sodio o soda caústica.
Coadyuvantes de la floculación.-
Es todo producto que, de alguna forma, aumenta sensiblemente la perfomance
de los coagulantes comunes, cuando son usados en conjunto. Tenemos la sílica
activada y los polielectrólitos.
2.5 PRE- DECANTACIÓN
El proceso puro y simple de la decantación es aquel aplicado cuando el agua
presenta sólidos en suspensión en condiciones de decantar normalmente, sin el
auxilio del proceso de floculación.
1. Finalidad
26
La pre decantación es empleada para separar partículas suspendías de
gran tamaño, encima de los 10 micrones. Para que esto ocurra, es
necesario que trabaje un tiempo de retención, en el pre decantador,
suficiente para el proceso.
El tiempo de retención preciso es calculado considerándose los
siguientes factores.
Porcentaje de remoción de los sólidos suspendidos.
Profundidad del decantador.
Velocidad de sedimentación de las partículas.
Dimensiones del decantador.
Velocidad de pasaje del agua por el equipo.
2. Tipos de decantadores.
Existen dos tipos de decantadores: naturales y construidos.
Los re decantadores naturales son, en general constituidos por aludes,
lagos, represas, etc. De los cuales una determinada industria la utiliza sin
preocupación de la evaluación del perfil de lodo, nivel del mismo, o
remoción voluntaria del lodo. Los construidos tienen forma rectangular,
con entradas y salidas de agua por los lados menores y un sistema de
remoción de lodo, compuesta por partículas decantadas.
3. Resultados esperados.
Todo sistema de pre decantación es usado cuando:
Exista disponibilidad de área.
El agua presenta turbidez superior a 200 ppm.
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Existirán partículas en suspensión mayores a 10 micrones de
tamaño.
Una pre decantación debe presentarse cuando aplicada correctamente:
Un agua libre de arena o u otros sólidos mayores.
Una agua con turbidez inferior a 100 ppm.
2.6 FILTRACION
Filtración del agua puede ser definida como el paso del agua a través de un
medio poroso para remover materia suspendida. El tipo de materia suspendida a
ser removida depende del agua, que puede ser bruta o tratada. La fuente original
de agua puede ser un río, un lago o pozo.
CUADRO Nº 4 TIPOS DE AGUA Y PRE TRATAMIENTOS
Tipo de agua a filtrar Pre tratamiento Tipo de materia
suspendida a ser
removida
Bruta Ninguna Lodo, arcilla, óxido de
fierro, materia orgánica,
microorganismos.
Floculada Floculación en línea o en
un clarificador
Flóculos conteniendo
materia en suspensión
del agua bruta.
Ablandada Ablandamiento con cal o Generalmente carbonato
de calcio e hidróxido de
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cal-soda. magnesio.
Fuente: Fuente: Aquatec, (1996).
Existen muchos tipos de filtros para remover materia suspendida en el agua.
Incluyen los filtros de cartucho, de gravedad, de presión y los auto-regenerantes.
Los más comúnmente encontrados en el tratamiento de agua son los filtros de
gravedad, de presión o auto- regenerantes.
29
CAPITULO 3
BEBIDAS REFRESCANTES Y CARBONATADAS.
3.1 BEBIDAS REFRESCANTES
Las bebidas refrescantes son bebidas sin alcohol con una tecnología de
elaboración relativamente sencilla, en contraste con el desarrollo de una
formulación inicial, que puede ser muy complicado. (Varnam, 1997). La
elaboración del jarabe que es la etapa crucial que determinará las cualidades y
la calidad del producto, se lleva a cabo en una planta central desde la que se
abastece a plantas satélite cuya misión principal es el embotellado y la
distribución.
3.2 BEBIDAS CARBONATADAS
Los refrescos carbonatados se consumen siempre sin diluir e incluyen crushes,
citrus comminutes, lemonade y otras bebidas que incluyen las colas y las
bebidas para hacer mezclas. Los ingredientes utilizados son:
Agua
Dióxido de carbono
Jarabe
Aromatizantes:
Zumo de frutas, esencias, extracto de hortalizas y de nueces,
extracto de hierbas, aromatizantes específicos como la quinina.
Azúcares:
Azúcar, jarabe de glucosa, jarabe de maíz con fructosa, sacarina,
aspartamo, acesulfame, sorbitol, manitol.
30
Acidulantes:
Acido ascórbico, cítrico, láctico, málico, tartárico, acético, fosfórico.
Colorantes:
Tartracina, amarillo quinolina y sunset yelow
Conservantes:
Acido benzoico, ácido sórbico, 4 hidroxibenzoato de metilo, dióxido
de azufre.
Antioxidantes:
Acido ascórbico, hidroxianisol butilado, hidrooxitolueno butilado,
palmitato de ascorbilo, tocoferoles naturales y sintéticos.
Emulsionantes:
Proteínas, ésteres de la sacarosa.
Estabilizantes:
Extracto de quillay, goma guar.
Espesantes:
Goma guar.
Espumantes:
Extracto de quillay, extracto de yuca.
El flujo del proceso de elaboración de refrescos carbonatados se indica a
continuación.
31
GRAFICO Nº1 FLUJO DE PROCESO DE ELABORACION DE REFRESCOS
CARBONATADOS.
Ingredientes del jarabe Pre tratamiento del agua
Preparación del jarabe Desaireación del agua
Mezclado
Enfriamiento y carbonatación
Depósito de espera
Embotellado
Fuente: Varnam, (1997).
3.2.1 Agua
El agua es el componente mayoritario de los refrescos carbonatados,
representan el 90% del total. De la calidad del agua depende la calidad del
producto final, siendo necesario un pre tratamiento, ésta varía según la fuente de
agua y su composición química.
32
Cuando el agua es de baja calidad es necesario los tratamientos siguientes:
eliminación de partículas microscópicas y colídales mediante coagulación y
filtración, reducción de la dureza y ajuste del pH.
La desaireación del agua es importante para facilitar las operaciones posteriores
de carbonatación y llenado, y para mejorar la calidad sensorial de la bebida al
consumirla. Niveles bajos de aire, la presión parcial que debe vencerse para
disolver el CO2 es menor y el problema de espumado por el gas que escapa son
menores. Normalmente la reducción de oxígeno es de 9 mg/l a 1mg/l.
3.2.2 Preparación del jarabe de azúcar
Teniendo la formulación previamente desarrollada, la preparación del jarabe es
sencilla. Consiste en la mezcla de los ingredientes en tanques de acero
inoxidable con agitador.
3.2.3 Aromatización
La aromatización del jarabe, influye más en el aroma y sabor de la bebida final,
aunque su concentración sea de 0.015%. También participan en el aroma y
sabor el agua, la carbonatación, la acidez y los edulcorantes.
La naturaleza del aromatizante varía en función del tipo de producto. La fruta es
el más usado, con la excepción de las colas, que se aromatizan con un extracto
de raíz de cola junto con un 10% de cafeína y una mezcla de esencias. El zumo
se utiliza en forma de concentrado, como el caso de los cítricos.
33
Las esencias se pueden obtener a partir de fuentes naturales o artificiales. Las
esencias artificiales tienen connotaciones de baja calidad y de dudosa
seguridad.
3.2.4 Edulcorantes
Los niveles de azúcar varían según la naturaleza de la bebida oscilando de 4.5%
(p/v) hasta 3% (p/v). Los refrescos bajos en caloría se edulcoran con mezclas de
sacarina y de ciclamato. También el aspartamo y acesulfame K.
Los edulcorantes intensos no pueden sustituir por completo a los azúcares sin
una pérdida de las características del producto y de la calidad, por lo que se
requiere volver a diseñar la formulación. Una gran dificultad es que estos
edulcorantes no confieren cuerpo al refresco, se requiere el uso de gomas o
pequeñas cantidades de azúcares o aumentar el nivel de carbonatación
(Varnam, 1997):
3.2.5 Acidulantes
Tienen importancia considerable para determinar la calidad sensorial de los
refrescos, debiéndose cuidar la formulación para conseguir un adecuado
balance azúcar-ácido. Se permite el uso de varios acidulantes, de los cuales el
ácido cítrico es el más utilizado.
3.2.6 Colorantes
No tienen efecto directo sobre las propiedades sensoriales de los refrescos, pero
se utiliza para reforzar el sabor que percibe el consumidor.
34
3.2.7 Conservantes
Se requiere el uso para prevenir la aparición de alteraciones por
microorganismos, en los períodos prolongados de almacenamiento a
temperatura ambiente. Los benzoatos que se añade por su función conservante,
se suman a ello los acidulantes y el ácido carbónico.
3.2.8 Carbonatación y embotellado
Según Varnam (1997), manifiesta que la carbonatación es la saturación de un
líquido con CO2 gaseoso. Es decir se hace un llenado con la pre mezcla, en el
que el jarabe, el agua y el CO2 gaseoso se combinan en la proporción adecuada
antes de ser transferidos como una bebida completa hacia la máquina llenadora.
La bebida final se forma antes del envasado, siendo el control de la
carbonatación y de las proporciones relativas de jarabe y agua, importantes.
El nivel de carbonatación depende del aroma y sabor y las características de las
bebidas. En general los refrescos de frutas se carbonatan con un nivel bajo, 1
volumen de CO2; las colas, ginger beer a un nivel medio, 2-3 volúmenes de CO2
y las bebidas tónicas y ginger ale a un nivel alto, 4-5 volúmenes de CO2.
Los factores que determinan el grado de carbonatación son:
La presión en el sistema.
La temperatura del líquido.
El tiempo de contacto entre el líquido y el CO2.
El área interfacial entre el líquido y el CO2
La afinidad del líquido por el CO2 (disminuye con el aumento del azúcar).
35
La presencia de otros gases.
La presión y el tiempo y la superficie de contacto son factores que se pueden
variar en todos los modelos de carbonatadores. En muchos casos los
carbonatadores están equipados con un sistema refrigerante interno o externo
que permite controlar la temperatura. El enfriamiento a 2-6ºC evita el uso de
presiones muy altas cuando se carbonata hasta altos niveles, a la vez que tiene
ventaja en el embotellado.
36
CAPÍTULO 4
BEBIDAS FUNCIONALES
4.1 INTRODUCCION
Las bebidas pueden ser funcionales dependiendo si llevan un ingrediente
que enriquezca al producto, brindándole un beneficio al consumidor final,
o si el producto final ofrece un beneficio interesante al mismo debido a la
naturaleza de su composición como ocurre como el tè verde, la chicha
morada, y el jugo de cranberry entre otros.
La salud tiene mucha influencia en el mercado peruano de jugos y
néctares, siendo cada vez más pronunciada y progresiva, al punto que en
la actualidad existe una variedad de jugos fortificados con vitaminas,
minerales, proteínas, fibras, entre otros, lo que ha permitido ganar
adeptos en el mercado nacional.
Los ingredientes funcionales están enfocados en darle un valor agregado
a la salud del consumidor final. El punto central de esta tendencia es el
concepto de wellness, es decir ser conscientes del bienestar físico y la
buena salud.
Hoy en día se han desarrollado una amplia gama de productos aplicados
en las bebidas saludables, ya sea agua embotellada, jugos, entre otras,
con ingredientes como el té verde, soya, fibras solubles, colágeno,
vitaminas, minerales, etc.
37
Las bebidas funcionales se definen como aquellas que benefician a la
salud del consumidor, ya sea por un ingrediente adicional, como alguna
vitamina, o por una característica propia del producto, lo que suele ocurrir
en los cítricos y otras frutas.
Las bebidas funcionales se suele separar en cuatro grupos: las
enriquecidas (jugos fortificados con vitaminas y minerales); las bebidas
para deportistas, las energizantes y las nutracéuticas (cuyos ingredientes
dan un beneficio específico al consumidor).
Los ingredientes nutracéuticos cubren diversas necesidades que van
desde los beneficios digestivos y la desintoxicación, hasta los
afrodisiacos, relajantes, reductores de colesterol o grasa, retardadores del
envejecimiento, entre otros.
4.2 BEBIDAS ENERGÉTICAS
La Bebidas Energéticas son bebidas analcohólicas, generalmente
gasificadas, compuestas básicamente por cafeína e hidratos de carbono,
azúcares diversos de distinta velocidad de absorción, más otros
ingredientes, como aminoácidos, vitaminas, minerales, extractos
vegetales, acompañados de aditivos acidulantes, conservantes,
saborizantes y colorantes. Se las puede ubicar como un alimento
funcional, ya que han sido diseñadas para proporcionar un beneficio
específico, el de brindar al consumidor una bebida que le ofrezca vitalidad
38
cuando, por propia decisión o necesidad, debe actuar ante esfuerzos
extras, físicos o mentales.
El concepto de energía es más amplio que el que se desprende sólo del
valor calórico aportado por los hidratos de carbono. La energía está dada
por las calorías aportadas, más la vitalidad que proporcionan al organismo
sus otros componentes a través de acciones diversas, sobre todo en
situaciones de desgaste físico y/o mental, experimentadas ante un trabajo
excesivo, concentración, estado de alerta, vigilia, etc. Todos estos
esfuerzos generan un cierto estrés en el organismo, produciéndose
sustancias que es conveniente eliminar o neutralizar.
Como todo alimento funcional, su consumo no pretende reemplazar
alimento alguno, sino aportar algún beneficio adicional buscado por el
consumidor. Asimismo, está encuadrado dentro de las legislaciones
alimentarias de cada país y no dentro de las normas que regulan los
medicamentos.
Composición
Dentro de los hidratos de carbonos, los que se utilizan más comúnmente
son: sacarosa, glucosa, glucuronolactona y fructosa, en forma individual o
combinados. Como aminoácidos, el más frecuente es la taurina; mientras
que, dentro de las vitaminas se encuentran las del grupo B,
especialmente B1, B2, B6 y B12. Puede adicionarse también vitamina C.
En algunas bebidas se incluyen algunos minerales, como magnesio y
potasio, aunque en cantidades reducidas. Con respecto a aditivos
39
acidulantes, se utilizan ácido cítrico y citratos de sodio, solos o en mezclas
buffert para dar mejor sensación de sabor. El conservante más común es
el benzoato de sodio, el sabor más utilizado es el cítrico y el color en
consonancia es levemente amarillo verdoso, tonalidad alcanzada con
riboflavina o extracto de cártamo. No contienen materias grasas.
Las bebidas energéticas no son bebidas isotónicas. Estas últimas se
utilizan para retener el agua en el organismo, para reducir la
deshidratación durante exposiciones prolongadas al calor y/o frente a
ejercicios físicos.
4.3 BEBIDAS ENRIQUECIDAS CON VITAMINAS ANTIOXIDANTES
Entre los alimentos funcionales se encuentran las bebidas funcionales, a
base de jugo de frutas ya que aportan beneficios a la salud por encima
de los valores nutritivos simples atribuidos al producto convencional,
como pueden ser los jugos de frutas, actualmente existen en el mercado
bebidas para deportistas (con sales minerales, isotónicas, fibra y soya) y
enriquecidas (vitaminas, oligosacáridos, betacaroteno, etc.) para
disminuir el nivel de colesterol en la sangre y prevenir enfermedades del
colon (Deshpande ,S. et al., 1996).
Hasta hace 10 años se buscaba que las bebidas hidrataran al cuerpo y
proporcionaran una satisfacción hedónica; actualmente se han incluido
otros dos requisitos, que sean saludables y naturales. Los ingredientes
de estas bebidas incluyen fuentes de fibra dietaria, vitaminas,
antioxidantes, extractos botánicos, entre otros, que aporten beneficios o
40
prevengan padecimientos. Estas bebidas pueden estar saborizadas con
jugos naturales, sabores sintéticos o combinaciones
Algunos de los alimentos funcionales que se estudian actualmente, son
aquellos que contienen una gran cantidad de antioxidantes y dentro de
éstos se encuentran los carotenoides.
Los antioxidantes pueden clasificarse, de acuerdo a su origen en
naturales (incluyen compuestos fenólicos y polifenólicos, quelantes,
vitaminas antioxidantes, así como los carotenoides) y sintéticos (tienen
una estructura química común que es un anillo aromático insaturado y
grupos hidroxilo que funcionan como grupos donadores de electrones)
(Shahidí, 1996). Los antioxidantes naturales conocidos y que son
importantes, tanto en el campo de la industria como en el aspecto de
salud humana, son los tocoferoles, vitamina C y E y los carotenoides.
Los carotenoides actúan como antioxidantes, por lo que protegen a los
lípidos presentes en diferentes tejidos. A diferencia de los antioxidantes
que evitan la iniciación de la peroxidación de los lípidos, los carotenoides
detienen la reacción en cadena al capturar a los radicales libres
(Deshpande, S. et al., 1996).
Existe una considerable evidencia epidemiológica de que una ingesta
alta de frutas y vegetales protege contra ciertas formas de cáncer.
Cuando las vitaminas C y E, así como el b-caroteno, son adicionados
solos, como suplemento, no han demostrado ser tan eficaces como
cuando se utilizan mezclas antioxidantes que, al parecer, tienen un
41
efecto sinergista, sobre todo si se emplean tal como se encuentran en
los alimentos naturales (Biesalski, 1999; Edge y Bohm, 1998; Edge et
al., 1997). El ácido ascórbico y el m-tocoferol actúan en forma sinergista,
uno protege la zona acuosa y el otro la parte lipídica del cuerpo, y ambos
actúan como agentes naturales que protegen y retardan la destrucción
de los carotenoides (Klaui y Bauernfeind, 1981). En el caso de los
carotenoides, cuando se tiene la mezcla de b-caroteno-licopeno, el b-
caroteno es el primero en ser oxidado, por lo que resalta el efecto
producido por el licopeno.
Se asociaron algunas de las substancias dietéticas como vitamina E,
vitamina C, -caroteno, flavonoides, fenoles, minerales (selenio, zinc,
manganeso), fibra dietética, glucosinolatos, indoles, terpenoides
(incluidos los carotenoides), fitosteroles, inhibidores de la proteinasa y
compuestos derivados del azufre, con una disminución del riesgo de
enfermedad. Las frutas, especias y vegetales son las principales fuentes
de estos compuestos, haciendo a estos alimentos esenciales para la
salud humana.
Calvo Carrillo, M. et al. (2006) establecen un flujo de proceso para la
elaboración de una bebida con alto contenido de carotenoide (Gráfico
Nº 2).
42
GRAFICO Nº 2 Elaboración de las bebidas de frutas y verduras
Fuente: Calvo Carrillo, M. et al. (2006).
4.4 INGREDIENTES FUNCIONALES
4.4.1 Ingredientes funcionales de naturaleza proteica
Dentro de este grupo se incluyen distintas proteínas lácteas e
hidrolizados de las mismas que pueden ejercer distintas actividades
biológicas en el organismo, aparte de los beneficios propiamente
derivados del valor nutritivo de estos compuestos. También se
consideran en este apartado proteínas de origen no lácteo (proteína de
soya) que están siendo utilizadas como ingredientes funcionales en
productos lácteos.
La leche y los productos lácteos son fuente de proteína de alta calidad
nutricional que proporciona al organismo una amplia variedad de
aminoácidos, de los cuales una gran proporción son aminoácidos
43
esenciales. Además de por su elevado valor nutritivo, en los últimos
años se ha prestado atención a distintos componentes lácteos para ser
utilizados como ingredientes funcionales (Fecyt, 2005).
4.4.2 Ingredientes funcionales de naturaleza lipídica.
Desde un punto de vista funcional, la grasa láctea no ha sido muy
apreciado debido a la presencia de ácidos grasos saturados y colesterol.
Hoy se sabe que los ácidos grasos C12, C14 y C16 son los que más
influencia tienen en el aumento de los niveles de colesterol sérico y que,
por tanto el 60% de los ácidos grasos presentes en la leche no tienen
este efecto. La grasa láctea contiene aproximadamente un 10% de
ácidos grasos de cadena media y corta (C4-C10), y esto, junto a otros
factores como la rápida absorción de los ácidos grasos, contribuye a su
alta digestibilidad. Dado que la grasa láctea es el vehículo de vitaminas
liposolubles A,D,E y K y carotenoides, su elevada digestibilidad favorece
la biodisponibilidad de estos nutrientes (Fecyt, 2005).
4.4.3 Otros Ingredientes funcionales
Calcio
La evidencia científica de los beneficios del calcio en la salud de dientes
y huesos, prevención de la osteoporosis, protección frente a la
hipertensión y problemas cardiovasculares, infecciones
gastrointestinales y piedras en el riñón están en expansión.
Fibra alimentaria
44
La clasificación más simple de la fibra alimentaria de acuerdo a su
solubilidad y fermentabilidad por las bacterias, la divide en fibra soluble,
fermentable en el colon (dentro de la que se encuentran los prebióticos,
la pectina, el salvado de avena, etc.) y fibra insoluble, que se fermenta
muy lentamente en el colon (por ejemplo el salvado del trigo).
Entre los efectos beneficiosos de la fibra, comprobados con suficiente
nivel de evidencia está el alivio del estreñimiento, ejercido en el caso de
la fibra soluble, por un aumento de la proliferación bacteriana y, en el de
la insoluble, a través de sus propiedades captadoras de agua que
aumentan la voluminosidad de las heces, su motilidad, frecuencia y
consistencia. La fibra insoluble ejerce un efecto de “esponja y fregona”
en virtud del cual absorbe ciertas moléculas carcinogénicas y ácidos
biliares, por lo que podría ejercer efectos anticancerígenos y reductores
del colesterol.
Acido fólico
El ácido fólico y los folatos constituyen un grupo de vitaminas B que
juega un papel esencial en la replicación celular y el embarazo, pues son
necesario para la síntesis de purinas y pirimidinas. Las principales
fuentes de folatos son los vegetales de hoja verde, los productos lácteos
y los cereales. Existen dudas todavía sobre la biodisponibilidad de los
folatos y sobre si es mejor su ingestión como suplementos, alimentos
enriquecidos o folatos naturales, o sobre cuales serían las
consecuencias sobre algunos sectores de la población que consumen
grandes cantidades de folatos (Finglas et al., 2003).
45
Compuestos antioxidantes
Existe una evidencia epidemiológica creciente que asocia las dietas ricas
en frutas y verduras con menores tasas de mortalidad debidas a
enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer. La atención
se centró en los componentes antioxidantes, que podrían proporcionar
protección frente a enfermedades crónicas al disminuir el daño oxidativo
en tejidos y moléculas clave mediante la prevención de la formación de
radicales libres, sus secuestro o su descomposición. La llamada
“hipótesis antioxidante” se basa en que el daño oxidativo resulta de la
acción de especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno que se forman
de modo natural en el organismo. Cuando las defensas antioxidantes
son insuficientes tiene lugar la oxidación del DNA, proteínas, lípidos y
otras moléculas, lo cual podría disminuirse mediante antioxidantes
alimentarios (Ferrari y Torres, 2003).
La posibilidad de que ciertas sustancias antioxidantes abundantes en las
plantas como los polifenoles (ejm. Flavonoides) y terpenoides
(carotenoides) ejerzan efectos positivos en la salud depende de su
biodisponibilidad.
4.4.4 Análisis en Bebidas funcionales de frutas
Análisis físicos y químicos:
ºBrix
% Acidez total
pH
46
Determinación de vitamina C
Determinación analítica de la formulación vitaminas antioxidantes A, C,
E.
Análisis microbiológico:
Determinación de aerobios mesófilos
Determinación de mohos
Determinación de levaduras
Determinación de coliformes.
Análisis sensorial:
Panel de consumidores para determinar aceptabilidad.
47
CAPÍTULO 5
TECNOLOGÍA DEL TÉ (Camellia sinensis), CAFÉ (Coffea spp.) Y
CACAO(Theobroma cacao)
5.1 TECNOLOGÍA DEL TÉ
5.1.1 Introducción
Consiste en términos generales, en un proceso de secado y operaciones mecánicas
combinadas o alternadas con reacciones químicas y enzimáticas. El proceso
fundamental dentro de la elaboración es la incorrectamente denominada
fermentación, que consisten en unas serie de oxidaciones y condensaciones que a
partir de la hoja marchitada inicia el proceso de enrulado, (Varnam, 1997).
Las características del licor que se obtiene a partir del producto final, son
definidas en mayor medida por los componentes de la hoja, por ejemplo polifenoles,
sustancias pépticas, compuestos aromáticos y cafeína, esta último por su particular
efecto estimulante.
A partir de las consideraciones preliminares, se puede sostener que la elaboración de
té negro es un proceso simple, que debe efectuarse con particular atención a los
numerosos factores que afectan al producto final. Desde un punto de vista práctico,
el flujo de operaciones del proceso es el siguiente:
En este proceso, los brotes tiernos del té que constituyen el material básico, son
marchitados por espacio de 12 a 24 horas a efectos de acondicionarlos para la
siguiente etapa. El marchitado debe continuar hasta tal grado que permita su
enrulado, sin desmenuzarse excesivamente y asegurar
que ciertos cambios químicos tengan lugar en los jugos celulares concentrados,
48
que serán exprimidos por torsión. Durante el enrulado, los contenidos celulares de
los brotes marchitados son mezclados y aireados.
Se inicia así el proceso enzimático, por el cual con intervención del oxígeno
atmosférico los cuerpos polifenólicos pertenecientes al grupo de las catequinas
son más o menos oxidados, originando teaflavinas amarillas o tearrubiginas rojas o
marrones. Luego del enrulado, el material disgregado y acondicionado bajo
determinadas condiciones de temperatura y humedad, pasa el proceso de
fermentado, que generará en tiempos variables, un producto final de calidad en
función de la materia prima. Junto con la fermentación se producen otros cambios,
entre ellos el desarrollo de los compuestos aromáticos propios del té.
En el momento adecuado, la fermentación se detiene completamente por medio de la
remoción de la humedad durante la operación de secado. Además de estos
procesos de deshidratación e inactivación de la oxidación enzimática, algunas
catequinas continúan sus cambios químicos, mientras ciertas zonas son secadas
por acción enzimática formando un barniz, que permite conservar la calidad del té
elaborado. Además, los azúcares son caramelizados, con el resultado del típico
aroma a caramelo del té seco.
Por medio del secado, no sólo se detiene el proceso de fermentación, sino que se
obtiene además un producto seco, fácil de manipular, apto para su conservación
medianamente prolongada.
49
5.1.2 Calidad y manipuleo de la materia prima
El brote ideal es aquel que consta de la yema terminal y las 2 primeras hojas
tiernas. Las hojas maduras y los trozos de tallos influyen negativamente sobre la
calidad del té, pues de por sí son pobres en las sustancias responsables de la
buena calidad. Por otra parte, tienen una alta proporción de fibra, material inerte que
en nada contribuye a la bondad del producto.
El cuidado del material entre la recolección y el comienzo de la elaboración es de
fundamental importancia. El brote que se ha mantenido intacto y fresco
conserva integramente los componentes que hacen a la calidad de té. Por el
contrario, en el brote que ha sufrido deterioro debido a incorrectas prácticas
culturales, dichos componentes sufren profundas transformaciones que inciden
desfavorablemente sobre el producto final.
El brote que ha llegado al secadero, una vez pesado y registrado debe
ser llevado inmediatamente a las artesas o cintas de marchitado. La cantidad
de brote recibido puede exceder la capacidad de marchitado. Para tales
casos, el secadero debe disponer de piletas de
conservación, en donde sea posible almacenar el brote excedente. Se lo
acondicionará a razón de 100 Kg por m2 y se le inyectará una corriente de aire
a temperatura ambiente, para que se mantenga fresco. No se lo deberá dejar
amontonado en el piso, sin aireación, pues ello provocaría el ardido de una parte
considerable del brote.
5.1.3 Marchitado
Esta primera operación tiene por finalidad reducir el contenido de agua del brote,
para prepararlo adecuadamente para los siguientes pasos. Es decir, el marchitado
50
debe producir un nuevo balance entre la materia seca y el contenido de agua. Se
considera apropiado para un brote recolectado mecánicamente, un nivel de
marchitado entre el 65 al 70%, se logra cuando 100 Kg de brote verde, se reducen
entre 65 a 70 Kg de brote marchito.
Un marchitado muy liviano, superior al 70%, hace que el brote conserve una
cantidad de agua superior a la que se considera adecuada, con las siguientes
consecuencias.
La pérdida de importantes cantidades de jugos celulares durante el enrulado.
Con éste también se pierde, una buena parte de los componentes que influyen
directamente sobre la calidad del té, especialmente sobre el aroma y el sabor.
e impiden una acción enérgica de la enruladora. Cuando se efectúa la separación y
aireación del brote enrulado en zaranda, se obstruyen los agujeros de la misma,
restando eficiencia al trabajo.
eficiencia a este proceso. El producto final suele tener en la taza un aroma y un
sabor a verde.
brote. Su consecuencia es el recalentamiento de la máquina enruladora y del
brote enrulado; este exceso de temperatura en el material, provoca que el
posterior proceso de fermentado se desarrolle con dificultad. El brote no toma el
color dorado o cobrizo, ni adquiere el aroma característico de un té bien
fermentado.
51
a fin de que la
humedad desprendida de los brotes, pueda escapar fácilmente al exterior. La trama
de la malla ubicada en el piso de la artesa (área de marchitado) o en la cinta de ser
lo suficientemente floja, como para que el aire inyectado llegue fácilmente a la capa
de brotes. Esta tendrá un espesor de 20-
30 cm, con un peso de 30-40 Kg/m2. Espesores o pesos mayores dificultarán el
marchitado.
encuentra con mucha agua en superficie, por lluvia o rocío, se podrá inyectar aire
caliente a una temperatura no superior a los 35º C. Esta inyección de aire
caliente se efectuará, hasta que el agua superficial de los brotes se haya
evaporado. Luego se volverá a insuflar aire a la temperatura ambiente.
Si fuere necesario, se podrá alternar la inyección de aire caliente y de aire a
temperatura normal, teniendo en cuenta que el período de inyección de aire
caliente no sea superior a una hora.
Una de las finalidades del marchitado es la reducción del contenido acuoso en el
brote. La otra, también muy importante, es dar lugar a que ocurran ciertas
transformaciones químicas, en el interior de las células del brote. Para que estas
dos finalidades se cumplan satisfactoriamente, el marchitado químico debe tener una
duración no menor de 12 horas, en tanto que el físico forzado puede efectuarse entre
45 a 90 minutos.
5.1.4 Enrulado
Este proceso tiene como finalidad romper las células del brote, para que queden en
libertad ciertos componentes químicos, los cuales al tomar contacto entre sí y con el
52
oxígeno del aire, desarrollan las cualidades propias del té negro. La operación se
lleva a cabo mediante las máquinas enruladoras. Existen varios tipos de
enruladoras, que se distinguen entre sí, por la intensidad del trabajo que
realizan, es decir, por el mayor o menor grado de ruptura a que se someten las
células del brote.
En los secaderos de la región tealera Argentina, se pueden encontrar tres tipos de
enruladoras, discontinua u ortodoxa y las continúas o de alta ruptura como
rotorvane, LTP y últimamente la VSTP, equipo de diseño y patente nacional.
El enrulado ortodoxo se caracteriza por requerir más tiempo, pues una misma
carga de brotes debe ser tratada por lo menos 3 veces, con una duración de 25
minutos para cada período. Por otra parte, las enruladoras ocupan mucho espacio,
ya que para procesar grandes cantidades de brote, el secadero debe contar con gran
número de máquinas. Finalmente, es importante destacar que en la actualidad ha
disminuido la demanda por el té de enrulado ortodoxo.
El enrulado continuo se caracteriza por su mayor celeridad, por el menor espacio
que requieren las máquinas y por su mayor rendimiento, expresado en el número de
tazas de té, obtenidas por kilogramo de té seco procesado por este sistema. Por otra
parte, la demanda se ha volcado más al consumo de té obtenido por este proceso.
En el enrulado es importante observar ciertas normas, en función del tipo de
enruladora. Si se utiliza la enruladora ortodoxa, la misma debe cargarse con
brotes hasta las 3/4 partes de su capacidad, a fin de que todo el brote cargado
pueda enrularse satisfactoriamente.
Con las enruladoras continúas, la alimentación ha de ser permanente y uniforme,
para que el brote en el interior de la máquina, llene todos los espacios
53
contribuyendo a la realización de un buen enrulado.
5.1.5 Fermentado
En esta etapa se completa el proceso interno iniciado en el enrulado. Es decir, el
proceso de combinación del oxígeno del aire, con los componentes presentes en el
brote y de éstos entre sí.
Las condiciones que requiere el fermentado son las siguientes:
otras etapas del proceso, contribuirá a una mejor evolución del fermentado,
tanto si se realiza sobre bandejas, como sobre cintas. Una temperatura de 25º a
30º C se considera satisfactoria, la temperatura óptima es de 27º C. Con una
humedad ambiental de 95 a 100%, la que se puede lograr mediante el uso de
humificadores, los cuales arrojan una fina neblina de agua que provee la
humedad requerida.
no deberá sobrepasar los 10 cm. Espesores superiores dificultan la uniformidad del
proceso. La capa de té deberá estar uniformemente disgregada y esparcida.
La aglomeración de partículas en formas esféricas, da lugar a un fermentado
desuniforme. De ahí, la necesidad del uso de zarandeos, después de cada pasaje
del brote por la máquina enruladora, ya sea ortodoxa o continúas.
do deberá ser de 1 a 2 horas, contadas desde el
inicio del enrulado, hasta el ingreso en el horno de secado. Un té bien fermentado
debe presentar un color dorado, o por lo menos cobrizo y un aroma agradable,
propio del té en fermentación.
54
Un fermentado de menos de 1 hora, es en general insuficiente para el adecuado
desarrollo de las cualidades deseadas. Por el contrario, un fermentado de más de
2 horas desvirtúa las buenas cualidades que pudieron haberse desarrollado.
Un té con poco fermentado da como resultado, una bebida con sabor y aroma a
verde. A su vez, un té sobrefermentado da un licor que solamente tiene color,
careciendo de aroma y sabor propios de un té bien procesado.
5.1.6 Secado
Esta etapa del proceso, tiene como finalidad detener el fermentado y reducir
el contenido de humedad del té, desde un 65% aproximadamente, hasta un 3% en el
producto final.
Las temperaturas de entrada y salida del aire; el sistema de provisión de calor y la
duración del secado son los factores de mayor importancia, en relación con la
calidad final del producto. Las condiciones que requiere el secado se resumen a
continuación.
º C.
Superar este límite, aún por períodos cortos, otorga al té un aroma y un gusto a
tostado o hasta quemado.
ñalada, descalifica al té. Igualmente son desaconsejables las
temperaturas inferiores a 80º C, pues el té secado en estas condiciones, difícilmente
conserva la calidad.
La temperatura de salida del aire en el horno, que coincide con la temperatura de
entrada del té, no debe ser inferior a los 52º C. Esta es la temperatura mínima
55
requerida, para que el proceso de fermentado se detenga. El rango térmico más
adecuado para la salida del aire, está entre los 52 y los 55º C.
Su espesor sobre la cinta de secado, no deberá ser superior a 2,5 cm. El té
deberá estar uniformemente distribuido a lo ancho de toda la cinta de secado.
En secaderos de lecho fluidizado, las partículas de té deben tener un tamaño
adecuado, para lograr su correcta fluidización y secado.
Es preferible que la provisión de calor se realice por el sistema indirecto. Cuando se
utiliza algún sistema directo, una parte de los gases de combustión se mezclan
con el té, otorgándole un aroma y un sabor característico a humo, ya sea de leña,
gas natural o derivados del petróleo. Esto, lógicamente desmerece la calidad del
producto.
Su duración oscila entre 20 y 30 minutos. Es importante que no supere la media
hora, pues un secado muy prolongado elimina los componentes volátiles,
responsables del aroma del té.
5.1.7 Despalado y desfibrado
El proceso de elaboración propiamente dicho, finaliza con la salida del té del
horno de secado. No obstante, aún debe ser sometido a otros procesos, hasta que
pueda ser considerado un producto apto para ser comercializado.
El primero de estos procesos es el despalado y desfibrado. Para este fin, las
plantas de elaboración cuentan con las zarandas de despalado tipo
"Myddleton." y con las despaladoras electrostáticas. La primera extrae las porciones
de tallos más grandes, en tanto que las máquinas electrostáticas, en sucesivas
pasadas, extraen las porciones menores de tallo y la fibra propiamente dicha.
56
5.1.8 Clasificado
Esta operación tiene como finalidad, separar el té elaborado en fracciones de
distinto tamaño de partícula. La tarea se lleva a cabo en las máquinas
clasificadoras, las que consisten en un juego de zarandas animadas por un
movimiento circular o de vaivén, y cuyas mallas se diferencian entre sí por el
diámetro de las perforaciones.
Cada malla tiene su correspondiente boca de salida. Las fracciones de distinto
tamaño reciben el nombre de grados o tipos. Los grados obtenidos en el primer
zarandeo se denominan grados primarios y resultan de la separación natural de
las partículas.
Estos grados primarios se caracterizan por su color negro o marrón neto y porque
conservan su calidad. No obstante, casi siempre queda una fracción muy gruesa que
no alcanza a atravesar las aberturas de la malla. Esta porción se somete a un
proceso de quebrado y clasificado.
Los grados obtenidos reciben el nombre de grados secundarios y son de inferior
calidad con respectos a los anteriores. Se caracterizan por la tonalidad grisácea o
cenicienta que recubre al color negro o marrón de fondo.
5.1.9 Almacenado
El té clasificado se guardará en bolsas, bolsones o silos, éstos últimos estarán
divididos en compartimentos para los distintos grados. Pueden estar hechos de
madera; sus paredes estarán revestidas interiormente con chapas de aluminio, a fin
de impedir que el té tome olor de la madera, como también preservarlo de la
humedad. Un compartimiento dado guardará té de un mismo grado,
57
correspondiente a varias fechas de elaboración.
5.1.10 Mezclado (Blending)
Llegado el momento en que se ha acumulado un volumen adecuado de cada grado
a envasar y comercializar, se procede a conformar el lote mezclando cada una de las
partidas a fin de obtener en más alto grado de uniformidad. De esta manera se
procederá, para con cada uno de los grados.
5.1.11 Envasado
Los envases para la comercialización, también deberán estar hechos con materiales
que prevengan la contaminación del té, como también la absorción de humedad. De
esta manera, el producto puede llegar al consumidor conservando toda su buena
calidad.
El sistema de palletización para los lotes de exportación, ha contribuido en gran
medida a eliminar manipuleo mecánico o manual. Permitiendo su rápido despacho,
sin daños externos y adecuada limpieza.
5.1.12 Control de calidad
El catado del té es una técnica habitual, rápida, económica y precisa para valorar la
calidad del té, de acuerdo a las demandas y medidas del mercado. Para evaluar la
calidad se deben distinguir las cualidades de la infusión y el licor. La infusión es la
masa de té, que queda después de la separación del licor constituyendo éste último la
fracción bebible.
En las características que definen la calidad de la infusión se tienen en cuenta color y
aroma; en el licor se tienen en cuenta su viveza, color y brillo.
En todo este proceso de elaboración debe existir un constante control de
58
laboratorio, tanto en la materia prima como en el producto terminado, con el fin de
encuadrarlo dentro de las cualidades requeridas por el elaborador tealer, con la
posibilidad de incorporarse a un sistema de aseguramiento de la calidad sanitaria
por Buenas Prácticas de Manufactura(BPM), Procedimientos Operativos
Estandarizados de Saneamiento (POES), Análisis de Peligros y Puntos Críticos de
Control (HACCP) o Calidad total.
CUADRO Nº 5 CLASIFICACION INTERNACIONAL DEL TÉ DE ACUERDO A LOS
GRADOS PRIMARIOS O SECUNDARIOS.
Fuente: Junovich, (1996).
59
5.2 TECNOLOGÍA DEL CAFÉ.-
5.2.1 Definición
El procesamiento del grano de café empieza como un proceso después de la
cosecha, y requiere dedicación y mucho tiempo ya que éste proceso es tan
importante como el cultivo en sí.
Esta fase va a comenzar específicamente desde la recolección de semillas del
cafeto y seguirá diversos pasos, entre ellos el secado y la clasificación.
FOTOGRAFIA Nº1 PLANTA DEL CAFE
Fuente: Amasifuen, A. (2009)
5.2.2 Procesamiento
Extracción de semillas
Para este paso existen dos opciones:
Vía Seca (A esté café se le llama bola seco o cereza).-
60
Se recolectan las cerezas rojas o amarillas (maduras) dejando el pezón
adherido a la rama. Al realizar este paso se debe evitar causar daño a los
árboles.
Equiparse con buen equipo de trabajo, para que la cosecha no dure más
de 2 semanas, evitando que la semilla se seque en el árbol. Una buena
recomendación es no dejar que el café sea expuesto al sol.
Vía Húmeda (A este café se llama lavado o fermentado).-
Se recolectan las cerezas.
Se remojan para quitarles las capas y luego se lavan los granos.
Recepción en el Beneficiadero
- Se recibe y procesa el café el mismo día en el que se ha recolectado, previo
lavado.
- Se pesa el café al momento de recibirlo y procurar no dejar expuesto al sol
Despulpado
- Este proceso debe realizarse antes de las 6 horas de la recolección ya que
este tiempo podría afectar el producto y producir una fermentación posterior.
- Se debe construir un tanque para almacenamiento de agua de suficiente
volumen.
- La máquina despulpadora tiene que estar de acuerdo a la cantidad de horas
diarias que se utilice.
- Se debe limpiar, calibrar las cuchillas alimentadoras, revisar la tolva y el cilindro
de la despulpadora y por último revisar el sistema de movimiento ya sea manual
o eléctrico.
61
- Asegurarse que no haya ninguna impureza tales como: maderas, metales,
residuos vegetales, etc.
- Alimentar con suficiente agua a la despulpadora y enseguida dejar pasar las
cerezas.
- Recoger la pulpa, secarla al sol y utilizarla como fertilizante.
- Recoger las aguas del despulpado y juntarlas con las aguas del lavado a fin de
someterlas a tratamiento y evitar la contaminación ambiental.
Zarandeo
Escoger una zaranda (tamizador) que tenga un tamaño en relación con el
tamaño de la despulpadora, se puede usar una zaranda manual o eléctrica, para
separar los granos que no se han despulpado.
FOTOGRAFIA Nº 2 ZARANDEO O TAMIZADO DEL CAFÉ
Fuente: Amasifuen, A. (2009)
62
Fermentación
- Se coloca el café despulpado en el tanque de fermentación.
- Luego se deja fermentar de 12 a 20 horas, hasta que la textura este rugosa.
- La fermentación se va a acelerar cuando se añada al fermentador miel
proveniente de una fermentación anterior.
- Es conveniente evitar que el café se sobrefermente, o no se fermente
suficiente, porque va a perder calidad.
Lavado
a. En el fermentador:
- El producto fermentado se lava de inmediato en el fermentador, si esto no se
hace se guarda el producto durante el menor tiempo sumergido en agua limpia.
- El café se tiene que lavar 2 o 3 veces.
- Las aguas del lavado se recogen y se juntan con las aguas del despulpado y se
envía a una piscina para que se oxigene y purifica antes de desecharla.
b. En el canal clasificador
- Esta actividad se realiza sólo si se quiere obtener varios tipos de café.
- El canal tiene tres secciones separas por compuertas. En la primera sección se
realiza el lavado.
- Se añade la cantidad de agua suficiente y se mueve el café con una paleta de
madera.
- La espuma e impurezas van a pasar al tercer compartimiento para ser
desechadas.
63
Clasificación
- Esta actividad tiene por meta obtener café de dos calidades a más.
- La selección se va a hacer a través del canal clasificador, constituido por 3
secciones separadas por 2 compuertas.
- Si el lavado se hizo en el tanque de fermentación, el café se envía con
abundante agua.
- Luego de hacer el lavado respectivo los compartimientos van a ir tamizando el
casé haciéndolo de diferentes calidades.
FOTOGRAFÍA Nº3 GRANOS DE CAFÉ TOSTADO
Fuente: Amasifuen, A. (2009)
64
5.3 TECNOLOGÍA DEL CACAO.-
El beneficio del cacao es un proceso que obedece a los principios básicos de
conservación de alimentos y se hace con la finalidad de mejorar la calidad del
grano.
Granos mal fermentados, humedad elevada, mezcla de almendras sanas con
enfermas, demasiada impurezas son factores negativos que afectan la calidad.
En términos esquemáticos, el beneficio del cacao consiste en lo siguiente:
GRAFICO Nº 3 FLUJO DE PROOCESO DE OBTENCIÓN DE GRANOS DE
CACAO
Fuente: Ministerio de Agricultura-Perú, (2004)
65
5.3.1 Cosecha o recolección
Se inicia cuando el fruto o mazorca está maduro, ésta se aprecia por su cambio
de pigmentación: de verde pasa al amarillo o del rojo y otros similares al amarillo
anaranjado fuerte o pálido.
Cuando existen dudas respecto del estado del fruto maduro basta golpearlo con
los dedos de la mano y si se produce un sonido hueco es señal de que el fruto
está maduro.
FOTOGRAFIA Nº 4 COSECHA Y RECOLECCIÓN DEL FRUTO DE CACAO
Fuente: Ministerio de Agricultura-Perú, (2004)
No debe recolectarse frutos verdes o verde amarillentos, porque tiene influencia
desfavorable sobre la fermentación. Proporcionan un porcentaje elevado de
almendras violetas y pizarrosas.
Si se aguarda mucho tiempo para recolectar una mazorca madura existen
riesgos de podredumbre y germinación de las almendras. Además, la cosecha
de frutos verdes, pintones y sobremaduros disminuye el rendimiento de los
granos en peso y en calidad.
66
5.3.2 Quiebra
Se denomina quiebra a la operación que consiste en partir la mazorca y extraer
las almendras las cuales una vez separadas de la placenta, serán sometidas a la
fermentación.
El tiempo entre el desgrane y la puesta en fermentación no debe exceder las 24
horas.
5.3.3 Fermentación
O beneficio, cura o preparación. Es un proceso bioquímico interno y externo de
la semilla en la que ocurren cambios notables en su estructura.
La fermentación consiste en lo siguiente:
- Descomposición y remoción del mucílago azucarado que cubre el grano fresco,
para facilitar el secado y la conservación o almacenamiento.
- Elevar la temperatura que mata al embrión, para facilitar el desarrollo del sabor
a chocolate. Destrucción de las células pigmentadas o cambios en la
pigmentación interna.
- La transformación del sabor astringente de los cotiledones.
- El desarrollo de sabor y aroma del chocolate.
- Durante la fermentación los azúcares que contienen las almendras son
transformados a alcoholes por las levaduras. Estos a su vez son convertidos en
ácido acético por las bacterias acéticas.
67
Una cantidad considerable de calor se desprende durante la fermentación
mientras la pulpa se desintegra. Este incremento en la temperatura es el
causante de la muerte del embrión y es precisamente en este momento cuando
se inician los cambios bioquímicos internos de la semilla: el cambio de color
violeta a marrón claro, disminución del sabor amargo y el desarrollo de los
sabores precursores del chocolate.
5.3.4 Sistemas de fermentación
Existen diversos procedimientos para la fermentación del cacao. Entre los más
usados, tenemos la fermentación en costales, en rumas o montones y en
cajones de madera.
Fermentación en sacos.-
Para la fermentación del cacao en costales de polietileno o yute se colocan las
almendras dentro de estos, se cierran y se los deja fermentando en el piso.
Estos montones deben estar expuestos directamente al sol y no bajo sombra
con remociones a intervalos de 48, 72 y 96 horas que es el tiempo necesario
para obtener un cacao bien fermentado por encima del 90 %. Por lo general,
todo el proceso demora 5 días. Este método tiene la ventaja de fermentar
cualquier volumen y no ocasiona costo alguno.
Fermentación en cajones.-
Para este tipo de fermentación se colocan las almendras frescas dentro de
cajones fermentadores por un período de 5 días.
68
Para una buena fermentación, debe nivelarse uniformemente la masa de cacao
en cajones y cubrirlos con hojas de plátano, costales de yute o plástico, a fin de
mantener la humedad y conservar el calor desprendido por la fermentación
alcohólica. La capa de granos frescos no debe superar los 70 cm. De hacerlos
se corre el riesgo que se compacten y reduzca la aireación de los granos
además de dificultar el volteo obteniéndose una fermentación dispareja.
La razón de realizar los volteos es la de uniformizar el desarrollo de los procesos
bioquímicos que se manifiestan en el curso de la fermentación. La acumulación
de temperatura se inicia lentamente debido a la poca contaminación del
mucílago fermentado que al airearse convenientemente, produce un efecto
positivo directo.
FOTOGRAFIA Nº 5 PROCESO DE FERMENTACIÓN DE GRANOS DE
CACCAO
Fuente: Ministerio de Agricultura-Perú, (2004)
69
El primer volteo se debe efectuar a las 48 horas de depositarse la masa de
cacao, luego a las 72 y por último a las 96 horas, quedando apto para someterse
al secado a las 120 horas (5 días). Luego de estos tres volteos las almendras
tienen en promedio un 80% de humedad.
Este procedimiento permitirá lograr una fermentación más uniforme si la
comparamos con los métodos anteriores.
5.3.5 Secado
Al final de la fermentación la humedad de los granos de cacao es 55%. Para ser
almacenados con seguridad debe reducirse a límites del 7 u 8%.
El proceso de secado no constituye una simple reducción de humedad sino que
los cambios químicos continúan mientras el contenido de humedad desciende
con lentitud hasta que se detienen por la falta de humedad o la inactivación de
las enzimas por otros medios. Por este motivo el proceso no debe ser muy
rápido durante los dos primeros días, la alta temperatura puede inactivar las
enzimas.
También podrá secarse el cacao en secadores calentados artificialmente, en
cuyo caso deberá prepararse para que el grano no adquiera el olor a humo.
5.3.6 Limpieza y selección del grano
Terminado el secado es conveniente limpiar el producto de impurezas a fin de
obtener un producto de mejor valor comercial. Finalmente la producción debe ser
empacada y almacenada.
70
De acuerdo a los parámetros de calidad del grano del cacao exigidos por la
Unión Europea que son los que por lo general se toman como referencia en el
comercio internacional del cacao; el tamaño mínimo permitido del grano (calibre)
es de un gramo por grano.
Por esta razón es importante realizar una adecuada selección del grano de
cacao utilizando para ello zarandas construidas de mallas con medidas de
orificio de un cm2 que permita pasar los granos más pequeños y retener los de
mayor calibre.
Por lo general el grano de cacao peruano es exportado con una calibración
promedio de entre 0.95 a 1.20 dependiendo de las zonas de producción.
La selección del grano también nos permite eliminar todo tipo de impurezas
como: placentas, pajillas, granos hongeados, granos picados y granos dobles;
defectos que no están permitidos en el comercio del grano.
5.3.7 Calidad del grano de cacao
La calidad del grano de cacao está directamente relacionada con un adecuado
proceso de fermentación y secado. Las principales características requeridas por
la industria, son los siguientes:
71
5.3.8 Almacenamiento
El almacenamiento del cacao juega un papel preponderante. Si no es realizado
en perfectas condiciones todo el esfuerzo realizado en obtener un producto de
calidad puede echarse a perder.
Terminado el secado los granos se envasan en costales de yute y si todavía
están calientes producto del secado al aire libre, se deja enfriar antes de
ensacarlos. El ambiente donde se va almacenar debe estar exento de olores
extraños, como los provenientes de pesticidas, combustible, alimentos con
olores penetrantes, etc. Se debe evitar del todo la contaminación por humo.
El cacao es altamente higroscópico, es decir absorbe la humedad con suma
rapidez. Si se almacenan almendras con menos de 8% de humedad, pueden
mantenerse en buen estado
por unos cinco meses, en medios menores de 75% de humedad relativa.
Cuando la almendra seca es almacenada en ambientes con 95% de humedad
relativa en 10 días puede superar el 15 % de humedad.
La que se presenta con mayor incidencia en los granos de cacao con un
inadecuado manejo postcosecha es la ocratoxina A (OTA) que es producida por
el Penicillium verrucosum y por el Aspergillus ocraceus.
72
5.3.9 Comercialización del cacao
En la comercialización interna los pequeños productores venden por lo general a
los intermediarios y, en las zonas donde existen, a las Cooperativas. Por su
parte, los intermediarios venden al mayorista, quien finalmente comercializa con
los industriales. Es una constante que quien resulta perjudicado en todo el
circuito de comercialización es el productor a quien se le paga precios bajos.
CUADRO Nº 6 PARAMETROS DE CALIDAD DE GRANOS DE CACAO
Fuente: Ministerio de Agricultura-Perú, (2004)
73
5.3.10 Principales usos del cacao y sus derivados
A partir de las semillas del cacao se obtiene el cacao en grano, los cuatros
productos intermedios (licor de cacao, manteca de cacao, pasta de cacao y
cacao en polvo) y el chocolate. A pesar de que el mercado de chocolate es el
mayor consumidor de cacao en términos de equivalente en grano, productos
intermedios tales como el cacao en polvo y la manteca de cacao son utilizados
en diversas áreas.
CUADRO Nº 7 PRINCIPALES USOS DEL CACAO Y SUS DERIVADOS
Prod
ucto
Usoe
lC
Fuente: Liendo, R. (2005)
74
GRAFICO Nº 4 FLUJO DE PROCESO DE DERIVADOS DEL CACAO
Fuente: Liendo, R. (2005)
75
5.3.11 Procesamiento del cacao para la fabricación de chocolate y sus
subproductos
La transformación industrial de las almendras de cacao consta de una variedad
de operaciones, que persiguen la obtención de diferentes tipos de productos. En
este sentido, existen dos clases de procesado res del grano de cacao: aquellos
que producen productos para la confitería, la fabricación de chocolates y otros
subproductos derivados del cacao, y los que se destinan a constituir materia
prima para la industria alimentaria y farmacéutica. Otra manera de catalogarlos
es como: industriales molineros y fabricantes de chocolate. En el caso específico
de la molinera, ésta se dedica a la elaboración únicamente del licor de cacao,
manteca de cacao, torta y polvo de cacao.
Las tecnologías que existen para la transformación de la almendra de cacao en
sus diferentes subproductos son diversas, pero muchas de esas tecnologías
asociadas al procesamiento del cacao, continúan siendo en algunos aspectos
confidenciales.
Para la elaboración de chocolate no se ha desarrollado ningún procedimiento
completamente uniforme, admitido para todas las empresas. Muchas de las
tecnologías de elaboración se encuentran en un estado empírico. Sin embargo,
existen rangos operativos comunes y básicos que son compartidos por las
empresas molineras de cacao y de manufactura de chocolate. La siguiente figura
muestra un diagrama conservador del proceso, donde destacan sólo las
operaciones tradicionales en la manufactura del cacao. Seguidamente se
describen en forma resumida algunas de las operaciones esenciales realizadas
en las industrias procesadores de cacao y sus productos derivados.
76
Aceptación.-
En esta operación se trata de garantizar que las especificaciones de calidad de
la materia prima cumplan con la exigencia de la industria procesadora, antes de
ser aceptada para su procesamiento. Las almendras de cacao que superan las
pruebas son seleccionadas y, casi inmediatamente, transformadas, o por el
contrario se almacenan para un uso posterior. Previo a su almacenamiento, se
aplica un tratamiento de fumigación que garantiza su permanencia durante
varios meses sin que ocurran alteraciones.
Limpieza.-
La primera etapa en el procesamiento del cacao es la limpieza, la cual consiste
en eliminar los cuerpos extraños, como: metales, piedras, trozos de madera,
vidrios, entre otros. Luego de esta operación es posible que aún queden
residuos, los cuales se eliminan posteriormente en forma manual.
Descascarillado.-
Es el proceso en el que se elimina la cáscara, la cual constituye la cubierta
exterior de la semilla del cacao. Indiferentemente de los distintos fines que se
persigan con los granos del cacao en la industria, todos deben someterse
primero a un proceso de descascarillado entes de que se transformen en pasta o
licor de cacao.
Existen dos variantes importantes de este proceso.
El primero consiste en el tostado previo del grano junto con su cáscara, a bajas
temperaturas, y después, se procede con la eliminación de esta última. En la
77
segunda variante se realiza el descascarillado previo, el secado de los granos
con radiación infrarroja, el descascarillado y el proceso de tostado de los
cotiledones hasta el punto deseado. Este último proceso se considera más
adecuado para el procesamiento de grandes volúmenes de cacao debido a su
alta rentabilidad.
Tostado.-
El tostado es la operación esencial donde primariamente, a partir del contenido
de humedad natural, en combinación con el calentamiento, se promueve un
conjunto de reacciones químicas, en las cuales intervienen los compuestos
precursores formados durante la fermentación y el secado, que luego darán
origen al sabor y aroma inicial del chocolate. Sin embargo, el buen sabor y
aroma depende mucho de la variedad de cacao que proporcionó las almendras y
de la manera como se realizó el proceso de fermentación y secado.
Alcalinización o "Dutched".-
Las semillas de cacao experimentan un proceso denominado alcalización,
generalmente con carbonato de potasio, que se destina a aumentar la intensidad
del sabor y el color del producto final.
Esta operación se puede aplicar en diferentes niveles del proceso de
transformación de la almendra de cacao.
Molienda.-
Las almendras de cacao se muelen para producir el licor de cacao; luego las
partículas del cacao son suspendidas en manteca de cacao fundida.
78
La temperatura y la intensidad de la molienda fluctúan, según el tipo de semilla
de cacao empleada y de las especificaciones del diseño exigidos para el
producto final.
El cacao tostado y limpio se muele mediante rodillos; anteriormente se
empleaban rodillos fabricados de granito, pero ahora los de acero se usan con
mayor regularidad. Para separar el germen se emplean dispositivos especiales,
porque éste tiene un sabor amargo que puede afectar su calidad. La masa o licor
de cacao pasa luego a prensas; en esta etapa es cuando se separa la grasa de
la masa o licor hasta el porcentaje deseado, y el residuo que se forma durante
este proceso es lo que constituye la torta de cacao. Para producir la torta con
diversas proporciones de grasa, el fabricante controla la cantidad de manteca
que se extrae del licor. La torta se pulveriza con la finalidad de preparar el polvo
de cacao, el cual tiene un uso de muy amplio en la industria alimentaria.
Usualmente, el polvo de cacao es saborizado con vainilla, canela, cassia y otras
especias en polvo o resinas oleosas. Estos saborizantes se agregan en forma de
polvo; sin embargo, el tamaño de sus partículas debe ser mucho menor a las
partículas que constituyen el polvo de cacao.
Elaboración del chocolate.-
El licor del cacao se mezcla con manteca de cacao, azúcar, leche y agentes
emulsionantes. Las proporciones de estos ingredientes varían según el tipo de
chocolate que se pretenda fabricar. La mezcla se somete a un proceso de
refinación con el propósito de mejorar su textura; y luego, la mezcla refinada se
lleva a un proceso de amasado. Este proceso, también llamado en inglés
"conching", produce una mayor intensidad en el sabor del chocolate.
79
La siguiente fase consiste en el templado de la mezcla, para lo cual se deposita
en moldes que se introducen en una cámara fría.
Las presentaciones finales del producto son: en grandes tabletas, cuando se
destina a otros fabricantes de chocolate; cacao soluble para beber; cacao
instantáneo; chocolate bebible; y polvo de cacao para pastelería y confitería,
entre otros.
80
CAPÍTULO 6
TECNOLOGÍA DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS FERMENTADAS.
6.1 TECNOLOGÍA DE LA CERVEZA
6.1.1 Introducción.-
Las bebidas alcohólicas tienen su origen en el proceso de fermentación
alcohólica. Todo líquido azucarado sufre esta fermentación de manera
espontánea debido a la acción de las levaduras que, en ausencia de aire,
destruyen la glucosa y otros azúcares produciendo dióxido de carbono y
etanol.
En los últimos 100 años se han sentado las bases de una tecnología
cervecera, mediante el análisis científico de los procesos biológicos y
químicos que tienen lugar en el curso de la elaboración de la cerveza, lo que
permite un uso más racional de las materias primas. A este respecto es de
destacar la importancia de los conocimientos obtenidos sobre los
aspectos biológicos y bioquímicos de la fermentación y maduración de la
cerveza.
La cerveza es una bebida fermentada y espumosa, en cuya fabricación se
utilizan materias primas ricas en carbohidratos como malta, cebada, trigo,
arroz, maíz desengrasado, almidón de trigo o de maíz, azúcar, lúpulo y agua,
a las que se añaden levaduras.
81
La malta es cebada germinada o trigo germinado, cuyo proceso de
germinación se interrumpe en el momento óptimo, de máximo contenido
enzimático, por calentamiento a 90-105º C en la caldera de fermentación o en
horno de desecación. Durante la germinación de los cereales se forman en los
granos importantes enzimas como amilasas, hemicelulasas, proteasas,
proteasas, fosfatasas y oxidasas que tienen gran importancia para preparar un
mosto que sirva de sustrato inicial para la fermentación y maduración de la
cerveza.
Un proceso de gran trascendencia que ocurre durante la germinación es la
solubilización de la harina del núcleo de los granos de cereales. En el
núcleo de los granos de cereales el almidón se encuentra en el interior de
células cuyas paredes tienen un alto contenido de hemicelulosas. En el
curso de la germinación las paredes celulares son desintegradas por las
hemicelulosas quedando en libertad los gránulos de almidón, que son
degradados por la acción de la amilasa a dextrinas y azúcares. Los
monosacáridos y oligosacáridos, así como los aminoácidos libres formados
durante la germinación, son los productos precursores de los sabores y
colores que se originan durante la desecación. A dichos productos se deben el
típico aroma y el color tostado de la malta. Mediante el control de las
temperaturas de germinación y de desecación puede obtenerse tipos de malta
ricos o pobres en enzimas que se requieren para la fabricación de las diversas
clases de cervezas.
6.1.2 Obtención del mosto
82
El proceso técnico de preparación del mosto es el siguiente:
GRAFICO Nº 5 PROCESO DE ELABORACION DE LA CERVEZA
Fuente:Varnam, A. (1997).
Durante la maceración se produce la degradación enzimática de almidón, de
las proteínas y de otros compuestos y la extracción con agua de los
productos resultantes. El procedimiento de maceración varía según el tipo de
cerveza que se desea obtener y las materias primas utilizadas. Existen
procedimientos de cocción y de infusión que presentan diferencias
83
fundamentales.
En el procedimiento de cocción parte de la malta macerada se hierve y se
mezcla seguidamente con el resto del macerado hasta que la mezcla
alcance la temperatura deseada. En el procedimiento de infusión la
temperatura de todo el macerado se eleva gradualmente. Por lo general la
temperatura se eleva hasta 30-50º C. Cuando se utiliza una gran proporción
de cebada cruda, más del 25% del total, se añaden preparados enzimáticos
que a 52º C degradan los glucanos de la cebada.
Los glucanos dificultan los procesos de clarificación y filtración. A estas
temperaturas también actúan los enzimas proteolíticos. Después de mantener
estas temperaturas durante 20-30 minutos, se calienta hasta alcanzar una
temperatura de 63-64º C. A esta nueva temperatura actúa la B-amilasa que
degrada el almidón a maltosas sin que apenas se produzcan dextrinas.
Elevando después la temperatura de la masa a 72-75º C se consigue la
temperatura óptima para la acción de la a-amilasa, enzima que reduce el
almidón a dextrinas sin producir apenas maltosa. Alargando o acortando
los tiempos de calentamiento a las diferentes temperaturas se puede
controlar la composición del mosto en lo que concierne a relación de
azúcares fermentables por las levaduras, como glucosa, sacarosa, levulosa,
maltosa y maltotriosa, respecto de las dextrinas no fermentables. Dicha relación
es la que determina el grado final de fermentación.
En la siguiente fase de filtración o clarificación tiene lugar la separación de las
84
materias solubles del extracto (mosto) de las partículas sólidas (heces).
Mediante lavados sucesivos con agua a 75º se arrastran todas las materias
solubles residuales de las heces que quedan así lavadas. Las heces
pueden utilizarse como pienso rico en proteínas.
Al mosto se añade seguidamente lúpulo y se somete a cocción durante hora y
media o dos horas.
La cocción solubiliza determinados componentes del lúpulo que imparten el sabor
amargo de la cerveza. La cocción determina además la coagulación de las
proteínas que en su mayor parte forman complejos de albúmina materias
tánicas. También se inactivan los enzimas del mosto. Finalmente el mosto se
enfría a 5-8º y se somete a un proceso de clarificación.
Los complejos de albúmina-taninos, que se forman durante la cocción del
mosto, producen un enturbiamiento grosero que puede eliminarse por
simple decantación o por sedimentación. También durante el enfriamiento,
cuando la temperatura desciende a 65-70º C, comienza a aparecer un
enturbiamiento fino. Esto se debe igualmente a la formación de complejos
de albúminas y taninos, pero se diferencia en su conducta y composición de
los complejos que se determinan el enturbiamiento grosero.
También durante la fermentación superficial de las levaduras aparece un
fino enturbiamiento que puede afectar a la propagación de las levaduras y a la
fermentación. Los materiales que producen la turbidez coloidal pueden
85
separarse del mosto por sedimentación o filtración. Otro inconveniente
derivado de la combinación de albúminas con los taninos es la producción
de espumas y sabores desagradables, lo que hace precisa la total
eliminación de los componentes que producen el enturbiamiento fino. Para
asegurar una buena propagación de la levadura de cervecería durante la
fermentación principal se incorpora aire estéril al mosto filtrado. El contenido
en oxígeno del mosto debe ser de 8 mg/l
6.1.3 Fermentación y maduración
El mosto enfriado, filtrado y aireado tiene que ser transformado
seguidamente en cerveza. Para ello se requieren otros dos procesos, la
fermentación principal y la secundaria o maduración de la cerveza.
Levaduras de cervecería.-
Para la fermentación profunda de la cerveza se emplean cepas de
levaduras de la especie Saccharomyces carlsbergensis. Esta levadura,
utilizada desde hace un siglo en la fabricación de cerveza, fermenta bien el
mosto a una temperatura de 5-10º C. La S. carlsbergensis fermenta la
glucosa, sacarosa, maltosa, galactosa y los 3/3 de rafinosa. En el proceso
tecnológico tienen importancia algunas características de la levadura como son
la capacidad de fermentación de la maltotriosa, el poder fermentativo, la
capacidad de floculación y la formación de productos de fermentación
secundarios que afectan al sabor
86
Poder fermentativo.-
Una buena levadura cervecera debe formar en una hora alrededor de 230 µg de
CO2 por cada mg de HTS. Tomando esto como referencia se procede a
determinar la capacidad fermentativa específica de una levadura con objeto
de elegir las estirpes más convenientes.
Capacidad de floculación.-
Una propiedad muy importante de las levaduras es su capacidad de
floculación. Durante la fase de fermentación principal las levaduras están
diseminadas individualmente por el sustrato, pero hacia el final del proceso,
cuando el grado de fermentación es del 55%, en la superficie de las células
de la levadura se forma un complejo de manano y albúmina que hace que
se adhieran las unas a las otras formando agregados o racimos de 150 a
200 células; estos agregados floculan rápidamente originando un depósito,
porque el ácido carbónico desprendido no es capaz de mantenerlas en
suspensión. Cuando las células pierden su individualidad y floculan cesa la
fermentación tumultuosa. La capacidad de floculación de las levaduras está
determinada genéticamente por tres partes de genes polímeros. Algunas
cepas de levaduras forman flóculos finos y otras no floculan. Las últimas
sedimentan individualmente cuando han completado la fermentación de los
azúcares. Las levaduras que floculan groseramente se emplean en la
fabricación de cervezas especiales que requieren un proceso de
maduración de ocho semanas o más.
87
6.1.4 Formación de productos metabólicos secundarios
Las cervezas fabricadas con las mismas tecnologías pero con distintas
cepas de levadura poseen diferente sabor. Por ello el sabor se ha tenido en
consideración en la selección de las levaduras de cervecería. El aroma
producido por las levaduras es una característica de diferenciación esencial.
El sabor de la cerveza se debe a numerosos componentes algunos de ellos aún
desconocidos. Entre los productos metabólicos de las levaduras, que tienen
importancia en el sabor de la cerveza, figuran alcoholes superiores como el
alcohol isoamílico, el alcohol propílico, así como ésteres, ácidos, compuestos
sulfurados, diacetilo y pentadiona.
6.1.5 Levaduras para cervezas especiales
En la fabricación de cervezas oscuras es especialmente conveniente el
empleo de Saccharomyces cerevisiae la levadura de fermentación e
superficie. Esta levadura, a diferencia de las de fermentación en
profundidad, sólo fermenta 1/3 del trisacárido rafinosa y terminada la
fermentación las células de levadura ascienden a la superficie de la cerveza
fermentada. La fermentación con esta levadura se realiza a una temperatura de
15-25º C produciéndose más alcoholes superiores y ésteres que cuando se
utilizan levaduras de fermentación profunda.
En la fabricación de cervezas para diabéticos la fermentación secundaria se
realiza con Saccharomyces diastaticus. Además de fermentar los azúcares
88
corrientes como la glucosa, sacarosa, maltosa y maltotriosa, esta levadura
fermenta también las dextrinas más sencillas. En las cervezas fermentadas
por S. diastaticus el contenido final de azúcares es muy bajo y por ello la
bebida es adecuada para diabéticos. Últimamente se abandona el uso de
esta levadura debido a que afecta negativamente al sabor. Para la
fermentación del mosto de cerveza se utilizan cepas de gran poder
fermentativo, tales como S. carlsbergensis y durante la fermentación se
añade glucoamilasa para reducir las dextrinas a azúcares fermentables por
levadura.
6.1.6 Cultivos puros de levaduras
La levadura de cerveza se cultiva en instalaciones especiales para cultivo
puro. La selección de estirpes de levadura de cervecería se lleva a cabo
mediante cultivos unicelulares, que se realizan a una temperatura de 8-10º
C. Para la producción de levadura se parte de cultivos de 5 a 50 ml, se
siembran matraces de Pasteur (1 litro) y matraces de Carlsberg (5 l), hasta llegar
a tanques de cultivo puro (200-250 litros); en la fase de máximo apogeo, es
decir, durante su multiplicación, la levadura se mantiene en la fase de máximo
apogeo, es decir, se mantiene en la fase de crecimiento exponencial en
cultivo puro. La masa del cereal recién preparada y enriquecida con
oxígeno se mezcla en la proporción de 2 o 3 partes con 1 parte de producto
fermentativo.
Se distinguen dos sistemas de cultivo puro: abiertos y cerrados. En los
sistemas abiertos la levadura que va a multiplicarse se pasa por los
89
matraces de Carlsberg a recipientes abiertos de 40 y 150 litros dotados
únicamente de una tapa colocada encima. Al recipiente esterilizado se le
agrega el sustrato de cereal de primer brote caliente, que se deja enfriar
lentamente en los depósitos. Una vez enfriada la masa de sustrato, se le
añade una cantidad de levadura extraída del matraz de Carlsberg. La
adición de más sustrato fresco de cereal se lleva a cabo como ya se ha
descrito. Los métodos de cultivo puro cerrados constan, por lo general, de
un esterilizador del sustrato de cereal, así como de uno o varios tambores
de fermentación herméticamente cerrados. Los tambores de fermentación,
previamente estériles se siembran con el contenido de un matraz de
Carlsberg y a continuación reciben el sustrato de cereal estéril procedente
del esterilizador de dicho sustrato. Este sustrato de cereal malteado se airea
en el tanque o tambor de fermentación en condiciones de esterilidad. En
este sistema la multiplicación de la levadura también tiene lugar en el
estadio de máximo apogeo. La cepa de levadura perdura alrededor de un
año en un tambor de fermentación, extrayéndose levadura a intervalos de
14 días a 3 semanas y bombeándola a la bodega de fermentación. La
levadura que queda en el tanque de fermentación vuelve a recibir sustrato
de cereal estéril.
6.1.7 Fermentación principal
El procedimiento discontinuo se emplea para fabricar cerveza poco
fermentada, por ejemplo con una tasa del 11,5% de sustrato malteado
matriz, que se refrigera a 5-7º y se mezcla en una cuba de preparación con
sustrato de cereal enriquecido con oxígeno. La cuba de preparación es un
90
recipiente abierto de unas dimensiones tales que le permite recibir por lo
menos la cantidad de sustrato malteado correspondiente a dos cocciones.
Aquí se agrega a 1 Hl. de sustrato malteado 1 litro de levadura de cerveza
en forma de pasta. Esta operación se denomina preparación. La
concentración de levadura en el sustrato malteado preparado es de 12-15 x 106
células por ml. La adicción de la levadura debe realizarse de manera que las
células se repartan de la manera más uniforme en el sustrato principal. Los
hidratos de carbono y el pH ejercen sobre la levadura acción antifloculante. Tras
la preparación del sustrato se forma en su superficie una capa de espuma
compuesta por sustancias enturbiadoras que contienen proteínas y residuos
de lúpulo. Esta espuma se retira, porque influye negativamente en la calidad
de la cerveza.
Al cabo de 12-18 horas se encuentra ya la levadura en fase de crecimiento
exponencial. Simultáneamente comienza la fermentación. El sustrato así
preparado se bombea a una cuba de fermentación vacía. El sedimento, que
queda en la cuba de preparación se compone principalmente de posos y
células de levaduras incapaces de fermentar, por lo que se elimina. En el
bombeo vuelve a contactar el sustrato con el oxígeno atmosférico, con lo
que se estimulan la multiplicación de la levadura y la fermentación. En el
curso de las primeras 24 horas se forma en la superficie del líquido una
capa de espuma blanca, que recibe el nombre de “rizado”. Se compone de
conglomerados de proteína y tanino, residuos del lúpulo y otras sustancias
amargas que durante la fermentación flotan en la superficie, y de levaduras
muertas. El color des esta superficie rizada varía entre el blanco y el
91
castaño oscuro al final de la fermentación se alisa el “rizado” por la escasa
producción de CO2 y se forma una capa de espuma de color castaño oscuro
llamada “cubierta”.
A medida que gana intensidad la fermentación, aumenta la temperatura en
la cuba de fermentación. En la fermentación fría la temperatura no
sobrepasa los 8,5º. En la caliente se alcanzan temperaturas de 12º o más.
El calor generado en la fermentación se elimina con serpentines
refrigerados o con depósitos de refrigeración soldados a las cubas. Como
sustancia refrigerante se suele emplear agua potable enfriada a 1º C. La
regulación de la temperatura requiere mucho cuidado, pues en la zona
térmica de los 8-10º reaccionan las levaduras con gran sensibilidad ante
variaciones de temperatura de sólo unas décimas de grado. La intensidad
máxima de fermentación se alcanza entre los días 2º y 3º. En esta fase se
transforman diariamente 1,5-2,0 Kg. de azúcar por Hl. de cerveza en alcohol
y dióxido de carbono. Si se emplean levaduras fraccionadas, entre los días
5º y 6º se produce la floculación de la levadura y con ello se inicia la
clarificación de la cerveza joven. Simultáneamente se forma la “cubierta”. En
el curso de las 24-48 horas siguientes se enfría la cerveza a 5-6º C. La
cerveza con un contenido de extracto seco próximo al 3,5-4 % se bombea a
tanques cerrados de depósito o a recipientes de almacenado. Con esta
operación, que recibe el nombre de “trasiego”, se da por concluida la
fermentación principal.
En la fermentación discontinua se multiplica la levadura de 3 a 4 veces. Si
se excluye o limita a un mínimo la contaminación de la levadura con
92
organismos nocivos para la cerveza en el curso de la fermentación, la
levadura se puede utilizar por lo menos de 8 a 10 veces, siempre que se
empleen sustratos malteados pobres en posos. La levadura que quede en la
cuba se bombeará a un recipiente destinado a recoger estos residuos. Si la
levadura se ha cargado con gran cantidad de posos, se lavará con agua fría
y acto seguido se trasvasará a recipientes refrigerados para levaduras.
FOTOGRAFIA Nº6 LEVADURAS DE CERVEZA
Fuente: Varnam, A. (1997).
FOTOGRAFIA Nº 7 TANQUE DE FERMENTACION Y GUARDA DE LA
CERVEZA
Fuente: Varnam, A. (1997).
En estos recipientes o tinas se guardará la levadura bajo agua a
temperaturas < 9º C hasta la preparación de sustrato malteado reciente. Sin
embargo, la levadura no debe mantenerse más de 5 días en estas
93
condiciones, puesto que su fuerza fermentativa disminuye notablemente en el
depósito bajo agua por pérdida de carbohidratos de reserva y de
proteínas enzimáticas. Cuando, por ejemplo, la levadura deba almacenarse
durante más tiempo, como consecuencia de prolongarse los intervalos entre una y
otra partida de sustrato malteado, conviene prensarla y guardarla en depósito
introducida en cajas entre -2 y 0º C.
6.1.8 Fermentación secundaria y maduración de la cerveza
Después de la fermentación principal la cerveza descrita anteriormente aún
contiene un 1 % de material fermentable. El material fermentable residual
está constituido en su mayor parte por maltotriosa y una pequeña cantidad
de maltosa. La concentración de levaduras en la cerveza joven trasvasada a
los depósitos o barriles de almacenamiento llega a 5-10 x 106 células por
cm3. La concentración de ácido carbónico suele ser del 2 %. Como
depósitos de almacenamiento se emplean tanques de acero o de aluminio de
una capacidad variable, 10-60 m3.
FOTOGRAFIA Nº 8 BODEGA CON TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE
CERVEZA
Fuente: Varnam, A. (1997).
94
Interiormente los depósitos de acero están esmaltados o revestidos por una
resina de epóxido. Para el almacenamiento y maduración de la cerveza
desde hace algunos años también se utilizan en ciertos países depósitos con
una capacidad de hasta 1000 m3.
El almacenamiento y maduración de la cerveza se realiza a una presión de 1,3-
1,5 atmósferas. Esta presión es necesaria para retener el CO2 que se forma
durante la fermentación secundaria.
Durante los primeros ocho días que siguen al trasvase de la cerveza la
fermentación es vigorosa porque la temperatura se mantiene alta. En este
período la temperatura de la bodega de almacenamiento puede elevarse de
-1º C a 2º C. El tiempo de enfriamiento de la cerveza depende de la
capacidad del recipiente de almacenamiento y la fermentación secundaria
prosigue durante varias semanas. Tecnológicamente el tiempo de
maduración necesario depende del contenido y clase de mosto, del curso
de la fermentación principal, de las cepas de levadura utilizadas y de su
estado fisiológico, del tamaño del recipiente de almacenamiento y de la
temperatura de maduración. A temperaturas de maduración altas el proceso
se acelera pero disminuye la estabilidad coloidal de la cerveza. Una cerveza
con un contenido en mosto del 11-12 % necesita un grado final de
fermentación del 78-80 % que requiere un tiempo de maduración óptimo de 42
días.
Antes de embotellar la cerveza es preciso eliminar por filtración, u otro
95
procedimiento de separación los materiales que la enturbian. Para ello se
utilizan filtros de tierra de diatomeas, separadores centrífugos y filtros
prensa. No obstante, como material filtrante de la cerveza aún se utiliza el
algodón. En la cerveza filtrada pueden encontrarse todavía células de
levaduras y materiales que producen turbidez, principalmente complejos de
albúmina y materias tánicas, que pueden precipitar. Del grado de
clarificación de la cerveza depende su estabilidad durante el
almacenamiento. Si bien las cervezas para consumo directo e inmediato
sólo se filtran, las destinadas a la exportación reciben tratamientos de
estabilización previos a la filtración, al objeto de eliminar los materiales
enturbiantes. De la misma forma se tratan las cervezas que se van a
almacenar embotelladas más de cuatro semanas. Después de la filtración la
cerveza se envasa en botellas, barriles o latas. La cerveza filtrada es muy
sensible a la acción del oxígeno debido a que éste facilita el crecimiento
microbiano, el enturbiamiento coloidal y, además, afecta adversamente a su
sabor.
6.1.9 Procedimientos de fermentación acelerada
La clásica técnica discontinua de cervecería requiere para la fermentación y
maduración un período de tiempo de unos 50 días. Para aumentar la
capacidad de producción son mejores los procedimientos de fermentación y
maduración más rápidos, habiéndose desarrollado por ello procedimientos
de fermentación tanto discontinuos como continuos de maduración
acelerada.
96
La fermentación y maduración de la cerveza pueden acelerarse:
Empleando mayores concentraciones de levadura
Utilizando temperaturas de fermentación y maduración más altas
Mediante el uso del sistema de agitación
Inoculando cepas de levaduras de mayor rendimiento
Recurriendo a la fermentación bajo presión
En esta fermentación a presión se puede reducir el tiempo necesario a sólo 13
días. Consta de tres fases: propagación, fermentación a presión y maduración.
El mosto enfriado y clarificado se enriquece primero en oxígeno. La
propagación de levaduras se realiza a una temperatura de 8-8,5º C durante 40
horas. Durante la fase de propagación no se emplea presión. Durante la
propagación la concentración de levaduras llega a 35-45 x 106 ml-1. A las 15-
18 horas de propagación se saca el sustrato utilizado en la propagación y se
introduce mosto fresco. Por cada hectolitro de mosto se añade un inóculo de
¼ de litro de papilla espesa de levaduras. El contenido en extracto seco del
mosto de cerveza del depósito de propagación es del 9-10%. Este sustrato se
bombea a continuación al depósito de fermentación a presión. Durante la
fermentación a presión se emplea una temperatura de 9-10º C y una presión
de 1,8 atmósferas hasta que termina la fermentación a los 5 días. Durante la
fase de fermentación a presión apenas se propagan las levaduras pero se
acelera el proceso fermentativo. El ácido carbónico producido durante la
fermentación se recoge mediante un tubo colector para su empleo ulterior.
Una vez fermentada la cerveza, se procede a su enfriamiento a una
temperatura de 3,5-4º C y se bombea al depósito de maduración. En los
97
depósitos de maduración la presión se reduce de 1,8 a 1,25 -1,40 atmósferas.
A los 6-7 días de maduración la cerveza posee las mismas características
analíticas y organolépticas que la cerveza obtenida por el procedimiento
tradicional después de un tiempo de fermentación y maduración de 50 días.
En los métodos de fermentación y maduración continuos se distingue entre
técnicas homocontinuas y hetereocontinuas. Los procedimientos
homo continuos se suelen llevar a cabo como técnicas de varias etapas con y
sin retorno de la levadura en el primer estadio. Los recipientes de fermentación
están dotados en los métodos homocontinuos de sistemas de entremezclado y
bombeo circulante. En los sistemas heterocontinuos se utilizan fermentadores
en forma de torre de uno o varios pisos. Estos métodos trabajan por lo regular
con una concentración muy alta de células (> 120 x 106 células por ml) frente a
60-70 x 106 células por ml en los procedimientos clásicos. Las temperaturas
oscilan en las técnicas homocontinuas y heterocontinuas entre 10 y 28º C.
Como consecuencia, los tiempos requeridos para la fermentación y
maduración fluctúan en la esfera industrial entre 15 días y en ocasiones,
menos de 24 horas. Debido a que en la técnica de trabajo continuo las
levaduras tienen mayores exigencias en lo referente a rendimiento
fermentativo, propiedades floculantes y estabilidad genética que las levaduras
destinadas a procedimientos discontinuos, para aquellos procesos se
necesitan levaduras especiales.
Como las instalaciones de fermentación y maduración de las fábricas
cerveceras continuas están en funcionamiento por lo menos 6 meses, los
98
recipientes y circuitos exigen cuidados especiales, así como los sistemas de
limpieza y desinfección. En este campo se prestará particular atención a evitar la
presencia de gérmenes contaminantes que posean tiempos de reproducción más
cortos que los de las levaduras.
6.1.10 Fenómenos que acontecen durante la fermentación y maduración
Los hidratos de carbono fermentables existentes en el mosto de la cerveza
que ya recibió el lúpulo se transforman en alcohol y dióxido de carbono en el
curso de la fermentación principal y de la maduración subsiguiente. La cerveza del
12 % ya terminada contiene alrededor de 3,8-4,2 g de alcohol por litro y el 0,38-
0,50 % de CO2.
Sin embargo, estas sustancias no son las únicas en determinar el sabor y el
buqué de la cerveza. Son sobre todo los productos secundarios producidos
durante la fermentación y maduración y las restantes sustancias contenidas en
forma coloidal los que prestan a una cerveza su carácter total. Entre los
subproductos de la fermentación se cuentan alcoholes superiores, ésteres,
diacetilo, pentandiona, compuestos azufrados y aldehídos. Se forman durante
la fermentación principal. La proporción de estos productos metabólicos
depende de manera decisiva del metabolismo de las levaduras.
La fase de latencia se caracteriza por la activación del metabolismo y la
captación de sustancias nutritivas y estimulantes del crecimiento por las
células. Experiencias realizadas con aminoácidos marcados con N-15 y C-14
99
han demostrado que la absorción de los aminoácidos depende más de la tasa
de nitrógeno Į-amínico total existente en el medio, que de la concentración de
los respectivos aminoácidos. La opinión sostenida hasta ahora de que las
levaduras realizan la asimilación intacta de determinados aminoácidos ya no
puede sostenerse. Es evidente que las células de las levaduras disponen de un
complicado sistema de transaminasas. Así el N-15 que marcaba a un
determinado aminoácido fue vuelto a encontrar en todos los aminoácidos de la
levadura. La velocidad de absorción de los respectivos aminoácidos es
proporcional en todos los aspectos a la concentración de aminoácidos
existente en el medio. Hasta la prolina, todos los aminoácidos pueden ser
asimilados por la levadura. En la síntesis de la prolina el grupo amínico lo
recibe de la célula de la levadura no a través de reacciones de transaminación,
sino por medio del ácido glutámico. Se ha comprobado que el ácido glutámico
desempeña una función clave en el metabolismo aminoácido de las levaduras,
ya que durante el crecimiento de éstas en la fermentación de la cerveza
discurren a través de él las reacciones de transaminación. Así mismo resulta
interesante que en la fase inicial de la fermentación, es decir en las primeras
12 horas siguientes a la preparación del mosto de la cerveza, alrededor del 20
% del carbono del ácido glutámico de los enzimas procede de la glucosa y
sacarosa del mosto.
De los hidratos de carbono fermentescibles, se utilizan en primer lugar la
glucosa, fructosa y sacarosa. Únicamente cuando estos azúcares se
consumieron se pasa a aprovechar la maltosa y maltotriosa.
100
En los primeros 4 días de la fermentación principal, es decir, paralelamente a la
multiplicación de la levadura, se forman sobre todo los alcoholes superiores,
diacetilo, pentadiona, aldehídos y compuestos azufrados. Los alcoholes
superiores se originan en ocasiones por transaminación en Į-cetoácidos de
los aminoácidos tomados del mosto de cerveza o existentes en la masa de
levadura, mediante descarboxilación y reducción subsiguiente. También se
forman alcoholes superiores siguiendo una vía abreviada en la neosíntesis
intracelular de los aminoácidos.
En la cerveza terminada se encuentran las siguientes concentraciones de
alcoholes superiores: alcohol amílico (alcohol isoamílico y alcohol n-amílico)
50-60 mg/l; n.propanol, alrededor de 10-15 mg/l; butanol, sobre 5-15 mg/l.
En lo referente a influencia nociva que sobre el sabor ejercen los alcoholes
superiores se ha establecido un valor límite de 100 mg por litro de cerveza
terminada.
La concentración de alcoholes superiores, formados durante la fermentación
principal, apenas se modifica durante la fase de maduración.
El diacetilo y la pentadiona ejercen una influencia esencial en el sabor de la
cerveza. El valor límite señalado a la suma de ambas sustancias es de 0,20
mg/l de cerveza. Sin embargo, en una cerveza bien madurada existen por lo
general menos de 0,05 mg/l. El diacetilo se genera en la fase de fermentación
principal. Entre los días 3º y 5º de instaurarse esta se evidencian hasta 100
mg/l. Al final de la fermentación principal y durante la maduración den la
bodega-almacén, el diacetilo es reducido por las levaduras a acetona y
101
butanodiol principalmente, productos que no influyen en la sapidez. La
velocidad de desdoblamiento del diacetilo depende de la temperatura y de la
concentración de levadura.
También la raza de la levadura ejerce cierta influencia. Las razas de levaduras
que forman mucho diacetilo en el curso de la fermentación principal también
desdoblan esta diacetona con mucha rapidez en la siguiente fase de
maduración. En cambio, las levaduras que en la fermentación principal
originan una concentración de diacetilo más baja, necesitan un plazo bastante
más largo para reducir este producto metabólico.
La cantidad total de ésteres no debe exceder de 30 mg/l. Los ésteres se
forman sobre todo durante la segunda fase de la fermentación principal.
También en la primera fase de la maduración aumenta la tasa de ésteres. La
formación de estos metabolitos depende de la raza de la levadura, de su
concentración y de la temperatura. Cuando se trabaja con temperaturas
elevadas y con altas concentraciones de levadura, se encuentran en la
cerveza mayores tasas de ésteres.
En la constitución del aroma participan también los ácidos volátiles como el
isobutílico, isovaleriánico, caprónico, caprílico y caprínico. La concentración
total de estas sustancias es de 10-20 mg/l.
Durante la multiplicación de las levaduras y la fermentación principal se
produce un cambio de pH. El pH del mosto, que es de 5,4-5,6 desciende en
102
unas 24 a 48 horas hasta 4,4-4,5. El pH final de una cerveza en depósito está
entre 4,1 y 4,4. Durante la maduración apenas se modifica el pH. Únicamente
en los depósitos muy prolongados puede aumentar del orden de 0,1 por
autolisis de las levaduras. El dióxido de carbono es fijado en la cerveza
exclusivamente de forma física. Son responsables de la fijación, así como de
la formación y la estabilidad de la espuma, las microbubujas de gas (núcleos
gaseosos) formadas durante la fase de maduración y que tienen una envoltura
constituida por diversos coloides (principalmente coloides proteicos y del
lúpulo). Esta envoltura impide que en las disminuciones súbitas de presión al
abrir la botella de cerveza se produzca la salida rápida del dióxido de carbono
mantenido físicamente en las burbujas gaseosas. Con esto se crean las
condiciones requeridas para la constitución de una espuma estable
6.1.11 Defectos de la cerveza causados por microorganismos
Existen diferentes microorganismos capaces de alterar la cerveza. Los
microorganismos alteran la cerveza mediante la producción de sustancias que
causan olores y sabores desagradables o que producen turbidez. Entre los
microorganismos nocivos para la cerveza se encuentran levaduras elípticas
capaces de fermentarla, pertenecientes al género Saccharomyces,
lactobacilos y también bacterias productoras de ácido acético. Junto a estos
microorganismos la cerveza puede contaminarse durante su fabricación con
levaduras, bacterias y hongos que no plantean problemas importantes porque en
las condiciones anaeróbicas de la cerveza, a valores de pH comprendidos entre
4,0 y 4,5 y ante un contenido de alcohol superior al 3,0% no se
desarrollan o su desarrollo es insignificante.
103
Levaduras contaminantes.-
Las levaduras que más dañan la cerveza son diversas cepas de
Saccharomyces cerevisiae y algunas levaduras elípticas de la especie
Saccharomyces uvarum. Cuando la limpieza de las embotelladoras es
defectuosa y en las botellas de cerveza existe aire, en la superficie del líquido
pueden encontrarse levaduras formadoras de velos como Pichia
membranaefaciens, Pichia farinosa, Hansenula anomala, Candida utilis y otras
especies. Estas levaduras y los hongos no se propagan durante el proceso de
fabricación de la cerveza debido a las condiciones anaeróbicas reinantes.
Saccharomyces pastorianus puede contaminar la cerveza formando células en
maza, elípticas o redondeadas que producen olores y sabores desagradables.
Esta especie fermenta bien la glucosa, maltosa y sacarosa y 2/3 de la rafinosa.
No fermenta la lactosa ni la galactosa. La levadura más peligrosa para la
cerveza es S. validus, capaz de fermentar 3/3 de la rafinosa y cuyas células
también presentan forma elíptica. S. validus se ha identificado como S.
uvarum, levadura nociva que no debe confundirse con la levadura de cultivo S.
uvarum, o con la levadura de cerveza S. carlsbergensis, conocida también
como S. uvarum.
La contaminación con levaduras salvajes se debe en la mayoría de los casos
al equipo y conducciones, en mal estado de limpieza, con los que contacta el
mosto de cerveza. Las levaduras salvajes se adaptan con facilidad a las
condiciones reinantes en las bodegas de fermentación. Cuando la
104
contaminación ocurre precozmente las levaduras contaminantes no se
propagan durante la fermentación principal ya que su crecimiento resulta
inhibido por las levaduras de cervecería inoculadas. Puesto que la mayor parte
de las levaduras perjudiciales que contaminan la cerveza tienen la propiedad
de flocular fácilmente, al inóculo de levaduras suele añadirse una pequeña
cantidad de estas levaduras. Muchas de las levaduras contaminantes son
trasegadas con la cerveza al depósito de almacenamiento. Puesto que la
levadura que se inocula en la cuba de fermentación suele reutilizarse, el
inóculo se enriquece progresivamente en levaduras nocivas hasta el punto de
poder comprobarse su presencia por un simple control microscópico.
La mayor parte de las levaduras contaminantes se desarrollan con facilidad en
la bodega de almacenamiento. Las cervezas que corren más riesgo son las
que se almacenan más de 4 semanas. Durante la primera fase de
almacenamiento la cerveza clarifica y madura. A los 10-14 días se incrementa
de nuevo la turbidez debido a la presencia de S. pastorianus, que además
imparte a la cerveza un olor y sabor desagradable. Cuando esto ocurre todos
los aparatos, recipientes y conducciones que hayan tenido contacto con la
cerveza contaminada deberán limpiarse cuidadosamente y desinfectarse.
También deberán desinfectarse los utensilios de limpieza. Cuando se instaura
una infección de levaduras es de esperar que la conservabilidad de las
cervezas almacenadas se reduzca de 2 a 3 días si no se toman medidas
adecuadas. Parecidos problemas causan las contaminaciones con las
levaduras elípticas S. cerevisiae y S. uvarum.
105
Defectos de la cerveza causados por bacterias.-
Los lactobacilos son unos contaminantes peligrosos para la cerveza. Al igual que
las levaduras, los lactobacilos contaminan el inóculo y las aguas de
limpieza. También son fuentes de contaminación los vestidos, zapatos y botas del
personal.
Así mismo, juegan un papel importante en la alteración de la cerveza distintas
especies de cocos pertenecientes a los géneros Micrococcus y Sarcina. Las
especies más peligrosas son: Micrococcus cerevisiae, M. luterus, M.
freudenreichii, M. flavus, M. candidus, M. conglomeratus, M. varians, M.
pyogenes var. Albus, M. liquefaciens, M. pituitosus y M. acerbus. En muchas
cervecerías M. cerevisiae es la especie causante de defectos de la cerveza.
Como otros muchos cocos incrementa el contenido en diacetilo de la cerveza,
que puede alcanzar una concentración de 2 mg por litro de cerveza. Cuando el
contenido en dicetonas de la cerveza excede de 0,2 mg por litro aparece un
olor desagradable y sabor a miel. Los micrococos que forman tétradas y
sarcinas son muy perjudiciales para la cerveza. Esto se debe a que los cocos se
adaptan con facilidad a las condiciones anaeróbicas de la cerveza y causan
turbidez y modificaciones del sabor.
Los lactobacilos también producen turbidez y ácidos. Las especies más
peligrosas son Lactobacillus plantarum, Lb brevis, Lb pastorianus y Lb
buchneri.
La mayoría de los lactobacilos, que tienen forma de bastoncito, son
106
microarófilos y abundan en las conducciones de la cerveza, bombas, filtros y
otros aparatos. Durante la fermentación principal sólo aparecen en casos de
contaminación masiva. Cuando la cerveza se filtra y pierde la protección
natural que suponen las levaduras consumidoras de O2 los llamados
“bastoncitos de la cerveza” se desarrollan muy rápidamente. En la cerveza
encuentran entonces buenas condiciones para el crecimiento, ya que utilizan
los carbohidratos residuales como fuente de carbono y los aminoácidos como
fuente de nitrógeno.
En los mostos de cervecería preparados en frío siempre aparecen las
llamadas termobacterias. Estos microorganismos pertenecen a las
Enterobacteriaceas, géneros Escherichia y Acetobacter.
Las termobacterias tienen forma de bastoncitos cortos Gram negativos de 1,0
a 3,0 µm de longitud, que se presentan aislados individualmente o en parejas
y que tienen una gran movilidad durante la fase de crecimiento. Estos
microorganismos se propagan con rápidamente en el mosto de cerveza frío y
enriquecido en oxígeno, pero desaparecen durante la fermentación al
propagarse las levaduras. Sin embargo, cuando el mosto se inocula con
levaduras débilmente fermentativas, que requieren un largo período de
fermentación debido a que consumen vitaminas y aminoácidos importantes
para el crecimiento de las levaduras. Las termobacterias imparten a la cerveza un
olor persistente a apio.
También puede encontrarse en la cerveza Escherichia coli cuando la limpieza y
107
la desinfección son deficientes. Este germen puede llegar a la cerveza de
diversos modos, entre ellos con el inóculo de levaduras. También el agua de
limpieza ha sido con frecuencia una fuente de contaminación. E coli no se
multiplica en la cerveza porque el bajo pH de la misma y su elevado contenido en
alcohol son desfavorables a su crecimiento, pero, sin embargo, puede
conservar su viabilidad durante dos o tres semanas.
En el proceso tecnológico de fabricación de cerveza el principal peligro de
infección se encuentra en el mosto frío. Los gérmenes contaminantes que
resisten durante el enfriamiento y clarificación del mosto a la fermentación
principal contaminan a las levaduras que se utilizan como inóculo en
fermentaciones sucesivas, propagándose así la contaminación. Además, la
cerveza, una vez filtrada, es susceptible a la contaminación por múltiples
microorganismos ya que el oxígeno que se incorpora a la misma durante la
filtración y el trasiego no es consumido por las levaduras.
En la cervecería se requiere un constante control microbiológico para
descubrir las fuentes de contaminación y un programa adecuado de limpieza y
desinfección al objeto de asegurar la estabilidad biológica de la cerveza.
6.1.12 Análisis de Calidad de la cerveza
Evaluación Sensorial:
Se observa como la cerveza, cuyos ingredientes básicos son de origen natural,
puede tener múltiples diferencias sensoriales que marcan la diferencia entre uno
108
y otro producto, que están dadas por los diferentes procesos de elaboración que
caracterizan a una marca determinada.
Panel de expertos (consumidores entrenados):
Para la realización de la evaluación sensorial de las cervezas por parte de un
panel de expertos, en la muestra se toman los siguientes parámetros:
- Aroma
- Color
- Calidad de la Espuma
- Pureza del sabor
- Cuerpo
- Efecto del Dióxido de Carbono (CO2) a liberarse
- Calidad del Amargor.
Panel de aceptabilidad (consumidores no entrenados):
La determinación de aceptabilidad se realizó mediante escala Hedónica con
puntajes del 1 al 9 donde a mayor puntaje mejor aceptabilidad. Esta prueba mide
el grado de agrado o desagrado que experimenta el consumidor frente a un
producto.
Determinación del grado alcohólico:
109
Los valores obtenidos por esta medición tienen sólo carácter referencial, ya que
no son estadísticamente representativos.
CUADRO Nº 8 GRADO ALCOHOLICO EN LA CERVEZA
Marca Envase Grado
alcohólico
rotulado
Grado
alcohólico real
Cristal Retornable 4.2 4.65
Cusqueña Desechable 5.0 4.81
Fuente: Unión de Cervecerías Peruanas Backus y Johnston S.A.A. (2001).
6.1.13 Descripción de los principales equipos utilizados en la elaboración de
la cerveza
En general, los diseños mecánicos, eléctricos y de control están automatizados a
lo largo de todo el proceso puesto que aumentan la eficiencia de las operaciones
y disminuyen los posibles riesgos de daños ocasionados por la manipulación.
En la casa de fuerza que es donde salen todas las fuentes de energía que son
necesarias para que funcione toda la planta, esta agrupada con las siguientes
máquinas:
Calderos.-
Usados los del tipo pirotubulares, cuyos hogares constan de sopladores y
quemadores para combustibles líquidos (en nuestro caso Diesel) que se
encargaran de generar el vapor necesario para el edificio de cocinas. Cabe
recalcar que para mayor rendimiento térmico el sistema de combustión, así como
110
el de transporte continuo, se encuentran confinados en un cuerpo especialmente
diseñado con aislamientos térmicos seleccionados para la aplicación y las
temperaturas de operación.
Motores.-
Son empleados en el accionamiento de las bandas transportadoras, los
transportadores de canguilones, bombas, ventiladores y compresores. Para los
accionamientos, de preferencia, en la adquisición de motores de corriente alterna
que funcionan a una velocidad constante donde su eficiencia será la máxima
únicamente cuando la carga es máxima, se acoplaran accionamientos de
velocidad ajustable de corriente alterna con el propósito de variar la frecuencia de
la potencia suministrada al motor con el fin de reducir la velocidad para que
concuerde con la necesidad de carga.
Motores Diesel.-
Pueden ser empleados en la generación de energía eléctrica caso no se satisfaga
la demanda por la compañía de electricidad y en caso de emergencias por
apagones en tiempo de estiaje.
Bombas.-
Son del tipo axial y se emplean para transportar los diferentes fluidos
conformados a lo largo del proceso. Por lo general empleados en evacuaciones
realizadas en el edificio de cocinas, como las salidas entre: Olla de crudo, olla de
mezclas, olla de filtración (afrechos), olla de cocción, sedimentador, tanques de
111
fermentación, tanques de maduración, tanques de almacenamiento y por ultimo
hacia la llenadora.
Se propone el empleo de bombeo programado para satisfacer pronta y
eficientemente la presión y caudales requeridos en cualquier instante, sin aplicar
una fuerza innecesaria y con un mantenimiento mínimo
Compresores.-
Empleados en su mayoría del tipo pistón, permiten el funcionamiento de: el
sistema de aire comprimido para la inyección del aire en la fermentación y en la
maduración, el sistema de enfriamiento mecánico directo de refrigeración con gas
amoniaco y el transporte y llenado del gas carbónico producido en la fermentación
para la conformación del producto final.
El rendimiento del sistema de aire comprimido puede aumentarse mediante el uso
de aire de entrada de los lugares más fríos posibles, puesto que el aire frío es
más denso y requerirá menos energía para ponerlo a la presión requerida para su
inyección en los tanques.
Ventiladores.-
Se utilizan en las instalaciones de recepción de malta así como en la instalación
de molienda para extracción de polvo.
NOTA:
En la línea de producción, se maneja un código de colores para distinguir las
diferentes fuentes de energía. Los más importantes son: el azul, que representa el
112
agua; el color verde representa al vapor de agua pura utilizado en el edificio de
cocinas; el color anaranjado es el gas amoniaco, que sirve para enfriar las salas
frías y para procesar la fermentación de la cerveza; el azul rey es el gas carbónico
que se libera en la fermentación y se utiliza en el envasado; el color gris es la
electricidad; y el amarillo es aire comprimido que se utiliza para hacer funcionar
algunas máquinas.
Transporte Cambio y Almacenamiento.-
Bandas Transportadoras. Usadas para el transporte de la malta y adjuntos desde
su recepción realizada por camiones hasta los elevadores y transportadores de
canguilones hacia las tolvas de dosificación o canalones. Son bandas
deslizadoras en pasantes de lámina de metal y bandas de protección contra el
polvo.
Su velocidad de flujo es pequeña debido al peso de la malta y los adjuntos, que
en este caso viene determinado por el grado de humedad que estos contengan.
Elevadores y Transportadores de Canguilones. Empleados para mover la malta y
los adjuntos en forma vertical, receptándolos de las bandas transportadoras
procediendo de esta forma a descargarlos por encima de la polea del eje de
cabezal conductor en la parte superior sobre los silos de almacenamiento. Estos
canguilones son por lo común bandas flexibles con bolsas.
Transportadores Oscilantes. Los cuales constan de una zaranda o tamiz que por
medio de un sistema vibratorio selecciona las partículas de acuerdo al tamaño de
la zaranda. La harina que pasa por las zarandas pasa directamente a una tolva de
harinas.
113
Montacargas. Utilizadas como máquinas para manejo de materiales más
comunes. Dentro del extenso campo de aplicación de estos, la realiza su modelo
más básico que es el de contrapeso tipo estibador. Se destinan a las operaciones
de cargas de camiones en la sección de empaque, transportando las javas o
chancletas.
Equipos Afines al Proceso de Elaboración de la cerveza
Molinos. Empleados para el desprendimiento de la película del grano de malta,
triturándose el cuerpo principal del almidón al grado necesario para poderlo
someter a proceso.
Intercambiadores de calor. Son usados para enfriar el mosto en su recorrido hacia
los tanques de fermentación y facilitar la acción del amoniaco como refrigerante.
Horno de Túnel (Pasteurizador). Cuya determinación, a pesar de que las botellas
de envase han sido previamente esterilizadas y todo su recorrido ha sido
perfectamente controlados contra las infecciones la cerveza se debe pasteurizar,
para garantizar su conservación durante periodos largos, la pasteurización
consiste en calentar la cerveza a 60º C durante un corto tiempo, con el objeto de
eliminar residuos de levadura que pueden pasar en la filtración
Llenadora (Envasadora). Busca envasar la cerveza a nivel fijo dentro de las
botellas en las mejores condiciones asépticas posibles, con la menor agitación
para eliminar la pérdida de gas carbónico, sin aumento de temperatura y sin
inyección de aire. El llenado de las botellas es un proceso en series que en el
transcurso de las botellas son lavadas con sosa cáustica para evitar cualquier tipo
de microorganismo en ella. A la botella ya llena se le hace pasar por unos
114
sensores electrónicos que distinguen si una de ellas no tiene algo propio, no está
totalmente llena o está rota. En el llenado, a la cerveza se le agrega gas
carbónico y agua caliente para que ésta haga espuma y no exista aire al momento
de taparla.
Bombas Dosificadoras. Inyectaran la levadura en la etapa de fermentación a los
tanques.
Filtros. Por lo general se tienen: filtros lauther que sirven para separar el mosto
dulce de la masilla. Estos filtros tienen un falso fondo en el cual cae el líquido y se
va quedando la masilla (ésta masilla se aprovecha como alimento de ganado),
filtro que consiste en panes de celulosa (masa filtrante), eliminando hasta el
máximo las materias insolubles, como levadura o proteínas coaguladas que
puedan contener la cerveza.
Los filtros diatomeas de placas cierran el ciclo de clarificación de la cerveza previa
a la etapa del envasado.
Tanques de Contrapresión. Los cuales son herméticos. En el momento del
almacenamiento de la cerveza una vez carbonatada estos tanques, poseen
entradas de cerveza controladas por medio de presión, con el fin de evitar que
exista desprendimiento de gas, debido a la turbulencia en el seno de la cerveza.
Tanques Whirpool. Utilizados en la clarificación del mosto donde este se bombea
y se hace pasar a alta velocidad a través de una tubería tangencial a la pared del
tanque, creando un flujo en el mosto que a medida que va perdiendo velocidad va
provoca la deposición de los sólidos en suspensión.
115
Centrífugas. Como paso previo a la clarificación de la cerveza, ésta es utilizada
para eliminar un 99% de la levadura presente.
6.2 ELABORACIÓN DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS DE FRUTAS: VINO
En esencia, las bebidas alcohólicas son soluciones aromatizadas de etanol,
derivadas de numerosos sustratos, que pueden ser cereales, uvas u otras
frutas, o carbohidratos en general (Hashizume, T. 1991).
La fermentación alcohólica es el proceso biotecnológico más antiguo
realizado por el hombre. Primero se utilizó como método de conservación de
frutas, pero después se adoptó para elaborar bebidas alcohólicas, tal como los
vinos.
Los mayores países productores de vino en orden de volumen decreciente
son Italia, Francia, España, Argelia, Argentina, Portugal y Estados Unidos.
La elaboración de vino se originó en Egipto y Mesopotamia mucho antes del
año 2000 a.C, y se extendió a toda la región del Mediterráneo, la cual
continúa siendo la mayor área de producción vinícola en el mundo. Otras
regiones en las que se produce extensamente suelen tener un clima similar al de
la zona mediterránea, por ejemplo, California, Argentina, Chile, Sudáfrica y
Australia.
116
El mosto de uva debido a su alto contenido de azúcares
(aproximadamente 200 g/L) y su natural acidez (pH 3,5) es un medio selectivo
para las levaduras vínicas y puede considerarse que, en general, contiene todos
los nutrientes necesarios para el crecimiento de estos microorganismos.
Adicionalmente contiene otros constituyentes que aportan al aroma y sabor del
vino.
Hay una gran variedad de vinos y su calidad y carácter varían
considerablemente. Los vinos secos son aquellos en que los azúcares del jugo
fermentan en su totalidad en tanto que en los vinos dulces, parte del azúcar se
deja o adiciona después de la fermentación.
Todo lo desarrollado sobre vinificación se refiere a "vinos de uva"
de los cuales existen principalmente dos tipos: vinos blancos y vinos tintos. La
producción de ambos difiere en algunas etapas, por lo cual se puede hablar de
vinificación en blanco y vinificación en tinto.
Los vinos blancos sólo emplean el zumo de uva tras el prensado y
además este mosto se clarifica para eliminar los sólidos en suspensión.
Para conseguir vino tinto, se deja el hollejo en el líquido con el fin de
transmitirle su color o bien para aumentar el sabor del producto.
La fermentación del mosto es un proceso bioquímico muy complejo, en el
que intervienen e interaccionan levaduras, mohos y bacterias, siendo las
primeras los microorganismos clave en la vinificación, ya que son los
responsables de la fermentación alcohólica, la principal reacción en la
117
conversión del mosto en vino. Estos microorganismos pueden ser
endógenos (provenientes de la piel de las uvas y de las superficies de las
bodegas) o exógenas (cultivos estárter seleccionados).
Tanto las levaduras como las bacterias pueden ejercer una acción beneficiosa o ir
en detrimento de la calidad de los vinos.
En una uva sana y madura prensada asépticamente la población microbiana
total en el mosto puede variar entre 103 y 105 UFC/ mL.
Las levaduras que participan en la fermentación del vino son de
dos tipos: 1) las llamadas levaduras silvestres que se encuentran en las
uvas cosechadas y que se transfieren al jugo y 2) las levaduras de vino
cultivadas, las cuales se adicionan al jugo para iniciar la fermentación.
Una diferencia importante entre las levaduras silvestres y las levaduras de
vino cultivadas es su tolerancia al etanol. La mayor parte de las levaduras
silvestres pueden tolerar solamente alrededor de un 4 % v/v de etanol; cuando
la concentración de alcohol llega a este punto, la fermentación se detiene.
Sin embargo hay estudios que demuestran que especies de non
Saccharomyces, en particular Kloeckera apiculata, Candida stellata,
Torulaspora delbrueckii y Saccharomycoides ludwigii, sobreviven largos
períodos durante la fermentación, es así que la inoculación con levaduras
selectas de Saccharomyces cerevisiae no garantiza que las mismas sean las
dominantes durante todo el proceso (Sena, 2004).
La levadura de vino puede tolerar hasta un 12 % a 14 % de etanol
118
antes de detener su desarrollo. En los vinos no fortificados, el contenido
alcanzado de este alcohol está determinado parcialmente por la tolerancia
de la levadura al mismo y en parte por la cantidad de azúcar contenida en
el jugo. El contenido de alcohol etílico de la mayor parte de los vinos no
fortificados varía de 8 a 14 %.( p/v) Los vinos fortificados, por ejemplo
el jerez, tienen un alto contenido de alcohol, aproximadamente del 20 %,
el cual se logra por adición de destilados como el brandy.
Además de producir menor contenido alcohólico, ciertas especies
de levaduras silvestres pueden producir metabolitos que afectan
negativamente las características organolépticas del producto final,
motivo por el cual históricamente se ha evitado su presencia en el
proceso de vinificación. Actualmente este concepto está siendo revisado.
En muchas bodegas aún se conserva la práctica de sulfitar el
mosto para inhibir las levaduras silvestres. La levadura cultivada es
resistente al sulfitado y se adiciona como cultivo de iniciación a partir de
un cultivo puro desarrollado en jugo de uva esterilizado o pasteurizado.
Durante las etapas iniciales hay aire en el líquido y se efectúa un
crecimiento aeróbico de la levadura, después a medida que se acaba el
aire y se desarrollan condiciones anaeróbicas se inicia la producción de
alcohol.
Luego se realiza el trasiego. El vino se separa del sedimento, que
119
contiene la levadura y el precipitado orgánico y se almacena a menor
temperatura para el añejamiento, desarrollo del aroma y clarificación
posterior.
La clarificación final se puede acelerar por adición de sustancias denominadas
agentes refinantes, o bien se filtra a través de tierras de diatomeas, asbestos
o filtros de membrana.
Entonces el vino se embotella y se guarda para ser envejecido o comercializado.
Por lo común el vino tinto se añeja durante varios años después de embotellado,
pero el vino blanco se comercializa sin añejarlo por largos períodos.
Durante el proceso de envejecimiento ocurren cambios químicos complejos que
dan como resultado un mejoramiento del sabor, olor (o aroma) y/o bouquet.
Antecedentes de elaboración de vinos de frutas
La mayor parte del vino se elabora a partir de uvas y a menos que se especifique
otra fuente, la palabra vino se refiere al producto que resulta de la
fermentación del jugo de uva.
La manufactura de vinos de otras frutas distintas de la uva es muy popular en
muchos países del norte europeo donde las condiciones climáticas impiden
el desarrollo de la vitivinicultura, especialmente en Polonia, Rusia y Alemania.
120
En Gran Bretaña sólo una pequeña cantidad es producida a escala comercial,
pero es muy común la elaboración casera artesanal de vinos de distintas
frutas. En los distintos países se usan diferentes frutas para tal fin.
La Asociación de Productores de Sidra y Vinos de Frutas de la Comunidad
Económica Europea (CEE) define los vinos de frutas de la siguiente manera:
“Vino de fruta: bebida alcohólica obtenida por la fermentación parcial o
completa de jugos de frutas frescos, jugo concentrado o reconstituido; o
macerado de pulpa con la adición de agua, azúcar o miel. Finalizada la
fermentación se puede adicionar jugo fresco, concentrado o reconstituido”.
“Los vinos de frutas tendrán una concentración alcohólica comprendida
entre 8 y 14 % (gramos /100 mL). Pueden ser sin carbonatar o
carbonatados por la inyección de CO2 o por fermentación secundaria.” (Jarvis,
1996).
En cuanto a los vinos cítricos, los conocimientos más actualizados
que se tienen sobre su elaboración son de Turquía y los países asiáticos
(China, Japón, Corea), entre los cuales se pueden citar los estudios sobre
la producción de vino de naranja realizados
en China; el aislamiento e identificación de levaduras para la producción
de vino de naranja en Corea; estudios de los componentes
del flavor en vinos de naranjas variedad Kozan y el efecto del color de
121
las botellas y las condiciones de almacenamiento sobre el amarronado de
vino de naranja, ambos de Selli et al. (2002) en Turquía.
Sin embargo, hay antecedentes bibliográficos que datan de muchos años,
tdescriben los subproductos que se pueden aprovechar de la manufactura de los
cítricos.. En este último, se expresa que si bien el jugo de estos cítricos puede
ser convertido en vino de sabor y aroma agradables, se requiere la adición
de azúcar y condiciones de elaboración cuidadosamente controladas.
Braverman en Los agrios y sus derivados (1952), menciona y
describe los pasos para obtener los vinos de agrios, a los cuales define
como productos obtenidos por fermentación con levaduras vínicas, de
zumos procedentes de frutas maduras de las variedades menos ácidas,
adicionadas de azúcar, con el fin de obtener vinos de más cuerpo y
menos ácidos. En Handbook of Citrus by- products and Processing
Technology (Braddock, 1999), en el capítulo “Bioconversion products”
también nombra los vinos cítricos, pero no especifica el proceso para su
elaboración.
En la bibliografía específica de procesos biotecnológicos y
elaboración de vinos, si bien en general hay un apartado sobre vinos de
distintas frutas, no hay información sobre variables de los procesos
tecnológicos, levaduras usadas, características fisicoquímicas y
sensoriales de los productos. Dentro de esta bibliografía cabe señalar:
122
Introducción a la biotecnología de Brown et al. (1989), Biotecnología de la
fermentación de Ward (1991); Bebidas: Tecnología, Química, Microbiología, de
Varnam (1997).
Recientemente, se han recopilado prácticas artesanales así como también
algunos aspectos industriales sobre la producción de “bebidas similares al vino” a
partir de frutas, pero concretamente sobre vino de naranja es poco lo que explica,
haciendo hincapié sólo en el hecho de la diferencia en la obtención del zumo de
esta fruta para su posterior fermentación. Destaca además que al igual
que el zumo de piña, el de naranja ofrece la gran dificultad de su
contenido en ácido cítrico que puede ser metabolizado por diversas
bacterias, las cuales obstaculizan la fermentación alcohólica.
La escasa disponibilidad de datos sobre la tecnología de
elaboración y las características fisicoquímicas y sensoriales del vino de
naranja imposibilita cotejar los resultados obtenidos con productos similares;
por lo cual se hizo necesario adaptar las prácticas enológicas y comparar los
resultados del producto elaborado, principalmente con los vinos de uva de los
cuales existe profusa bibliografía; y con vinos de otras frutas, tales como el kiwi.
Los vinos de kiwi son muy importantes en la economía de Grecia,
por la gran producción de esta fruta, lo que hace que aquellas
consideradas de descarte se usen como materia prima para la producción
de vinos (Luh and Wang, 1984). La información actual sobre técnicas de
123
elaboración de este producto ha sido reportada por Soufleros et al., 2001.
124
CAPÍTULO 7
TECNOLOGÍA DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS DESTILADAS
7.1 GINEBRA
La ginebra es una bebida espirituosa con gusto a Junípero, obtenida por
la destilación de de cebada germinada, centeno y a veces también de
maíz.
Los dos tipos principales de ginebra son:
Ginebra Holandesa, conocida en Holanda como “Jennever”.
Ginebra Inglesa.
Las palabras inglesas “Gin” y “Geneva” vienen del término “Jenever” que
significa “Junipero” (Fructus Juniperi).
Aunque el invento de la destilación de Ginebra es un proceso muy
antiguo y ya utilizado por los Egipcios en la fabricación de la cerveza,
fueron los Holandeses quienes iniciaron en definitiva su destilación en
1575, con base en la cebada, lúpulos y granos de Junípero.
La Ginebra Holandesa.
A fines del siglo XVI se encontraron las primeras destilerías de Brandys
de uvas francesas en la ciudad de Schiedam. Estos Brandys fueron
rechazados para el transporte marítimo más allá del puerto de Schiedam
por razón de los largos viajes y por no reunir condiciones favorables.
A raíz de esta experiencia, se pensó en la posibilidad de destilar
alcoholes no solamente de vinos sino también de granos; en
consecuencia se hicieron experimentos para producir alcoholes de
125
granos dañados importados de Rusia y del Levante; luego se continuó
con la destilación de granos secos, lográndose un negocio ventajoso.
El nombre de “Brandy” se remplazó poco a poco por el de “Koornwijn”,
término antiguo holandés que significaba “vino preparado de granos”.
Más tarde se habló de “vino de malta”, pues era la malta el grano
principal para su producción.
Producción.
La base de la producción del vino de malta es el maíz, la cebada
germinada y el centeno en iguales proporciones. Solamente la cebada
recibe un tratamiento adicional.
Para hacer malta de cebada, esta debe ser limpiada y enseguida
remojada en tanques de acero de forma de embudos llenos de agua, por
un período aproximado de 2 a 3 días.
La cebada ablandada y húmeda se dispone en toneles de germinación
en capas de 75 cms. La base de acero de estos toneles se perfora a fin
de introducir aire a dichas capas.
Los granos empiezan a germinar; durante este proceso se forma en el
grano de cebada la amilasa, una enzima requerida para la obtención del
alcohol.
Después de 7 días se forma suficiente amilasa, los granos tienen más o
menos 1.5 cms. Y el embrión está a punto de salir. La cebada se ha
transformado en malta.
La malta, junto con el maíz y el centeno se muelen y se mezclan con
agua caliente en ollas, conformando una masa. Durante este proceso, la
126
amilasa de la malta transforma el almidón de los granos en azúcar
maltosa.
La masa se enfría a la temperatura correcta y se fermenta. Después de
72 horas la maltosa se ha transformado, por la acción de las levaduras,
en alcohol de bajo porcentaje; la masa se destila tres veces, resultando
un destilado de malta con 46ª de alcohol.
Luego se destila nuevamente con los granos del Junípero y el producto
final recibe el nombre de “alcohol con gusto a Junípero, el cual se
envasa dentro de barriles de roble para continuar el proceso de
maduración en la bodega.
En Holanda, la “Ginebra” se bebe como aperitivo.
La Ginebra Inglesa.
Se derivó de la Holandesa. Desde 1689, llegó a ser una bebida popular
en Inglaterra.
Producción.
Es similar a la holandesa pero altamente rectificada, lo cual da como
resultado un alcohol neutro, sin color ni gusto. Se destila con hierbas
naturales seleccionadas, tales como: granos de Junípero, raíces de
Angélica, Cilantro, corteza de Casia, Naranja, raíz de Lirio, etc.
Las Ginebras obtienen su carácter según la receta de su
condimentación, que es el secreto de cada productor.
La Ginebra Inglesa sirve de base para la preparación de muchos
cocteles.
127
7.2 VODKA
La bebida nacional de Polonia y Rusia se destiló originalmente de papas.
Ahora es una destilación de granos lograda de la misma manera que la
Ginebra rectificada, de tal manera que no tiene ni el gusto ni el aroma de
las materias primas utilizadas. La diferencia con la Ginebra es que el
Vodka queda tal como sale de la destilación, sin gusto especial. Los
diferentes Vodkas tienen un porcentaje de alcohol que va de 33 a 49º.
La neutralidad del gusto le ha hecho popular, ya que es una base
excelente para los cocteles.
La palabra Vodka quiere decir en ruso “Aguita”.
7.3 RON
La palabra Ron se asocia inmediatamente con una visión de la belleza
de los mares del Cribe, con sus piratas, tesoros e islas tropicales, ya que
esta bebida espirituosa, de carácter versátil nació en las Caribes hace
algunos siglos.
En la actualidad, se produce ron en Jamaica (primer productor
comercial), Estados Unidos, Puerto Rico, la Guayana Inglesa, Cuba,
Barbados, Centro y Sud América y el Africa del Sur.
Producción.
El ron es un producto de la caña de azúcar.
La materia prima es normalmente una mezcla de sub productos de la
extracción de azúcar de caña.
En primer lugar se corta la caña y se tritura entre rodillos, formando el
bagazo, que se exprime para obtener el jugo.
128
Luego se calienta el líquido hasta casi el punto de ebullición y se deja
enfriar y asentar para separarlo del sedimento.
La solución de azúcar, de color muy oscuro se trata con limón y se
calienta de nuevo. Se forma una nata espesa que se remueve para
utilizarla posteriormente en la preparación del ron. El líquido restante se
evapora y luego se enfría. El azúcar que queda depositada en el fondo
se purifica.
El líquido oscuro que queda- la melaza- se evapora de nuevo para
obtener más azúcar, aunque en esta segunda operación la cristalización
del azúcar se hace más difícil. Esta melaza se utiliza en la fermentación
del alcohol para uso industrial y en la fabricación de ron.
Los métodos para la fermentación varían según la destilería, agregando
o no levadura natural.
Todo el proceso de destilación se lleva a cabo en alambiques.
La maduración el ron es importante, el mejor ron debe permanecer por lo
menos durante 3 años en barriles, y se considera que el ron sigue
mejorando veinte años en barriles de roble. El color se obtiene de estos
barriles de roble y – como en el caso del vino- se efectúan algunos
cambios en los diversos elementos del ron que dan como resultado un
mejor gusto.
L maduración se acelera a veces por diversos métodos tales como el
tratamiento con pedacitos de roble carbonizado y a menudo agregando
caramelo para dar mejor o mejorar el color.
129
Como el azúcar no puede pasar durante la destilación, el espíritu del ron
no puede ser dulce, y para que cualquier bebida destilada sea dulce, es
necesario adicionarle sustancias dulces.
Tipos de ron.
El ron se encuentra en infinitas variaciones y en perfecto gusto natural
se presta para ser mezclado con gran variedad de bebidas.
En términos generales el ron se puede clasificar de acuerdo a su gusto
en tres grupos:
a) Ron de cuerpo ligero
Es un ron con gusto delicado y ligero, normalmente de color blanco que
forma una base excelente para cocteles.
b) Ron de cuerpo mediano
Es un ron con gusto lleno y suave, de color oro. S e utiliza para coctelesy
punches.
c) Ron de cuerpo pesado
Este ron tiene un gusto muy pronunciado y se presta para bebida
fuertes.
7.4 WHISKYS
Scotch Whisky.-
Los escoceses consideraban el whisky como un agua de vida.
La razón por la cual el Scotch solamente se puede producir en Escocia
es un misterio, de la misma manera que no se puede analizar la
combinación exacta de los ingredientes conocidos de un gran vino, ya
130
que se supone que el Scotch es sencillamente el producto de: cebada,
levadura, agua y aire de Escocia, destilado en un proceso conocido.
Whisky es una bebida alcohólica, obtenida de una masa de granos de
cereales, sacarificada por la diastasa germinada.
Los diferentes whiskys.
Tomando en consideración los diferentes whiskys producidos en
Escocia, Irlanda, Los Estados Unidos y Canadá, se distinguen diferentes
variedades según el método utilizado en su elaboración y según el grano
que le sirve de base.
Así podemos distinguir:
El whisky de cebada, de la región montañosa y de la costa oeste
de Escocia. Se usan alambiques para su destilación.
El whisky de granos producidos en Escocia e Irlanda.
El whisky de centeno que se fabrica en los Estados Unidos y
Canadá.
El Bourbon Whisky, que se produce en los Estados Unidos.
Whisky de cebada.-
Es un whisky hecho en Escocia, enteramente de cebada germinada (con
levadura y agua) y se distingue de los whiskys de granos porque no
contiene maíz, trigo, avena o centeno.
Procesamiento.
El primer paso de la producción consiste en dejar la cebada en agua,
para que la absorba, durante unos dos días, o un poco mas: esto
depende del tipo de cebada y del clima durante la cosecha.
131
Ya el grano de cebada esponjado con el agua, entra en su primer y
mayor proceso de transformación. Se extiende como una gruesa
alfombra en el psio de piedra, donde bajo una temperatura constante se
da comienzo a la germinación. Una vez germinado el grano, algunos
individuos con espadas de madera esparcen los granos, controlando de
esta manera el calor y el crecimiento.
Hasta ahora, el crecimiento ha sido un proceso natural, en el cual el
almidón se transforma en azúcar dentro de cada grano, nutriendo el tallo
que está tratando de salir. Este es el momento de detener el proceso
natural, lo que se hace aplicando calor seco, a un temperatura que el
grano resista sin que llegue a destruirlo.
La cebada germinada se pone rápidamente en una especie de horno
que consiste en un piso perforado sobre un fuego de turba, sacando de
esta manera la humedad de la cebada, y dándole al mismo tiempo el
gusto tan especial que distingue al Whisky Escocés.
132
GRAFICO Nº 6 PROCESO DE ELABORACION DEL WHISKY
133
Fuente: Sena, (2004)
En este momento el almidón interior se está transformando en gran parte en
azúcar, lo que indica que la cebada puede ser amasada y fermentada.
La cebada se tritura en un molino, se le agrega agua caliente y de esta forma se
obtiene una masa con aspecto de avena, que se pasa a un tonel.
134
La transformación en azúcar es ahora completa y todo lo que se utiliza es el
líquido que suelta la masa. Lo que sobra sirve de alimento para el ganado.
El licor o mosto que ahora se llama “Worts” pasa a los barriles de fermentación,
en los cuales se introduce la levadura para acelerar el cambio de azúcar en
alcohol.
En la fabricación del Whisky, las células individuales de la levadura atacan el
azúcar del “Worts”, lo absorben y lo transforman en alcohol.
Esto constituye la parte principal de la fermentación, mientras otras propiedades
de la levadura ayudan a desarrollar gustos delicados.
Ahora se encuentra listo para pasar al alambique de cobre en donde será
destilado dos veces.
7.5 PISCO
Según la NTP 211.001 pisco es el aguardiente obtenido exclusivamente por
destilación de mostos frescos de “Uvas Pisqueras” recientemente fermentados,
utilizando métodos que mantengan el principio tradicional de calidad establecido
en la zona de producción reconocidas1.
Clasificación.
Pisco puro: Es el pisco obtenido exclusivamente de una variedad de uva
pisquera.
Pisco mosto verde: Es el pisco obtenido de la destilación de mostos
frescos de uvas pisqueras con fermentación interrumpida.
Pisco acholado: Es el pisco obtenido de la mezcla de:
Uvas pisqueras, aromáticas y/o no aromáticas.
135
Mostos frescos completamente fermentados (vinos frescos) de uvas
aromáticas y/o no aromáticas.
Pisco provenientes de uvas pisqueras aromáticas y/o no aromáticas.
Elaboración y equipos.
Elaboración:
Variedades de uvas pisqueras: El pisco debe ser elaborado exclusivamente
utilizando variedades de uva de la especie Vitis Vinifera L. denominadas “Uvas
Pisqueras” y cultivadas en las zonas de producción reconocidas. Estas son:
Quebranta, Negra Criolla, Mollar, Italia, Moscatel, Albilla, Torontel, Uvina.
Son uvas no aromáticas las uvas Quebranta, Negra Criolla, Mollar y Uvina; y
uvas aromáticas las uvas Italia, Moscatel, Albilla y Torontel.
Los equipos, máquinas, envases y otros materiales utilizados en la elaboración
de Pisco así como la instalación o área de proceso deben cumplir con los
requisitos sanitarios establecidos por la entidad competente para asegurar la
calidad del producto.
El proceso de fermentación puede realizarse sin maceración o con maceración
parcial o completa de orujos de uvas pisqueras, controlando la temperatura y el
proceso de degradación de los azúcares del mosto.
El inicio de la destilación de los mostos fermentados debe realizarse
inmediatamente después de concluida su fermentación, a excepción del pisco
mosto verde.
136
El pisco debe tener un reposo mínimo de tres meses en recipiente de vidrio,
acero inoxidable o cualquier otro material que no altere sus características
físicas, químicas y organolépticas antes de su envasado y comercialización con
el fin de promover la evolución de los componentes alcohólicos y mejora de las
propiedades del producto final.
El pisco no debe contener impurezas de metales tóxicos o sustancias que
causen daño al consumidor.
Equipos: La elaboración del Pisco será por destilación directa y discontinua,
separando las cabezas y colas para seleccionar únicamente la fracción central
del producto llamado cuerpo o corazón. Los equipos serán fabricados de cobre o
estaño: se puede utilizar pailas de acero inoxidable. A continuación se describe
estos equipos:
Falca: Consta de una olla o paila o caldero donde se calienta el mosto
recientemente fermentado y por un largo tubo llamado “Cañón” por donde
recorre el destilado, que va angostándose e inclinándose a medida que se aleja
de la paila y pasa por un medio frío, generalmente agua que actúa como
refrigerante. A nivel de su base está conectado u caño o llave para descargar las
vinazas o residuos de la destilación.
137
Alambique: Consta de una olla, palia o caldero donde se calienta el mosto
recientemente fermentado, los vapores se elevan a un capitel, cachimba o
sombrero de moro para luego pasar a través de un conducto llamado “Cuello de
cisne” llegando finalmente a un serpentín o condensador cubierto por un medio
refrigerante generalmente agua.
Alambique con calienta vinos: Además de las partes que constituyen el
alambique, lleva un recipiente de la capacidad de la paila, conocido como
“Calentador”, instalado entre ésta y el serpentín. Calienta previamente el mosto
con el calor de los vapores que vienen de la paila y que pasan por el calentador
a través del serpentín instalado en su interior por donde circulan los vapores
provenientes del cuello de cisne intercambiando calor con el mosto allí
depositado y continúan al serpentín de condensación.
GRAFICO Nº 7 ALAMBIQUE PARA ELABORACION DE PISCO
138
Fuente: INDECOPI, (2002).
7.6 COÑAC
El coñac (de la ciudad francesa de Cognac) es un tipo de brandy que se elabora
a partir del vino de uva blanca de las cepas cultivadas cerca de la mencionada
ciudad, en el terreno cálido de departamento de Charente (Francia). La caliza
del suelo contribuye a la calidad del coñac, debiendo su exquisito sabor y
fragancia a los métodos de destilación y maduración de al menos dos años en
cubas de roble.
El coñac está elaborado a partir del aguardiente que se produce de la doble
destilación de los vinos producidos en la región. El vino puede ser muy seco
(poco contenido de azúcares), ácido, no necesariamente destinado a beber, pero
con propiedades excelentes para el destilado.
7.7 APLICACIÓN DE TECNOLOGÍA DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS
DESTILADAS
Modelo experimental de obtención de vodka a partir de papa y análisis físico
químico y organoleptico en el producto terminado.
VARIABLES EVALUADAS
1.1 Materia prima
Rendimiento de almidón
139
1.2 Hidrólisis
enzimática
Prueba de yodo
1.3 Durante la fermentación
Porcentaje de sólidos solubles
pH
1.4 Producto terminado
alcohólico
de etilo)
ehídos
aspecto)
MANEJO ESPECÍFICO DEL EXPERIMENTO
140
GRAFICO Nº8 PROCESO DE OBTENCIÓN DE ALMIDÓN DE PAPA
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
141
GRAFICO Nº9 PROCESO DE ELABORACIÓN DE BEBIDA ALCOHÓLICA
DE PAPA
142
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
7.7.1 Descripción del Proceso
Recepción: La materia prima ingresa a la planta de proceso.
Selección: Se separa la materia prima apta para el proceso.
Clasificación: La materia prima se clasifica por tamaño, grandes, medios y
pequeños.
FOTOGRAFIA Nº9 PAPAS SELECCIONADAS PARA OBTENCION DE
ALMIDON
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Pesado: Se peso la materia prima que estuvo apto para el procesamiento.
Limpieza y pelado: Se procede a lavar la materia prima con abundante agua
para eliminar la tierra e impureza y luego se procede al pelado de forma manual.
143
FOTOGRAFIA Nº10 PELADO MANUAL DE PAPAS
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Pesado: Una vez retirado la corteza se peso la papa utilizando una balanza tipo
reloj de 15 kg de capacidad.
FOTROGRAFIA Nº 11 PESADO DE PAPAS PELADAS
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
144
Rallado: Esta operación consistió en aumentar la superficie de contacto de la
papa, se realizó en forma manual utilizando ralladores de metal para facilitar la
salida de moléculas de almidón.
FOTOGRAFIA Nº 12 RALLADO DE LAS PAPAS PELADAS
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Lavado. Una vez terminado la operación de rallado, se lavo con agua y agitación
constante, para extraer mayor porcentaje de almidón.
FOTOGRAFIA Nº 13 LAVADO DEL RALLADO DE LAS PAPAS
145
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Sedimentación y decantado: Se dejo en reposo durante 24 horas para que el
almidón sedimente y se separe del agua, luego de lo cual se elimino toda el
agua superficial.
FOTOGRAFIA Nº 14 EXTRACCION DEL ALMIDON DE PAPA
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Secado: Para eliminar el agua retenida en el almidón se procedió a secar
durante 3 horas a 45ºC en el horno con flujo de aire.
FOTOGAFIA Nº 15 SECADO DEL ALMIDON
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
146
FOTOGRAFIA Nº 16 ALMIDON SECO
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Pesado. Una vez que se tuvo el almidón seco se procedió a pesar cada unidad
experimental para obtener el rendimiento de cada variedad.
Mezclado: Se mezcló el almidón con agua destilada, evitando la formación de
grumos (200g de almidón por litro de agua destilada).
FOTOGRAFIA Nº 17 DISOLUCION DEL ALMIDON EN AGUA DESTILADA
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
147
Gelatinización: Cuando la mezcla estuvo homogénea se calentó a temperatura
de 70ºC dando como consecuencia la gelatinización del almidón.
FOTOGRAFIA Nº 18 GELATINIZACION DEL ALMIDON
Fuente. Benavidez Arteaga, (2008).
Adición de enzima: Luego de la gelatinización se adiciona la enzima Termamyl
120 Type L o Fungamyl 800 L, 0.01 g de enzima por 5.26 de almidón. La enzima
por estar en estado líquido se mezcló con 200g de almidón gelatinizado para
activarlas y luego se adicionó a toda la mezcla.
FOTOGRAFIA Nº 19 ADICION DE ENZIMA TERMAMYL AL ALMIDON
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
148
Reposo 1. Adicionada la enzima (Termamyl o Fungamyl) se dejó en reposo
durante una hora para que la enzima hidrolice los enlaces glucosídicos alfa 1,4
amilasa y amilopectina y por consiguiente se transforme rápidamente en
dextrinas solubles y oligosacáridos.
FOTOGRAFIA Nº 20 PRIMER REPOSO DE ALMIDON CON ENZIMA
TERMAMYL
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Adición de AMG 300L: Transcurrido el tiempo de hidrólisis se ajustó el pH de 6.5
a 4.5 utilizando ácido cítrico en 0.04% y se adicionó 0.01 g de la enzima por
cada 5.26g de almidón a una temperatura de 50ºC.
FOTOGRAFIA Nº 21 ADICION DE ENZIMA AMG 300L AL ALMIDON
149
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Reposo 2. Luego de haber adicionado la enzima AMG 300L se dejó en reposo
durante una hora para que la enzima hidrolice los enlaces alfa 1-4 y 1-6 del
almidón. Durante la hidrólisis se liberan unidades de glucosa de la cadena de
almidón.
FOTOGRAFIA Nº 22 SEGUNDO REPOSO DE ALMIDON CON ENZIMA AMG
300L
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Inoculación: Se colocó 100ml de mosto en un vaso de precipitación a 35ºC, se
agregó 2% de levadura con respecto al volumen del mosto, se dejo en reposo
durante 5 minutos hasta que la levadura se disuelva y presente espuma sobre la
superficie. Esto indica que la levadura esta lista para inocular el resto del mosto.
150
FOTOGRAFIA Nº 23 INOCULACION DE LEVADURA AL MOST0
Fuente. Benavidez Arteaga, (2008).
Fermentación: El mosto inoculado se llevó a los recipientes de plástico de 23
litros de capacidad, en donde se realizó la fermentación alcohólica, a una
temperatura de 18ºC, la boca de los recipientes se cubrió con lienzo blanco para
facilitar la salida del CO2 y se mantuvo hasta obtener un pH constante.
FOTOGRAFIA Nº 24 FERMENTACION DEL MOSTO
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
151
Trasvase: Terminado el proceso de fermentación ºBrix y pH constantes) se
procedió a trasvasar el mosto a otro recipiente con el fin de eliminar los
sedimentos.
Destilación: El mosto se destilo en un equipo de vidrio con columnas de
rectificación a una temperatura de 78ºC, obteniendo etanol con grado alcohólico
elevado el mismo que se hizo la dilución correspondiente hasta obtener un
grado alcohólico de 40ºGL.
FOTOGRAFIA Nº 25 EQUIPO DE DESTILACION DEL MOSTO
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
152
Embotellado: Luego de haber destilado y diluido la bebida alcohólica se envasó
en botellas de vidrio de 50 ml.
FOTOGRAFIA Nº 26 EMBOTELLADO DEL VODKA
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Etiquetado: Las botellas que contienen el alcohol fueron etiquetadas para su
presentación.
Almacenamiento: Listas las bebidas se almaceno para las respectivas pruebas.
153
FOTOGRAFIA Nº 27 BOTELLAS ETIQUETADAS DE VODKA
Fuente: Benavidez Arteaga, (2008).
Variables evaluadas:
Rendimiento del almidón.
Hidrólisis enzimática por la prueba de yodo.
Fermentación alcohólica: porcentaje d sólidos solubles, pH, acidez.
Producto terminado: Grado alcohólico, acidez total, contenido de congéneres,
rendimiento y pruebas organolépticas.
154
V. MATERIALES Y METODOS
Los materiales para la ejecución del presente texto fueron:
Libros de bibliografía básica, intermedia y avanzada con temas relacionados al
tratamiento de aguas y elaboración de bebidas.
Revistas científicas.
Trabajos de investigación publicados.
Internet (páginas web).
Computadora Pentium IV
USB 2GB
CD.
El método que se utilizó para la realización del texto es el de recopilación de
información.
155
VI. RESULTADOS
El resultado de la presente investigación ha sido el desarrollo del texto “Tratamiento de
Aguas y Elaboración de Bebidas”, que será de beneficio para estudiante y docentes de
la Facultad de Ingeniería Pesquera y de Alimentos de la Universidad Nacional del
Callao; así como los diferentes profesionales del campo de la Ingeniería de Alimentos,
Industrias Alimentarias y de las especialidades afines como Ingeniería Química,
Industrial, Agroindustrial, Agropecuaria y diversas personas relacionadas a la ciencia y
tecnología de los alimentos.
156
VII. DISCUSION
El avance de la ciencia nos permite contar cada día con mayores
conocimientos y aplicarlos en el bienestar para una vida moderna,
tener a disposición en calidad y cantidad un elemento importante para
la vida de la humanidad, que es el agua y la forma racional y
sostenida de utilizarla en las diversas actividades diarias del hombre.
En el ámbito académico es necesario contar con un texto que
contengan información detallada, con una redacción sencilla y clara
sobre los diversos temas relacionados al Tratamiento del agua para
consumo humano y su aplicación en la elaboración de bebidas, lo que
se ha podido desarrollar en el presente trabajo de investigación.
Se ha recopilado y ordenado la información, de tal manera que en
comparación a la bibliografía existente, aquí encontramos la
tecnología de los tratamientos primarios del agua con fines de
potabilización, que incluyen procesos físico químicos, y su utilización
en la elaboración de bebidas.
La tecnología de elaboración de bebidas no alcohólicas, es un tema de
discusión actual que busca alcanzar el mejor aprovechamiento tanto
de bienestar, como nutricional y de salud. En cambio las bebidas
alcohólicas tratan de aprovechar cada día fuentes naturales para su
elaboración como son frutas, raíces, tallos u otros.
157
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