Obtención de Vinagre mediante Fermentación Alcohólica y Acética de un Sustrato de Feijoa Usando Microorganismos Aislados de Cepa de laboratorio de Microbiología..

Obtención de Vinagre mediante Fermentación Alcohólica y Acética de un Sustrato de Feijoa Usando Microorganismos Aislados de Cepa de laboratorio de Microbiología.

I INTRODUCCION

El vinagre es un líquido miscible en agua, producto de la conversión del alcohol etílico en ácido acético, se comercializa principalmente en casas Naturistas y Supermercados. La producción de Vinagre de Frutas es un atractivo negocio ya que puede comercializarse a través de los establecimientos anteriormente mencionados o en bodegas y mercados de abasto.
Como materia prima para la elaboración de vinagre existen diversas frutas que se utilizan en procesos de fermentación, usualmente las manzanas son las más usadas para la elaboración de vinagre, entre otras frutas. En orden de producir un producto de calidad, la materia prima utilizada deberia estar sin contaminación y en su estado máximo de maduración. La fruta debe ser molida y prensada, para obtener un jugo rico en carbohidratos para ser posteriormente puesto en fermentadores. De esta forma ocurre una fermentación espontánea que toma lugar en corto tiempo, debido a los microorganismos presentes en el producto consideran al vinagre de frutas superior en calidad sensorial y nutritiva, comparado con los otros tipos de vinagres, presentando características de sabor y aroma propio. En lo que se refiere a su aspecto nutricional, está compuesto por vitaminas, ácidos orgánicos, proteínas y aminoácidos provenientes del fruto y de la fermentación alcohólica. Debido a que el vinagre de frutas se considera de mejor calidad y de mejor ganancia monetaria se realizó un vinagre a partir de Feijoa una fruta rica en Carbohidratos, exótica y poco probada en la Industria de vinagres. En el siguiente informe se dará a conocer los procedimientos y resultados obtenidos para la elaboración de Vinagre a partir de Feijoa.

OBJETIVOS

• GENERAL

Obtener vinagre mediante fermentación alcohólica y acética a partir de un sustrato de feijoa.

• ESPECÍFICOS

-Preparar inóculos de levaduras y bacterias acéticas que permitan dar inicio a la fermentación.
-Realizar un sustrato a partir de la feijoa que permita dar inicio a la fermentación.
-Elaborar la fermentación alcohólica a partir del sustrato de feijoa.
-Elaborar la fermentación acética a partir de los resultados de la fermentación alcohólica
-Controlar las variables involucradas en el proceso de fermentación alcohólica y acética.
-Recuperar el vinagre obtenido a partir de la fermentación acética.

MARCO TEÓRICO

• SUSTRATO

Un sustrato es todo material sólido distinto del suelo, natural de síntesis o residual, mineral u orgánico, que, colocado en un contenedor, en forma pura o en mezcla, permite el crecimiento de un microorganismo, un papel de soporte para el mismo. La composición de un sustrato es de materia prima, Glucosa 40g/l, Extracto de levadura, agua. En la elaboración de un sustrato se debe controlar las variables, Temperatura, pH entre  6 y 7 para alcoholica y 3 a 4 para acética, concentración de nutrientes.  (1)
Para esterilizar sustratos

Autoclave: Es un aparato para agua hirviendo a presión. Tiene una cámara vertical de metal provista de una tapa metálica fuerte que se aprieta y cierra herméticamente mediante un aro de goma. Se disponen en la tapa una espita para la salida del aire y el vapor, un indicador de presión y una válvula de seguridad. El agua del fondo de la autoclave se calienta mediante mecheros de gases exteriores, un calentador eléctrico de inmersión o un serpentín de vapor.  (1.1)

• Fermentación:

Las fermentaciones son procesos metabólicos de las levaduras y de varias bacterias que trabsforman compuestos químicos organicos, principalmente azucares, entre otras sustancias organicas mas simples como el etanol, acido láctico y acido butírico.

Los procesos de fermentación han sido usados por el hombre desde hace miles de años, con el fin de preservar los alimentos y para producir bebidas y comestibles con sabores, texturas y aromas específicos, como el yogur, quesos, kumis, chocolate, cerveza, vinos, panes y encurtidos.En los últimos siglos, mediante las fermntaciones se han desarrolado diversos antibióticos, medicamentos, ácidos y combustibles, entre otros productos industriales.  (1.2)

• Tipos de Fermentación:
• Fermentación discontinua:

Una fermentación discontinua (“batch”) puede ser considerada como un "sistema cerrado". Al inicio de la operación se añade la solución esterilizada de nutrientes y se inocula con el microorganismo. A lo largo de toda la fermentación no se añade nada, excepto:

• Oxígeno (en forma de aire)

• un agente antiespumante

 • Unos ácidos o una base para controlar el pH.

 La composición del medio de cultivo, la concentración de la biomasa y la concentración de los metabolitos cambia generalmente como resultado del metabolismo de las células, observándose las cuatro fases típicas de crecimiento:

 • Fase de latencia

 • Fase logarítmica

• Fase estacionaria

• Fase de muerte

En los procesos comerciales la fermentación frecuentemente se interrumpe al final de la fase Logarítmica o antes de que comience la fase de muerte. (1.3)

• Fermentación alimentada (fed-batch)

Aquí los sustratos se añaden escalonadamente a medida que progresa la fermentación.

La formación de muchos metabolitos secundarios disminuye debido a la cantidad de glucosa que está en el medio (efecto glucosa), por esta razón en este tipo de fermentación los elementos críticos de la solución de nutrientes se añaden en pequeñas concentraciones al principio del proceso y continúan añadiéndose en pequeñas dosis durante la fase de producción.

Este tipo de fermentación se utiliza en la producción de sustancias como la penicilina. (1.3)

• Fermentación Continua

En la fermentación continua se establece un sistema abierto. La solución nutritiva estéril se añade continuamente al biorreactor y una cantidad equivalente del cultivo, con los microorganismos, se saca simultáneamente del sistema.

Consiste en mantener constante el número de células y la concentración de sustrato así siempre tenemos a las células en la misma fase y en principio este cultivo es eterno en el tiempo. La fase estacionaria se consigue porque dejan de existir los nutrientes o porque el metabolismo de las células produce sustancias tóxicas para ellas y por tanto dejan de crecer, esto se evita con este cultivo.

Se va eliminando el sobrenadante de cultivo con el mismo volumen que se elimina se añade del medio de cultivo reciente, se tiene la concentración de nutrientes prácticamente constantes y se eliminan los tóxicos. Los que se eliminan se procesan en la extracción y purificación del producto interesado, se usa menos que la alimentada ya que este sistema no aguanta mucho ya que hay más posibilidades de que se contaminé y de que se rompa la estabilidad del fermentador.  (1.4)

• La fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica es una bioreacción que permite degradar azúcares en alcohol y dióxido de carbono. La conversión se representa mediante la ecuación:

 C6 H12O6              2C2H5OH +2CO2 [pic 1]

Las principales responsables de esta transformación son las levaduras. La Saccharomyces cerevisiae, es la especie de levadura usada con más frecuencia. Por supuesto que existen estudios para producir alcohol con otros hongos y bacterias, como la Zymomonas mobilis, pero la explotación a nivel industrial es mínimo. A pesar de parecer, a nivel estequiométrico, una transformación simple, la secuencia de transformaciones para degradar la glucosa hasta dos moléculas de alcohol y dos moléculas de bióxido de carbono es un proceso muy complejo, pues al mismo tiempo la levadura utiliza la glucosa y nutrientes adicionales para reproducirse. Para evaluar esta transformación, se usa el rendimiento biomasa/producto y el rendimiento producto/ substrato. Rendimiento biomasa/substrato (Yx/s): es la cantidad de levadura producida por cantidad de substrato consumido. - Rendimiento substrato/producto (Yp/s): es la cantidad de producto sintetizado por cantidad de substrato consumido. El rendimiento teórico estequiométrico para la transformación de glucosa en etanol es de 0.511 g de etanol y 0.489 g de CO 2 por 1 g de glucosa. Este valor fue cuantificado por Gay Lussac. (1.5)

Levaduras

Las levaduras son organismos pertenecientes al reino de los hongos: Como tales, son organismos heterotróficos por el hecho de que solo pueden alimentarse de materia ya preformada. Las levaduras están distribuidas en casi todos los hábitats naturales. Son comunes en las hojas de las plantas y en las flores, también se encuentran en la superficie de la piel y en el tracto intestinal de los animales de sangre caliente donde pueden vivir en simbiosis o como parásitos. También se encuentran en los suelos y en el agua salada donde contribuyen a la descomposición de plantas y algas. (1.6)

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