Hidromieles Valencia
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ASPECTOS CINETICOS ASOCIADOS AL PROCESO DE ELABORACION DE HIDROMIELES MONOFLORALES 1,2 José Libardo Tapiero Cuellar; 1 Guillermo Salamanca Grosso 2 Germán Giraldo Giraldo 1 Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos. Universidad del Tolima. Ibagué Tolima Colombia. 2 Maestría en Química. Laboratorio Diseño de Nuevos Productos. Universidad del Quindío. Armenia Quindío Colombia Email: [email protected] Introducción . Resultados UNIVERSIDAD DEL TOLIMA MELLITOPALINOLÓGICAS Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE ALIMENTOS INVESTIGACIONES GRUPO DE Materiales y Métodos En cada caso se determinaron los sólidos solubles totales, pH, sólidos iónicos solubles, conductividad, densidad y la evolución de la fracción etanolica. En este caso se empleo un alcoholímetro (Varexa™) de escala 0-10 y 0-25 dado en grados Gay-Lussac y CO 2 por el método A.O.A.C. La hidromiel, es sin lugar a dudas la bebida fermentada más antigua y reconocida en las diferentes culturas y civilizaciones humanas, no obstante en la actualidad el mercado está restringido solo a Europa del éste, contiene 8% -18% (v / v) de etanol. Su valor como bebida refrescante y como tónico para la salud ha hecho posible que se retomen las propiedades que se le atribuyeron en otro tiempo. La fermentación de miel se puede utilizar para producir diferentes variedades de hidromiel, jerez, vino espumoso y vinos de fruta-miel y puede tener diferentes sabores dependiendo de la fuente floral y tipo de miel usada en la elaboración del producto, de la adición de aditivos y el tipo de levadura usada en el proceso. La composición de las mieles definen la calidad del producto final. En el producto se reconocen aun propiedades vigorizantes debido al residual de azúcares no fermentados y a la fracción de etanol presente en el cuerpo de la bebida, la presencia de antioxidantes confieren a las hidromieles un valor especial que las posiciona en el mercado de productos con valor añadido. A pesar del reconocimiento de las condiciones necesarias para la elaboración de hidromieles, los aspectos tecnológicos de la elaboración han abordado el problema del escalamiento. No obstante los aspectos relacionados con la cinética del proceso se desconocen; las falta de controles y monitoreo del proceso fermentativo trae como consecuencias falta de uniformidad en los productos finales, fermentaciones incompletas o excesivas, que acompañan aromas y sabores desagradables. El objetivo de éste trabajo se ha centrado en la optimización de hidromieles monoflorales de Eucalipto, Encenillo y Matarratón, optimizando la proporción de agua, miel y levadura, operando un sistema discontinuo (Batch) a temperatura ambiente. En el producto final se determinó la fracción etanolica, solidos totales y solubles; acidez fija y volátil , el contenido de nitrógeno, el color (CIELab) y los atributos sensoriales de aspecto, aroma y sabor. Materias primas Miel Agua Cultivo Cinética Diseño Xss Inoculo °Brix. XSt ATi pH °G Gas Carbónico Aspecto Global ATf tLat °Brx-final 24 0,7 – 1.0 1,5 24 °G Vs tiempo Optimizar Hidromiel Muestras: En el trabajo se usaron mieles monoflorales de Eucalipto (Encenillo (Weinnmania tomentosa) y Matarratón (apicultores se las zonas de Villa Nueva (Casanare; 5o 16’ 16.20’ LN; 71 59; 06.25’ LO); Sotaquirá, (Boyacá; 5°46 ́8 ́ ́LN; 73°15 ́4 ́ ́LO) y Mariquita (Tolima; 5°15 ́0.0 ́ ́LN; 74°55 ́0 ́ ́LO). Caracterizaciones: En la valoración de la miel se aplicaron los métodos armonizados de análisis de mieles para los parámetros de humedad (Xw, g/100g); azucares reductores (XR fructosa, glucosa y sacarosa) g/100g, acidez me/Kg, total (AT,) lactónica (AL) y libre (AL); Hidroximetil furfural (HMF, mg/ Kg); Color (CIELab y Pfund); actividad de agua (aw) Conductividad eléctrica (C.E. mS/cm); Índice de diastasas (ID) y estudio palinológico de verificación del origen floral. Fermentaciones: Se usaron tres niveles de levadura 0.70, 1.00 y 1.50 g /l de sustrato. El proceso fermentativo se realizó a 25 ºC tras la evaluación de las propiedades fisicoquímicas de la miel. A continuación se prepararon los mostos con un contenido medio de 24±0.5 °Brix. Se usaron reactores de 4 L. Se usó levadura comercial. En el estudio cinético se consideró el pH, acidez total (meq/l), conductividad eléctrica (C.E; mS/cm), solidos solubles (Xs; g/100mL); solidos iónicos solubles totales TCD (ppm); y la producción de dióxido de carbono se monitoreo usando sensor tipo Vernier TM El contenido de humedad de las mieles usadas como materia prima para la elaboración de las hidromieles, están en el rango 19.7 y 20.7% p/p, siendo mayor en matarratón, en la de Encenillo (20.4); el pH y la acidez total presentan diferencias significativas entre sí, con 3.20 ± 0.05 ; 3.728 ± 0.02 y 4.02 ± 0.02 en Matarratón, eucalipto y Encenillo respectivamente. El análisis polínico reveló pólenes dominantes para Eucalyptus glóbulos (>55%), Weinnmania tomentosa (>45%) y Gliricidia sepium (>56%). Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos asociados a las mieles monoflorales usadas en la elaboración de hidromieles. Las levaduras usadas como cultivo estárter requieren un proceso de adaptación que está en función de las características del mosto (pH, sustrato, viscosidad, contenido de oxígeno disuelto y acidez). Los mostos constituidos por las mieles de Eucalipto, Encenillo y Matarratón diluidas a 24 °Brix, presentan pH’s de 4.02; 3.61 y 3.20 respectivamente, la acidez de estas mismas muestras es de 30.1; 21.0 y 32.0 meq/Kg. En las condiciones del proceso indicadas para éste trabajo y en cada uno de los mostos de mieles monoflorales presentan una graduación alcohólica entre 11.6 y 14.2 ºG. la fracción de etanol en los mostos evolucionan con el incremento de levadura. En Encenillo a 0.5 g/L de levadura (12.3) < 1.0 (13.1) < 1.5 (14.2); con Eucalipto a 0.5 (11.6) < 1.0 (12.9) < 1.5 (13.4) y Matarratón a 0.5 (11.9) < 1.0 (12.8) < 1.5 (13.4), concentraciones que no difieren significativamente (Pv >0.05) entre los grupos de hidromieles a la misma concentración de trabajo. El proceso fermentativo en términos cinéticos, se ajusta a un modelo sigmoidal logístico (r 2 : 0.9959) Parámetros Encenillo 0.5 1.0 1.5 pHo 4.02±0.02 4.11±0.08 4.22±0.04 A Totalo 66±3.9 74±2.5 80±2.2 Xso 24 ± 0.5 24 ± 0.5 24 ± 0.5 pHf 3.72±0.03 3.02±0.07 3.72±0.03 A Totalf 168±4.2 177±6.1 196±8.3 Xsf 11.70± 0.2 10.90± 0.1 9.80± 0.6 Tomando como referencia los modelos de formación de producto en función de la estequeometría y considerando la concentración de etanol en cada una de las hidromieles evaluados en cada uno de los niveles, la cinética del proceso se ajusta a la ecuación: Aquí, C S,0 es la concentración del sustrato al inicio del proceso, C S,t es la concentración del sustrato en el tiempo (t) y C S,∞ la concentración al final del proceso; K es la constante cinética y (n). S es la concentración del sustrato. La representación de log (r S ) en función del tiempo de fermentación proporciona la constante de velocidad. La producción de una bebida alcohólica conocida como hidromiel se presenta como otra alternativa de utilización de los productos apícolas. La calidad de las hidromieles presentan condiciones sensoriales apetecibles, su cuantificación es parte de un trabajo que está en desarrollo y sus componentes volátiles propician la necesidad de evaluar cada hidromiel como un producto diferenciado. La evolución de etanol procede con mayor velocidad en los mostos con los niveles más altos de levadura, el efecto de la fructosa retarda el proceso. ! ! = ! ! , ! − ! ! , ! ! ! , ! − ! ! , ! = ! ! ! Evolución del consumo de solidos solubles A). Cambio de pH B) en el proceso de fermentación de hidromiel de Eucalipto. ▲ 0.5 ◊ 1.0 y ♦ 1.5 g/L. Parámetros Matarratón 0.5 1.0 1.5 pHo 3.21±0.08 3.38±0.05 3.45±0.01 A Totalo 64±5.7 78±8.5 82±3.4 Xso 24 ± 0.5 24 ± 0.5 24 ± 0.5 pHf 3.10±0.03 3.09±0.08 3.01±0.06 A Totalf 189±6.3 196±3.1 223±3.8 Xsf 12.10± 0.4 11.20± 0.7 10.40± 0.3 Parámetros Eucalipto 0.5 1.0 1.5 pHo 3.52±0.08 3.69±0.05 3.73±0.02 A Totalo 64±5.8 76±6.7 83±1.6 Xso 24 ± 0.5 24 ± 0.5 24 ± 0.5 pHf 3.22±0.09 3.32±0.05 3.12±0.08 A Totalf 176±5.2 186±3.4 200±7.1 Xsf 12.40± 0.21 11.10± 0.1 10.60± 0.4 Parámetros Encenillo Eucalipto Matarratón a w 0,608 ± 0.02 0.571 ± 0.01 0.600 ± 0.01 X S 79.60 ± 0.10 80.3 ± 0.30 79.10 ±0.5 X W 20.4± 0.1 19.7 ± 0.30 20.7 ± 0.3 C.E. 0.520 ± 0.001 0.747 ± 0.01 0.207 ± 0.02 pH 4.02 ± 0.02 3.728 ± 0.02 3.20 ± 0.05 A total 30.1 ± 0.70 34.9 ± 0.70 32.0 ± 0.7 X AR 69.5 ± 0.6 72.4 ±0.10 69.5 ± 0.6 Glucosa 27.10 34.70 29.50 Fructosa 42.40 36.40 40.00 L 58.10 67.00 56.10 a* 18.40 9.70 1.70 b* 81.80 69.00 47.30 Color Ámbar claro Ámbar Ámbar claro Tabla 2. Parámetros iniciales y finales asociados al proceso de fermentacion de hidromieles.
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ASPECTOS CINETICOS ASOCIADOS AL PROCESO DE ELABORACION DE HIDROMIELES MONOFLORALES
1,2Jos Libardo Tapiero Cuellar; 1Guillermo Salamanca Grosso 2Germn Giraldo Giraldo 1Grupo de Investigaciones Mellitopalinolgicas y Propiedades Fisicoqumicas de Alimentos. Universidad del Tolima. Ibagu Tolima Colombia.
2Maestra en Qumica. Laboratorio Diseo de Nuevos Productos. Universidad del Quindo. Armenia Quindo Colombia Email: [email protected]
Introduccin
.
Resultados
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA
MELLITOPALINOLGICAS Y PROPIEDADESFISICOQUMICAS DE ALIMENTOS
INV
ES
TIG
AC
ION
ES
GRU
PO
DE
Materiales y Mtodos
En cada caso se determinaron los slidos solubles totales, pH, slidos inicos solubles, conductividad, densidad y la evolucin de la fraccin etanolica. En este caso se empleo un alcoholmetro (Varexa) de escala 0-10 y 0-25 dado en grados Gay-Lussac y CO2 por el mtodo A.O.A.C.
La hidromiel, es sin lugar a dudas la bebida fermentada ms antigua y reconocida en las diferentes culturas y civilizaciones humanas, no obstante en la actualidad el mercado est restringido solo a Europa del ste, contiene 8% -18% (v / v) de etanol. Su valor como bebida refrescante y como tnico para la salud ha hecho posible que se retomen las propiedades que se le atribuyeron en otro tiempo. La fermentacin de miel se puede utilizar para producir diferentes variedades de hidromiel, jerez, vino espumoso y vinos de fruta-miel y puede tener diferentes sabores dependiendo de la fuente floral y tipo de miel usada en la elaboracin del producto, de la adicin de aditivos y el tipo de levadura usada en el proceso. La composicin de las mieles definen la calidad del producto final. En el producto se reconocen aun propiedades vigorizantes debido al residual de azcares no fermentados y a la fraccin de etanol presente en el cuerpo de la bebida, la presencia de antioxidantes confieren a las hidromieles un valor especial que las posiciona en el mercado de productos con valor aadido. A pesar del reconocimiento de las condiciones necesarias para la elaboracin de hidromieles, los aspectos tecnolgicos de la elaboracin han abordado el problema del escalamiento. No obstante los aspectos relacionados con la cintica del proceso se desconocen; las falta de controles y monitoreo del proceso fermentativo trae como consecuencias falta de uniformidad en los productos finales, fermentaciones incompletas o excesivas, que acompaan aromas y sabores desagradables. El objetivo de ste trabajo se ha centrado en la optimizacin de hidromieles monoflorales de Eucalipto, Encenillo y Matarratn, optimizando la proporcin de agua, miel y levadura, operando un sistema discontinuo (Batch) a temperatura ambiente. En el producto final se determin la fraccin etanolica, solidos totales y solubles; acidez fija y voltil , el contenido de nitrgeno, el color (CIELab) y los atributos sensoriales de aspecto, aroma y sabor.
Materias primas
Miel Agua Cultivo
Cintica Diseo
Xss Inoculo Brix. XStATi
pH G
Gas Carbnico
Aspecto Global
ATftLat
Brx-final 24 0,7 1.0 - 1,5 24
G Vs tiempoOptimizar
Hidromiel
Muestras: En el trabajo se usaron mieles monoflorales de Eucalipto (Encenillo (Weinnmania tomentosa) y Matarratn (apicultores se las zonas de Villa Nueva (Casanare; 5o 16 16.20 LN; 71 59; 06.25 LO); Sotaquir, (Boyac; 546 8 LN; 7315 4 LO) y Mariquita (Tolima; 515 0.0 LN; 7455 0 LO).
Caracterizaciones: En la valoracin de la miel se aplicaron los mtodos armonizados de anlisis de mieles para los parmetros de humedad (Xw, g/100g); azucares reductores (XR fructosa, glucosa y sacarosa) g/100g, acidez me/Kg, total (AT,) lactnica (AL) y libre (AL); Hidroximetil furfural (HMF, mg/Kg); Color (CIELab y Pfund); actividad de agua (aw) Conductividad elctrica (C.E. mS/cm); ndice de diastasas (ID) y estudio palinolgico de verificacin del origen floral. Fermentaciones: Se usaron tres niveles de levadura 0.70, 1.00 y 1.50 g /l de sustrato. El proceso fermentativo se realiz a 25 C tras la evaluacin de las propiedades fisicoqumicas de la miel. A continuacin se prepararon los mostos con un contenido medio de 240.5 Brix. Se usaron reactores de 4 L. Se us levadura comercial. En el estudio cintico se consider el pH, acidez total (meq/l), conductividad elctrica (C.E; mS/cm), solidos solubles (Xs; g/100mL); solidos inicos solubles totales TCD (ppm); y la produccin de dixido de carbono se monitoreo usando sensor tipo VernierTM
El contenido de humedad de las mieles usadas como materia prima para la elaboracin de las hidromieles, estn en el rango 19.7 y 20.7% p/p, siendo mayor en matarratn, en la de Encenillo (20.4); el pH y la acidez total presentan diferencias significativas entre s, con 3.20 0.05 ; 3.728 0.02 y 4.02 0.02 en Matarratn, eucalipto y Encenillo respectivamente. El anlisis polnico revel plenes dominantes para Eucalyptus glbulos (>55%), Weinnmania tomentosa (>45%) y Gliricidia sepium (>56%).
Tabla 1. Parmetros fisicoqumicos asociados a las mieles monoflorales usadas en la elaboracin de hidromieles.
Las levaduras usadas como cultivo estrter requieren un proceso de adaptacin que est en funcin de las caractersticas del mosto (pH, sustrato, viscosidad, contenido de oxgeno disuelto y acidez). Los mostos constituidos por las mieles de Eucalipto, Encenillo y Matarratn diluidas a 24 Brix, presentan pHs de 4.02; 3.61 y 3.20 respectivamente, la acidez de estas mismas muestras es de 30.1; 21.0 y 32.0 meq/Kg. En las condiciones del proceso indicadas para ste trabajo y en cada uno de los mostos de mieles monoflorales presentan una graduacin alcohlica entre 11.6 y 14.2 G. la fraccin de etanol en los mostos evolucionan con el incremento de levadura. En Encenillo a 0.5 g/L de levadura (12.3) < 1.0 (13.1) < 1.5 (14.2); con Eucalipto a 0.5 (11.6) < 1.0 (12.9) < 1.5 (13.4) y Matarratn a 0.5 (11.9) < 1.0 (12.8) < 1.5 (13.4), concentraciones que no difieren significativamente (Pv >0.05) entre los grupos de hidromieles a la misma concentracin de trabajo. El proceso fermentativo en trminos cinticos, se ajusta a un modelo sigmoidal logstico (r2: 0.9959)
Parmetros Encenillo 0.5 1.0 1.5
pHo 4.020.02 4.110.08 4.220.04 A Totalo 663.9 742.5 802.2 Xso 24 0.5 24 0.5 24 0.5 pHf 3.720.03 3.020.07 3.720.03 A Totalf 1684.2 1776.1 1968.3 Xsf 11.70 0.2 10.90 0.1 9.80 0.6 !
Tomando como referencia los modelos de formacin de producto en funcin de la estequeometra y considerando la concentracin de etanol en cada una de las hidromieles evaluados en cada uno de los niveles, la cintica del proceso se ajusta a la ecuacin: Aqu, CS,0 es la concentracin del sustrato al inicio del proceso, CS,t es la concentracin del sustrato en el tiempo (t) y CS, la concentracin al final del proceso; K es la constante cintica y (n). S es la concentracin del sustrato. La representacin de log (rS) en funcin del tiempo de fermentacin proporciona la constante de velocidad. La produccin de una bebida alcohlica conocida como hidromiel se presenta como otra alternativa de utilizacin de los productos apcolas. La calidad de las hidromieles presentan condiciones sensoriales apetecibles, su cuantificacin es parte de un trabajo que est en desarrollo y sus componentes voltiles propician la necesidad de evaluar cada hidromiel como un producto diferenciado. La evolucin de etanol procede con mayor velocidad en los mostos con los niveles ms altos de levadura, el efecto de la fructosa retarda el proceso.
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Evolucin del consumo de solidos solubles A). Cambio de pH B) en el proceso de fermentacin de hidromiel de Eucalipto. 0.5 1.0 y 1.5 g/L.
Parmetros Matarratn 0.5 1.0 1.5
pHo 3.210.08 3.380.05 3.450.01 A Totalo 645.7 788.5 823.4 Xso 24 0.5 24 0.5 24 0.5 pHf 3.100.03 3.090.08 3.010.06 A Totalf 1896.3 1963.1 2233.8 Xsf 12.10 0.4 11.20 0.7 10.40 0.3 !
Parmetros Eucalipto 0.5 1.0 1.5
pHo 3.520.08 3.690.05 3.730.02 A Totalo 645.8 766.7 831.6 Xso 24 0.5 24 0.5 24 0.5 pHf 3.220.09 3.320.05 3.120.08 A Totalf 1765.2 1863.4 2007.1 Xsf 12.40 0.21 11.10 0.1 10.60 0.4 !
Parmetros Encenillo Eucalipto Matarratn aw 0,608 0.02 0.571 0.01 0.600 0.01 XS 79.60 0.10 80.3 0.30 79.10 0.5 XW 20.4 0.1 19.7 0.30 20.7 0.3 C.E. 0.520 0.001 0.747 0.01 0.207 0.02 pH 4.02 0.02 3.728 0.02 3.20 0.05 A total 30.1 0.70 34.9 0.70 32.0 0.7 XAR 69.5 0.6 72.4 0.10 69.5 0.6 Glucosa 27.10 34.70 29.50 Fructosa 42.40 36.40 40.00 L 58.10 67.00 56.10 a* 18.40 9.70 1.70 b* 81.80 69.00 47.30 Color mbar claro mbar mbar claro !
Tabla 2. Parmetros iniciales y finales asociados al proceso de fermentacion de hidromieles.
