Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Enzimologia Processos Biotecnológicos Produção de Vinagres Vinagre O vinagre assim como o vinho, a cerveja, o pão, o queijo, o Kefir e o iogurte é um alimento fermentado conhecido há milhares de anos. - O nome vinagre provêm do francês vinaigre ou vinho azedo. - No Brasil, como em alguns países com culturas semelhantes, a maior parte da população não dá a devida importância a qualidade dos vinagres, considerando-o apenas como um condimento azedo, menosprezando-se, assim, suas propriedades nutritivas, organolépticas, sanitizantes e até medicinais. Esse comportamento induz a produção a partir de matérias primas cada vez mais baratas e por processos cada vez mais produtivos, obtendo-se então vinagres que se apresentam realmente apenas como uma solução ácida, em detrimento da obtenção de vinagres finos originados de vinhos de frutos, mel, cereais, etc. - Originalmente, era obtido do vinho de uvas e da cerveja, por fermentação espontânea. Vinagre Legislação Vinagre Vinagre é um alimento do grupo dos condimentos obtido por fermentação acética de soluções alcoólicas diluídas, sendo este resultantes de fermentações alcoólicas de mostos açucarados. - É proibida a elaboração de vinagres por diluição de ácido acético de origem não fermentativa. - O produto resultante da fermentação acética de outros líquidos alcoólicos será denominado fermentado acético, podendo ser usada a vinagre no rótulo, desde que seja acrescida do nome da matéria prima de sua origem. Ex. Vinagre de álcool, vinagre de maçã, vinagre de malte, etc. Legislação Vinagre - A conservação do vinagre deve ser feita através de pasteurização ou adição de dióxido de enxofre, no limite máximo de 200ppm. - É proibido o uso de corantes, melaço ou outro tipo de aditivo, salvo prévia autorização do órgão competente. - O vinagre poderá ser submetido a clarificação, aeração e envelhecimento. Legislação Vinagres Detecção de mistura de vinagres A adulteração de vinagres de vinho, de frutas, de mel, etc. com vinagres de açúcar ou de destilados só pode ser detectada a partir de análises mais completas do que as de rotina normalmente realizadas, pois a acidez, o teor de etanol, o extrato seco e as cinzas são facilmente corrigidos pela adição de componentes artificiais. Legislação Vinagres Procedimentos necessários para se determinar a origem de um vinagre: a) Determinação de componentes próprios da matéria-prima original. Ex: concentração de ácido tartárico e antocianinas em vinagre de vinho tinto. b) Determinação de componentes estranhos à matéria-prima declarada. Ex: presença de formaldeído, ácido fórmico, metanol, acetona, em vinagres cuja matéria prima é declarada de origem agrícola. Terminologia vinagreira - Vinagraria: estabelecimento destinado à elaboração de vinagres; - Vinho-base: matéria-prima destinada à elaboração de vinagres; - Vinagre forte não pasteurizado: vinagre em estágio final de fermentação, usado como Inóculo para outra fermentação; - Vinagre duplo ou triplo: vinagre com acidez igual ou superior a 8% e 12%, respectivamente, que deverá ser diluído para obtenção de vinagre comercial; - Grau G.L (Gay-Lussac): teor alcoólico de uma mistura hidroalcoólica. Terminologia vinagreira - Grau G.L. (Gay-Lussac): Expressa a concentração em volume de etanol por 100mL que, multiplicado pela sua densidade, fornece a sua concentração em massa por 100mL. Ex: 10 G.L. = 10 mL etanol/100mL de vinho x 0,79 = 7,9 g etanol / 100mL. - Fermentado acético de frutas ou vinagre de frutas: denominação utilizada para distinguir estes vinagres em relação aos de vinho tinto ou branco; - Acetificação: processo de transformação do etanol do vinho- base em ácido acético. Terminologia vinagreira - Acetificador: fermentador especifico para realizar a acetificação; - Mãe do vinagre ou zoogleia: material gelatinoso (polissacarídeo) produzido por bactérias acéticas, que ocupam a superfície do meio em fermentação pelo processo lento. - Sulfitagem: adição de dióxido de enxofre como conservante; - E.T.A.: porcentagem de aumento de ácido acético numa fermentação em 24h. Ex: E.T.A. 2 significa que a cada 24h se formam 2,0g de ácido por 100mL. - G.K. (concentração total): soma da concentração de etanol e de ácido acético num meio, em porcentagem mássica. - Ex: % etanol = 4g/100mL e porcentagem de ácido acético = 6g/100mL. G.K. = 10. Terminologia vinagreira - Calda ou mistura: meio líquido contendo todos os nutrientes (incluindo álcool e ácido acético) para que ocorra a fermentação acética. Equivale ao mosto de outras fermentações. Matérias-primas Como geralmente o vinagre provém de duas fermentações sucessivas, a alcoólica e a acética, toda a matéria prima usada para a produção fermentativa de álcool, serve também como matéria-prima do vinagre. O vinagre pode ser classificado em função da matéria-prima utilizada: - Vinagres de sucos de frutas: uva, maçã, abacaxi, laranja, pêra, morango, framboesa, ameixa, entre outras. - Vinagres de tubérculos amiláceos: batata, batata-doce, mandioca, etc.: - Vinagres de cereais: cevada, centeio, trigo, arroz, milho, etc.; - Vinagres de matérias-primas açucaradas: xarope de açúcar, mel, melaço, soro de leite, etc. - Vinagre de álcool: álcool diluído, aguardentes, outros destilados. Matérias-primas - As matérias-primas amiláceas necessitam hidrólise prévia e esta preferencialmente deve ser enzimática, pois os ácidos introduzem no meio substâncias não indicadas para fins alimentícios. - As matérias-primas de origem vegetal (frutos, cereais, mel) já contém nutrientes suficientes para as bactérias acéticas. Por outro lado, para a fabricação de vinagre de destilados, a adição de nutrientes é indispensável. - Bebidas alcoólicas contendo conservantes ou mesmo antissépticos naturais como o lúpulo de cerveja, pode afetar o andamento da acetificação. - A água utilizada para complementar o mosto, deve ser potável, de baixa dureza, livre de sedimentos ou partículas em suspensão e isenta de cloro. Micro-organismos - Na produção de vinagre, quando se parte a matéria-prima inicial, como é mais comum, e não de vinho, álcool, aguardente, etc. são necessárias dois processos microbiológicos sucessivos e completamente diferentes. - Primeiro, faz-se uma fermentação alcoólica, processo anaeróbio, cujo agente fermentativo é a levedura e em seguida uma fermentação bacteriana, na presença de ar. - Para a fermentação alcoólica, alguns autores mencionam as leveduras previamente presentes nos sucos de frutas e nas outras matérias-primas naturais ou então o fermento prensado. - Para se conseguir um aroma agradável no produto final, é melhor partir de cultura pura de Saccharomyces cerevisiae ou para mosto de uva, S. cerevisiae var. ellipsoideus , Micro-organismos - Para fermentação acética não é coerente o uso de culturas puras. Emprega-se uma microflora mista de Acetobacter contendo diferentes espécies ou variedades dessa bactéria, que é considerada mais eficiente. - Ocorre que, sendo o vinagre um produto obtido em grandes volumes e baixo preço, conduz-se o processo de forma que as próprias condições do meio em fermentação (presença de etanol e baixo pH) selecionem as cepas mais produtivas e adequadas, evitando-se assim, a utilização de condições assépticas mais caras. - Observa-se que conforme é aumentada a concentração total na mistura em fermentação, o número de cepas diminui e a eficiência do processo melhora, projetando-se uma cultura praticamente pura quando o G.K. (concentração total) aproxima-se de 20. - Até o presente, a maioria dos produtores de vinagres procuram manter seus fermentadores comG.K. entre 10 e 14, conseguindo assim rendimentos e produtividades considerados econômicos, apesar das culturas mistas. - Nessa faixa de concentração, o vinagre forte serve de Inóculo a outros tanques em fase inicial de operação. As cepas industriais devem : - Oferecer alto rendimento e produtividade; - Tolerar altas concentrações de etanol e ácido acético; - Não produzir material viscoso; - Não consumir o produto; - Crescer em meios pobres em nutrientes e temperatura próxima de 30°C. Micro-organismos - Para crescimento satisfatório em meio sólido, as bactérias acéticas necessitam de fonte de carbono (etanol, glicerol, glicose), ácido acético, vitaminas do complexo B, fosfato, amônio, potássio, magnésio, cálcio, sulfato, carbonato e cloreto. Também precisam de ferro, manganês, cobalto, cobre, molibdênio e vanádio. Dois meios sólidos típicos são: - G.Y.C (g/L de água destilada): extrato de levedura 10,0; glicose 50,0; CaCO3 30,0; ágar 25,0. - Meio etanólico (g/L de água destilada): extrato de levedura 10,0; CaCO3 20,0; etanol 20,0; ágar 20,0; pH 6,0 Micro-organismos As caldas industriais obtidas a partir de frutos, cereais, mel, etc, normalmente já contem a maioria desses nutrientes, enquanto o mosto obtido por diluição do etanol necessita complementação. O gênero Gluconobacter também é produtor, mas são considerados contaminantes nocivos por serem menos produtivos, acumularem subprodutos inadequados e oxidarem o ácido acético formado. Rendimento e produtividade 46 g de etanol ------------------60 g de ácido acético 1g de etanol ---------------------X g de ácido acético X = 1,304 g (rendimento 100%) Rendimento e produtividade O rendimento e produtividade vai depender de vários fatores, tais como: cepa de micro-organismo produtor, matérias primas utilizadas, condições operacionais, tipo de processo fermentativo utilizado; A temperatura exerce enorme influência no rendimento e na produtividade da fermentação acética, tanto em relação a bioquímica quanto aos parâmetros físico-químicos da fermentação. Processo Produtividade (g/ L.h) Lento ou em superfície 0,05 Rápido ou alemão 1,0 Frascos agitados 1,5 Submerso 2,5 Rendimento e produtividade O rendimento e produtividade vai depender de vários fatores, tais como: cepa de micro-organismo produtor, matérias primas utilizadas, condições operacionais, tipo de processo fermentativo utilizado; A temperatura exerce enorme influência no rendimento e na produtividade da fermentação acética, tanto em relação a bioquímica quanto aos parâmetros físico-químicos da fermentação. Processo Produtividade (g/ L.h) Lento ou em superfície 0,05 Rápido ou alemão 1,0 Frascos agitados 1,5 Submerso 2,5 Rendimento e produtividade Fatores que afetam a qualidade do vinagre A qualidade de um vinagre está relacionada a sabor, aroma, maciez, limpidez e composição dentro dos padrões definidos pela legislação específica. Os principais fatores: - natureza, conservação, estado de maturidade e teor dos componentes da matéria-prima; - Tipo e controle do processo fermentativo; - Presença de contaminantes nas fases de produção, acabamento e armazenamento. - Tempo de fermentação inadequado; - Excesso ou carência de nutrientes; - Utilização de aditivos impróprios; - Processo de clarificação ou tempo de envelhecimento inadequado; - Embalagens impróprias. Qualidade do vinagre Dentre os fatores que mais comumente depreciam a qualidade dos vinagres brasileiros são a excessiva utilização de álcool como matéria-prima e a insuficiência no tempo e envelhecimento. Semelhantemente ao vinho, quanto maior o tempo de envelhecimento, mais fino será o vinagre, desde que tenha sido elaborado corretamente e a embalagem não permita contato com o meio externo. Há referências de vinagres com várias décadas de idade e excelente qualidade. Processo de fabricação A acetificação pode se dar desde uma forma tão simples e artesanal quanto deixar um vinho de uva ou uma cerveja em contato com ar em local de temperatura amena e arejada, obtendo seu azedamento (avinagramento) após alguns meses, ou tão complexo quanto querer transformar todo o etanol contido numa mistura hidroalcoólica em ácido acético em apenas algumas horas de incubação. O primeiro processo pode ser classificado como o antigo processo francês Orléans, lento ou em superfície, e foi o que deu origem e forneceu subsídio em função das observações nele efetuadas aos processos mais rápidos e, portanto, mais produtivos que a ele se seguiram. O segundo processo só pode ser possível através do processo denominado submerso, que se destaca pelo alto rendimento e produtividade. Processo de fabricação 1. Processo lento, Orléans, francês ou em superfície - Conhecido desde a antiguidade, ao observar-se que, quando barricas contendo vinho não estavam cheias, apresentavam avinagramento mais rápido devido à maior superfície em contato com ar, e portanto, sujeita a maior aeração. - Então procurou-se facilitar ainda mais essa aeração através de artifícios, como manter o barril em posição horizontal, utilizar volumes de vinhos ainda menores, promover aberturas laterais para a passagem de ar, etc. - Recentemente foram determinadas outras variáveis que aumentam o rendimento e a produtividade da fermentação acética em superfície, tornando-a viável à produção de vinagres em pequena escala, considerando-se a excelente qualidade do produto obtido. 1. Processo lento, Orléans, francês ou em superfície Variáveis que aumentam o rendimento: - Utilização de vinhos produzidos a partir de frutos, mel, cereais, etc.; - Controle da temperatura ambiente entre 20 e 25°C (porões e adegas). Abaixo dessa faixa, a produtividade é muito reduzida e, acima, há evaporação excessiva do etanol; - Utilização da relação área/ volume em torno de 0,1 cm-1. Ex.: um recipiente com 1m2 de área pode receber até 100L de mistura. - Rígida periodicidade na retirada de vinagre e adição de mosto, calda. Tal procedimento é denominado “corte” e seu tempo é determinado pelo teor de etanol da mistura em fermentação 1. Processo lento, Orléans, francês ou em superfície Variáveis que aumentam o rendimento: - trabalhar-se em nível de acidez o mais alto possível; - Adição de vinho ou mosto com vazão baixa, evitando elevação repentina da concentração de etanol e intensa morte celular; - Desmonte periódico do sistema (anual) para limpeza geral e desprezo da película superficial, provavelmente muito espessa; - Manutenção de ambiente escuro para evitar crescimento de fungos e catálises indesejáveis; - Utilização de mostos límpidos, prevenindo excesso de sedimentos - Utilização de um suporte na superfície do meio para sustentação da “mãe do vinagre” 1. Processo lento, Orléans, francês ou em superfície Operação com barril de 200L: - Inicialmente adiciona-se cerca de 60L de vinagre forte não pasteurizado, juntamente com 15 L de vinho, ambos de boa qualidade. Nas quatro semanas seguintes, e semanalmente, adiciona-se 15 L de vinho até atingir cerca de 2/3 da capacidade do barril. A partir da última semana, retira-se 15L de vinagre e se repõe 15 L de vinho, repetindo-se essa operação (corte) a cada sete dias, tornando o processo semicontínuo. As retiradas e adições devem ser efetuadas por baixo da película que já se deve ter formado, evitando seu afundamento. - Quando cuidadosamente conduzido, a qualidade do vinagre obtido por esse processo é excelente, já que ocorre um envelhecimento do produto à medida que se forma, e este apresenta-se límpido e brilhante. Processo de fabricação 2. Processo rápidoou alemão - Consiste basicamente na passagem da mistura vinho/vinagre através de um material com grande superfície exposta (carvão bagaço de cana, madeira, etc.) e que contem bactérias acéticas, encontrando em contracorrente, ar atmosférico. - O equipamento utilizado é conhecido por gerador de vinagre ou vinagreira, construído normalmente com madeira, aço, alvenaria ou outro material que não seja atacado pelo ácido acético ou confira propriedades estranhas ao vinagre. - A mistura a ser acetificada é passada pelo gerador quantas vezes forem necessárias, até a transformação do etanol em ácido acético. - Crescimento incontrolado de bactérias produtoras de polímeros, infecções por moscas, baixas produtividades, etc. inviabilizaram atualmente este processo. Processo de fabricação 3. Processo submerso - A fermentação acética pode dar-se com alta eficiência e produtividade utilizando-se fermentadores de aço ou madeira, equipados com aeradores especialmente desenvolvidos para fornecerem ar em todos os pontos da calda em fermentação, serpentina para controle de temperatura, quebra espuma, alcoógrafo, carga e descarga automáticas, etc. - Acetator Frings – equipamento patenteado. Pode-se obter também todo os nutrientes (Acetozym-Frings), Inóculo, agentes de clarificação e filtração, componentes de reposição e assistência técnica permanente. Processo de fabricação 3. Processo submerso Características principais: - Um sistema de aeração tipo auto-aspirante, localizado no fundo do tanque; - Um dispositivo quebra-espuma, por centrifugação, localizado na parte superior do tanque, por onde também saem os gases; - Um sistema automático de descarga de vinagre forte e admissão de novo meio. Acompanhamento da acetificação Em razão do conhecimento das concentrações de etanol e ácido acético durante todo o tempo de fermentação, depende o bom andamento e a economia do processo, assim como a qualidade do produto. - A determinação do teor alcoólico é feita normalmente no inicio e final de cada ciclo fermentativo, enquanto o doseamento da acidez acética é realizado em intervalos menores; 1. Acidez acética : A determinação da acidez pode ser feita rapidamente, utilizando-se solução de hidróxido de sódio de concentração 0,66% (m/v) e fenolftaleína a 1% como indicador. Pipeta-se 1 mL da solução a ser titulada, mais 5 mL de água destilada e 4 gotas da solução indicadora. O volume de hidróxido a 0,66% gasto é numericamente igual a acidez da solução. Acompanhamento da acetificação 1. Acidez acética : Exemplo: um volume gasto de hidróxido de sódio de 5,2 mL significa solução a 5,2% em acido acético (m/v). 2. Determinação do etanol (método Caputi e Wright): Esse método baseia-se na oxidação do etanol previamente destilado do meio (1mL), por dicromato de potássio em ácido sulfúrico 0,7N e titulação do excesso de dicromato com sulfato ferroso amoniacal, usando como indicador de oxirredução a ortofenantrolina. Comparação entre processos Tipos de processos Lento Rápido Submerso Qualidade do vinagre Ótima Depende do envelhecimento Depende da classificação e envelhecimento Custo do equipamento Baixo Alto Alto Rendimento do processo Variável Variável Alto Produtividade Baixa Variável Alta Facilidade operacional Grande Média Grande; depende de automação Manutenção do equipamento Simples Trabalhosa Simples Volume de produção Pequeno Médio Grande Tratamento final O tratamento a que o vinagre será submetido depende do processo e da matéria-prima que foram utilizados em sua produção. - O processo lento utilizando vinhos de uvas, praticamente fornece vinagre límpido, devido ao tempo que permanece em repouso durante o período de acetificação, principalmente se as adições de vinho e retiradas de vinagre da dorna forem cuidadosas. Nesse caso, apenas uma filtração em tecido de algodão ou feltro é suficiente para que o produto apresente-se límpido. A seguir, ajusta-se a concentração com água potável, pasteuriza-se a 65°C por 5 min e envasa-se a quente. Tratamento final - O processo por geradores que utiliza o material de enchimento também fornece o produto praticamente límpido, já que o material-suporte atua como agente-filtrante e de sedimentação. A filtração final é feita em filtro-prensa, seguindo-se a pasteurização e o engarrafamento. - O processo submerso fornece vinagre bruto bastante turvo, por conter, em suspensão, as bactérias acéticas e as substâncias sólidas originadas de matéria-prima. Esse vinagre necessita, para se tornar limpo, de um agente clarificante (bentonita, clarade ovo, etc.). Após algum tempo, o sobrenadante é filtrado em filtro-prensa, usando polpa de celulose como leito filtrante e, se a clarificação não for satisfatória, repete-se a operação. A seguir, procede-se à diluição, a pasteurização e ao envase. Tratamento final - Recentemente foi desenvolvido um sistema de filtração esterilizante (dispensa pasteurização) em fluxo contínuo, através de um fixe de tubos de polipropileno de pequeno diâmetro altamente eficiente, durável, econômico e de grande simplicidade operacional. - A sulfitagem do vinagre pronto, apesar e permitida e utilizada para prevenir turvação, pode ser considerada desnecessária, pois o vinagre só turva após contato com o ar, contendo ou não SO2. Envelhecimento - O envelhecimento, mesmo em recipientes fabricados com materiais inertes como vidro, plástico e aço, melhora sensivelmente as características organolépticas dos vinagres elaborados com frutas, cereais e mel, enquanto o vinagre de álcool praticamente não sofre alterações, devido a pobreza de sua composição. As reações de oxidação e esterificação são as principais responsáveis pela melhoria do sabor e do aroma dos vinagres envelhecidos, enquanto a intensificação da cor, da limpidez e do brilho completa os fatores determinantes da boa qualidade de um vinagre fino. Envelhecimento - Conduzindo-se o envelhecimento em madeira adequada, numa sequencia e tempo cuidadosamente estudados, o produto, ao final de certo período ( que pode variar de um a dezenas de anos), apresenta-se com características organolepticas incomparáveis, sendo encontrado no comercio a preços que podem atingir dezenas de dólares uma única garrafa. Usos e aplicações Obrigada!
Compartilhar