INFORME DE FENOMENO DE ÓSMOSIS EN VINOS
I.
I. INTRODUCCION
El fenómeno de la ósmosis inversa fue descrito por vez primera por Sir Charles E. Reid en el año 1953 para obtener aua potable procedente del aua del mar ! constituir una fuente de aua potable. "a propuesta de Sir Reid fue some someti tida da a cons consid ider erac ació ión n por por la #$ci #$cina na de %ua %uass Sali Salina nass de E&% E&% ! aparecieron alunas ob'eciones a la idea. En una de ellas se consideraba a la ósmosis inversa como un proceso no pr(ctico o de dif)cil loro ! *ue en caso de funcionar+ ser)a tan solo una curiosidad a modo de e,perimento did(ctico de laboratorio. "a controversia m(s dura a la propuesta de Reid fue cuando se demostró *ue se carec)a+ por a*uel entonces+ de una membrana de caracter)sticas ! calidad adecuada para efectuar de forma e$ciente el proceso de ósmosis inversa tal como se hab)a descrito. Efectivamente+ al aprobarse el pro!ecto de Sir Reid se determinó *ue era un problema enorme el hecho de conseuir una membra membrana na osmóti osmótica ca *ue tuvier tuviera a las capac capacida idades des f)sica f)sicass ! *u)mic *u)micas as de realizar ese proceso sin sufrir alteraciones en su naturaleza ni interferir *u)micamente con el disolvente II. MARCO TEORICO 2.1. OSMOSIS
El fenómeno de la -smosis est( basado en la bs*ueda del e*uilibrio. Cuando se ponen en contacto dos /uidos con diferentes concentraciones de sólidos disueltos se mezclar(n hasta *ue la concentración sea uniforme. Si estos /uidos est(n separados por una membrana permeable 0la cual permite el paso a su travs de uno de los /uidos2+ el /uido *ue se mover( a travs de la membrana ser( el de menor concentración de tal forma *ue pasa al /uido de ma!or concentración. 0innie et. al. 442. 2.1.1. PROPIEDADES.
"a ósmosis u osmosis es un fenómeno f)sico6*u)mico *ue hace referencia al paso de disol disolve vent nte+ e+ per pero no de solu soluto to++ entr entre e dos dos diso disoluc lucio ione ness de dist distin inta ta concentración separadas por una membrana semipermeable. semipermeable. "a ósmosis es un fenómeno biolóico de importancia para la $siolo)a celular de los seres vivos .&na membrana semipermeable es a*uella *ue contiene poros de tamaño molecular. El tamaño de los poros es minsculo+ por lo *ue de'an pasar las molculas pe*ueñas pero no las l as randes. Si una de estas membranas separa un l)*uido en dos particiones+ por e'emplo una de aua pura ! otra de aua con azcar+ suceden distintos fenómenos *ue
son e,plicados con los conceptos de potencial electro*u)mico ! difusión simple. "os potenciales *u)micos de los componentes de una solución son menores *ue la suma del potencial de dichos componentes cuando no est(n liados en la solución. Este dese*uilibrio hace *ue se produzca un /u'o de part)culas solventes hacia la zona de menor potencial+ *ue se e,presa como presión osmótica mensurable en trminos de presión atmosfrica. El solvente /uir( hacia el soluto hasta e*uilibrar dicho potencial o hasta *ue la presión hidrost(tica e*uilibre la presión osmótica. 2.2. OSMOSIS INVERSA
"a #smosis 7nversa consiste en separar un componente de otro en una solución+ mediante las fuerzas e'ercidas sobre una membrana semi6permeable. Su nombre proviene de 8osmosis8+ el fenómeno natural por el cual se proveen de aua las clulas veetales ! animales para mantener la vida. En el caso de la #smosis+ el solvente 0no el soluto2 pasa espont(neamente de una solución menos concentrada a otra m(s concentrada+ a travs de una membrana semi6permeable. Entre ambas soluciones e,iste una diferencia de ener)a+ oriinada en la diferencia de concentraciones. El solvente pasar( en el sentido indicado hasta alcanzar el e*uilibrio. Si se area a la solución m(s concentrada+ ener)a en forma de presión+ el /u'o de solvente se detendr( cuando la presión aplicada sea iual a la presión #smótica %parente entre las 4 soluciones. Esta presión #smótica %parente es una medida de la diferencia de ener)a potencial entre ambas soluciones. Si se aplica una presión ma!or a la solución m(s concentrada+ el solvente comenzar( a /uir en el sentido inverso. Se trata de la #smosis 7nversa. El /u'o de solvente es una función de la presión aplicada+ de la presión osmótica aparente ! del (rea de la membrana presurizada.
2.2.1. MEMBRANAS
DE
OSMOSIS INVERSA.
embrana perteneciente a la familia de las membranas semipermeables 8composites8 de capa $na 0llamada :;C+ :hin ;ilm Composite2.Se trata de un proceso con membranas. "a ósmosis inversa es un tratamiento de enri*uecimiento de muestras+ por medio de un procedimiento de membrana+ para eliminar el aua pura !+ de esta forma+ aumentar el contenido en azcares ! otros constitu!entes en solución de los mostos de uva.
Es un mtodo f)sico de eliminación de una parte de aua de un mosto con a!uda de una membrana semipermeable ba'o la acción de un radiente de presión+ a temperatura ambiente ! sin cambio ni alteración de su estado. El e*uipo est( constituido esencialmente de una bomba llamada
2. "a membrana no debe entrañar una modi$cación inaceptable de la composición de mosto de uva 0o de una solución conteniendo 1? @l de azcar+ 5 @l de (cido tart(rico neutralizado a pA 3+5 con hidró,ido de potasio2 ni entrañar una alteración de los caracteres oranolpticos. 2.3. USOS ALIMENTARIOS
6;abricación de cerveza con ba'o contenido en alcohol.6 "a cerveza fermentada con un ba'o contenido alcohólico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Bor lo *ue es me'or producir una cerveza con un contenido alcohólico normal o alto ! reducir o eliminar dicho contenido posteriormente. El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en el hecho de *ue alunas membranas retienen dif)cilmente el etanol. "a cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa obtenindose por un lado un permeado formado por aua+ la ma!or parte del alcohol ! alunos (cidos or(nicos de ba'o peso molecular ! por otro un concentrado de cerveza. El aua no destilada+ 'unto con los componentes de ba'o peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada+ dando luar a la cerveza con ba'o contenido en alcohol.
6;ermentación alcohólica.6 "a ósmosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a partir de los 'uos azucarados. El contenido de la cuba de fermentación alcohólica se bombea constantemente membranas de ósmosis inversa permitiendo el paso de aua ! alcohol *ue se destila separando el aua del alcohol. 6Estabilización de vinos.6"a estabilización del vino tiene por ob'eto eliminar un precipitado de tartrato pot(sico *ue disminu!e eneralmente su valor
comercial ! puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada+ tras concentrar el vino por ósmosis inversa. Aacer pasar el vino a travs de una ósmosis inversa+ obtenindose+ por un lado+ un permeado *ue representa apro,imadamente el > del volumen inicial+ ! por otro+ un concentrado *ue supone el D> restante en el *ue los distintos productos *ue no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 4+5 veces.
2.4. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA DEL VINO Y LA CERVEZA.
esde el comienzo de los años 9 se pusieron a disposición de las bodeas nuevas tecnolo)as de membranas de micro $ltración ! ósmosis inversa+ acercando soluciones innovadoras al proceso de fabricación del vino .adas las condiciones espec)$cas+ los e*uipos e,ien controles mu! estrictos+ re*uiriendo presiones mu! altas ! temperaturas *ue llean a los 9FC durante la latinización de los mismos .%l de$nirse el momento de cosecha+ teniendo en cuenta la madurez de las uvas+ se determinan muchas variables del proceso de fabricaciónG una uva m(s madura implica ma!or nivel de azcar+ ma!or nivel de alcohol+ menor nivel de (cidos ! pA m(s alto ."a ósmosis permite llear a un balance adecuado+ me'orando mostos *ue no tenan la composición deseada+ a la vez constitu!e una herramienta fenomenal cuando las lluvias en poca de cosecha 8dilu!en8 la calidad del vino.
El diarama ilustra un proceso t)pico de concentración del vino mediante membranas 0D2 *ue sólo de'an pasar a la corriente ? molculas cu!o peso molecular es menor *ue 1. e este modo+ en el tan*ue 1 se concentra el azcar+ color+ sabor+ taninos ! acidez+ *ue conforman el 8car(cter8 del vino. El permeado+ *ue se almacena en el tan*ue 5+ tiene la apariencia de aua ! no contiene (cido tart(rico+ c)trico o m(lico. Est( constituido primariamente por alcohol+ aua+ acetato de etilo ! (cido actico. Es clave la selección de la membrana+ !a *ue si no permea (cido ! stos se concentran como los azcares+ el resultado puede ser desfavorable. "os tcnicos de la bodea $nalmente deciden cómo se habr(n de mezclar las corrientes separadas para lorar su ob'etivo $nal en la fabricación. "a ósmosis inversa puede me'orar dr(sticamente la calidad de un vino+ siempre *ue al adoptar este proceso+ ste forme parte de una estrateia en la producción. "as nuevas tecnolo)as de membranas aplicadas a la concentración de mostos fueron r(pidamente adoptadas en Estados &nidos ! %ustralia. %l
separar el 'uo de uva se pierden azcares presentes en el mosto+ *ue bien pueden ser recuperados con $nes de endulzamiento posterior o fermentación. En ;rancia la reticencia a adoptar estos procesos fue vencida+ ! !a puede hablarse de m(s de 5 instalaciones de ósmosis inversa en la zona de ordeau,. El tema fue en principio tratado por los especialistas como una 8ciru)a esttica8 a los procesos naturales *ue hacen a la cultura vitivin)cola ! desembocan en la fermentación ! elaboración del vino. "a aceptación de tecnolo)as desarrolladas por el hombre incursionando en sectores reservados a la Haturaleza siempre aseura un debate prolonado. 2.5. EL PROCESO DE EXTRAER EL ALCOHOL DEL VINO
E,isten dos procesos *ue nos permiten e,traer el alcohol sin repercutir demasiado en los aromas ! sabor de esteG MÉTODO DE ÓSMOSIS INVERSA
En este mtodo+ tambin llamado de ósmosis inversa+ el vino /u!e con ran presión a lo laro de una membrana con poros mu! pe*ueños en vez de atravesarla. "as membranas6malla en los cilindros 0ver paso 32 separan el vino en un sirope concentrado de una mezcla de alcohol ! aua. :ras repetir este ciclo de 1 a 3 veces+ se reintroduce aua al concentrado para obtener el producto $nal. % continuación puedes ver el proceso paso a pasoG 1.6 El tan*ue base es llenado inicialmente con vino. 4.6 &na bomba empu'a el vino hacia la unidad de ósmosis inversa. 3.6 "os cilindros tienen membranas *ue separan el sirope concentrado del alcohol ! el aua. D.6 El aua ! alcohol se trasvasan a un tan*ue almacn. El concentrado es retornado al tan*ue base ! reciclado de 1 a 3 veces. Bor ltimo se añade aua al concentrado para crear el producto $nal. MÉTODO DE COLUMNA DE CONOS ROTATORIOS
% travs de la tcnica llamada Spinnin Cono Columna+ al vino base se le e,traen primero los aromas+ posteriormente el alcohol+ ! una vez $nalizada la e,tracción+ se le añaden nuevamente los aromas *ue son completamente naturalesG
2.5. INTERVENCIONES A NIVEL DE LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
Se est(n e,plorando dos v)as b(sicas de investiaciónG -La desalcoholización parcial al inicio de la fermentación mediante los distintos procedimientos mencionados anteriormente o por scriptin permitir)a reaccionar antes de *ue los compuestos arom(ticos debidos a la actividad fermentadora no se acumularan. En efecto+ la idea de esta apro,imación tcnica se basa en los conocimientos ad*uiridos sobre la variedad de aromas ! las cinticas de producción de los compuestos arom(ticos durante la fermentación alcohólicaI las variedades arom(ticas aparecen+ para la uva+ ma!oritariamente en forma de precursores no vol(tiles *ue se revelan en las distintas etapas de la elaboración de los vinos+ siendo los aromas de fermentación principalmente formados durante la fase estacionaria+ sobre todo los esteres.
Entonces concentramos todo el inters por intentar eliminar el etanol+ sobre la base de sus propiedades de volatilidad+ en las primeras fases de su producción aun*ue+ la preparación concomitante de componentes vol(tiles podr)a tener consecuencias sobre el metabolismo de las levaduras *ue
convendr)a estudiar simult(neamente 0:raba'os diriidos por Jean6arie .
;iuraG esalcoholización parcial al inicio de la fermentación 6La riqueza de los mostos en sustratos fermentables condiciona el contenido de alcohol a la salida de la fermentación en función del rendimiento de conversión de los azcares en etanolI cuales*uiera *ue sean las cepas de levadura de S. cerevisina. Este rendimiento de conversión es relativamente similar+ convirtiendo la simple bs*ueda de cepas de dbil rendimiento+ entre las cepas e,istentes+ ine$caz para el ob'etivo deseado. El ob'etivo de las investiaciones a realizar es el de llear a desviar en S. cerevisina+ una parte del metabolismo del carbono hacia otros meta bolitos diferentes del etanol. "a estrateia contemplada recae sobre la ampli$cación del /u'o carbonado a travs de la v)a de las pentosas fosfato 0KBB2. El principio consiste en forzar la levadura a utilizar me'or las pentosas+ consideradas como fuente de carbono pobre. %lunos mutantes adaptados al crecimiento sobre pentosas se buscan a partir de cepas enolóicas industriales con la a!uda de un acercamiento a la adaptación diriida a permitir acelerar la velocidad de selección natural. "a caracterización $na de las cepas adaptadas pondr( en funcionamiento de manera interada el an(lisis del transcriptora+ del proteoma+ ! de los per$les metabólicos de las cepas. 0:raba'os diriidos por S!lvie e*uin+ &R Ciencias para la Enolo)a+ ontpellier2 istintos procedimientos de reducción de la concentración de etanol de los vinos son operacionales 0SCC+ ósmosis inversa @ destilación o membranas de contacto2 otros son m(s prospectivos !a *ue pretenden hacer menos costosa la operación de desalcoholización ! preservar cada vez m(s las cualidades oranolpticas. e'ando de lado estos criterios+ la elección de las tecnolo)as depender( de las posibilidades dadas por las normas. En los pa)ses vit)colas europeos la detención de alcoholes+ el transporte de alcohol ! la destilación de productos fermentados est(n mu! relamentados !+ por otro lado+ el Lremo'oM 0añadir aua2 est( proscritoI $nalmente+ las membranas de ultra$ltración ! de nano $ltración no est(n de$nidas por las leislaciones *ue in/u!en a las pr(cticas enolóicas. Estas tensiones+ sen las disposiciones relamentarias *ue se tomar(n en el futuro+ podr)an restrinir duramente un tiempo el campo de posibilidades tcnicas ofrecidas. III.ESTUDIO EXPERIMENTAL
3.1. DESALCOHOLIZACIÓN PARCIAL DE VINOS ROSADOS DE NAVARRA POR ÓSMOSIS INVERSA.
En la vendimia 49 se estudio en EKEH% la desalcoholización parcial de mostos ! vinos+ por el sistema de per vaporación+ *ue consiste en la desalcoholización parcial del mosto o vino mediante el paso directo por una membrana ."a e,periencia se realizo en la odea e,perimental del epartamento de esarrollo Rural+ edio %mbiente ! %dministración "ocal con mosto ! vino de arnacha+ Cosecha 49.Se utilizo el e*uipo (ster ind Remove de J&C"%S everaes!stem del Nrupo K%S#H"a membrana tiene unas caracter)sticas especiales *ue le hace ser selectiva permitiendo el paso de alcohol. El alcohol pasa al aua *ue entra en una corriente en paralelo+ pero la membrana al ser hidrófoba no permite el paso del aua evitando de esta manera su contacto con el vino 0;iura 32. ;i. 3G Es*uema de $ltro de membrana del sistema de Ber vaporación.
3.2. E !"#$%"&'%#$( )% %*$% %*$+)'( *% ,"*"," %# $%* %!%'%#/'"*0
a2. D%*"/(('"/'# )% '#( (*")( %# !(/%*( )% %&%#$"/'# . Kariedad Narnacha. Se procede a la eliminación de alcohol cuando la densidad est( a 14 r.@". b2. D%*"/(('"/'# )% '#( (*")( . Kariedad Narnacha. Kino clari$cado con bentonita 0Dr.@A".2 ! $ltrado por tierras 0desbastado6 abrillantado2. c2.D%*"/(('"/'# )% '#( $'#$( . Kariedad erlot. Kino no clari$cado aun*ue $ltrado por placasO4. P las variantes para cada e,perienciaG Q :estio sin eliminación de alcohol. Q Kariante con eliminación de 4> Kol. Q Kariante con eliminación de 45> Nrado %lcohólico Kolumtrico %d*uirido. FERMENTACION
Q "a desalcoholización en mosto6vino &%6(" (* %&%#$"/'(#%* )'8/'%* de las vini$caciones en rosado.
7#"%*
)%
ANALITICAMENTE
Q "a e,tracción parcial de alcohol mediante el paso directo por membrana afecta a la composición *u)mica tanto en vinos tintos como en rosados. Q %l eliminar parte del alcohol se produce un incremento de la "/')% $($" 9 )%*/%#*( )% !H
Q "a desalcoholización no afecta+ sini$cativamente ! desde el punto de vista anal)tico+ a la intensidad colorante de los vinos+ pero si ha! *ue destacar la in/uencia *ue tiene en la tonalidad de los mismos+ disminu!endo la relación #D4 @ # 54 a medida *ue aumenta la e,tracción de alcohol. "os vinos mas des alcoholizados presentan tonos mas vivos *ue los testios+ debido fundamentalmente al aumento de la acidez total. Q Ho in/u!e de forma sini$cativa en el contenido de cationes. Q isminu!e el contenido en alcoholes superiores+ esteres totales ! acetato de etilo sen aumentamos el rado de e,tracción de alcohol+ lo *ue implica !:)')" )% "//'# A(&;$'/". Q %umento del contenido en <'/%'#" 9 %$"/$( *%/( en los vinos parcialmente des alcoholizados+ con ma!or sini$cación en vinos tintos.
OR=ANOLEPTICAMENTE V'#(* R(*")(*
Q "os catadores valoran me'or el vino testio *ue presenta m(s cantidad de aromas+ mas comple'idad ! me'or estructura. Q El leve aumento en compuestos relacionados con la sensación de cuerpo+ como la licerina ! e,tracto seco+ no compensan la perdida de estructura sufrida por la eliminación de alcohol. Q En el vino m(s des alcoholizado 045> del Nrado %lcohólico Kolumtrico %d*uirido2+ ha! una prdida de aromas mu! importante+ falta de estructura+ sensaciones acuosas+ e,ceso de acidez ! dese*uilibrio de sabores. V'#(* T'#$(*
Q "os catadores valoran me'or el vino *ue soporta una desalcoholización intermedia 04>Kol.2. Se valora mu! positivamente la perdida de sensaciones ardientes ! la me'or armon)a respecto a las otras variantes.
Q El aumento en compuestos relacionados con la sensación de cuerpo+ como la licerina ! el e,tracto seco+ compensan la !:)')" )% %*$+/$+" sufrida por la eliminación de alcohol. Q El vino m(s des alcoholizado 045> del Nrado %lcohólico Kolumtrico %d*uirido2+ presenta una prdida mu! importante de aromas+ falta de estructura+ sensaciones acuosas+ e,ceso de acidez ! $nal amaro. 3.4. MATERIALES Y MÉTODOS
El e*uipo utilizado para eliminar el alcohol funciona por el sistema de #S#S7S 7HKERS%+ *ue es un sistema de $ltración mu! $na *ue solo de'a pasar part)culas con tamaño inferior a +1 m. 3.4.1. T"$"&'%#$(* %# V'#( R(*")( %# P(/%*( )% F%&%#$"/'#
"a $ura D muestra el proceso de desalcoholización en Kino Rosado en Broceso de ;ermentación+ en lo sucesivo KRB;.El proceso es el siuienteG el KRB; pasa desde el depósito pulmón a un sistema de desbastado para reducir la materia en suspensión ! el C#4 disuelto. % continuación+ pasa por un recipiente *ue acta como e*uilibrador de la presión+ para *ue la membrana del osmotizador pueda funcionar sin problemas. En el siuiente paso se realiza la osmosis inversaG el KRB; llea limpio ! con presión e*uilibrada al sonorizador+ *ue consta de una membrana *ue separa la fracción vino concentrado de un permeado *ue contiene aua+ (cido actico ! alcohol. El permeado se somete a destilación mediante una columna *ue permite separar el alcohol+ obteniendo un permeado des alcoholizado+ *ue se incorpora al KRB; departida. ;i. DG ;uncionamiento del sistema de desalcoholización por ósmosis inversa en proceso de fermentación.
3.4.2. T"$"&'%#$(* %# V'#( R(*")(
"a $ura 5 muestra el proceso de desalcoholización en Kino Rosado terminado. El proceso es el siuienteG el vino pasa directamente del depósito pulmón a la membrana de -smosis *ue separa la fracción vino del
permeado de aua+ (cido actico ! alcohol. espus este permeado se somete a destilación+ separando el alcohol por un lado+ ! el permeado des alcoholizado por otro+ *ue se añade al vino inicial.
;i.5G ;uncionamiento del sistema de desalcoholización por ósmosis inversa en vinos.
E>+'!(* )% *&(*'* '#%*"0 $%/#((<8"* !"" &%6(" "* /""/$%8*$'/"* )% '#(
CONCLUSIÓN
"as tcnicas correctivas de reducción del contenido en azcar de los mostos o del contenido en etanol de los vinos+ no tienen *ue ser las nicas a ser tomadas en cuenta+ no son m(s *ue una manera de adaptarse+ a corto plazo+ a una situación *ue no podr)a m(s *ue perdurar sen las previsiones clim(ticas de las *ue disponemos. Bor lo tanto debemos proramar otras inversiones+ m(s bien desde una perspectiva de acercamiento vit)cola. Barece sensato+ en efecto+ e,aminar las condiciones de adaptación del comportamiento del viñedo a las nuevas condiciones clim(ticas abriendo as)
un amplio campo de investiación. "a bs*ueda+ en los institutos de investiación+ de variedades no e,plotadas de material veetal cualitativo acumulando menos azcares fermentables durante la maduración de la uva siue siendo+ tambin+ una v)a pertinente ! tcnicamente accesible.
7"7#NR%;7%
Ecu red+ 413.#smosis. isponible enG httpG@@.ecured.cu@inde,.php@>C3>93smosis
elado C+ 414 ."a #smosis. isponible enG httpG@@fenomeno*uimicoosmosis.blospot.com@414@[email protected]
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7nterempresas. E*uipos de ósmosis inversaG tecnolo)as para me'orar las caracter)sticas del vino. isponible enG httpG@@.interempresas.net@%limentaria@;eriaKirtual@Broducto6E*uipos6de6 osmosis6inversa6:6Separtech6oviro61394?.html
