BIOTECNOLOGIA. ALTERACIONES MICROBIANAS DE LOS VINOS Y FERMENTACION METANICA. OSCAR OSWALDO GARCIA SOSA. 18/02/2016.

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1 BIOTECNOLOGIA. ALTERACIONES MICROBIANAS DE LOS VINOS Y FERMENTACION METANICA. OSCAR OSWALDO GARCIA SOSA. 18/02/2016

2 EL VINO ES UN ECOSISTEMA. El vino es un ecosistema, donde todos los microorganismos presentes, compiten por los nutrientes para poder sobrevivir El vino por lo general también es un medio inhóspito para que los microorganismos puedan desarrollarse. Por su contenido en sulfuroso, su grado alcohólico elevado, la acidez que presenta, etc. Pero la verdad es que la naturaleza ha desarrollado seres vivos adaptados a todos los ambientes, y el vino no es excepción.

3 ENFERMEDADES DEL VINO. Los microorganismos son los que elaboran el vino, pero algunos de ellos también pueden producir enfermedades en él. Por esta razón es importante conocer los agentes que las causan, el mecanismo de acción de la enfermedad, los cambios organolépticos que se producen. Para poder prevenirlas y, llegado el caso, las medidas curativas, siempre que sea posible aplicarlas.

4 MEDIDAS PREVENTIVAS. Controlar los factores que las producen como: 1. La temperatura. 2. La higiene. 3. La presencia o ausencia de oxígeno. 4. El grado alcohólico. 5. Los nutrientes. 6. El nivel de sulfuroso. 7. La acidez.

5 FACTORES QUE DIFICULTÁN EL INICIO Y DESARROLLO DE LAS ENFERMEDADES. 1. Acidez elevada. 2. temperatura de conservación baja. 3. grado alcohólico elevado. 4. ausencia de azúcares residuales. 5. ausencia de sustancias nitrogenadas. 6. presencia de sulfuroso. 7. limpieza adecuada de la bodega.

6 ALGUNOS DE LOS METABOLITOS QUE SE FORMAN Y QUE DEPRECIAN EL VINO ORGANOLÉPTICAMENTE SON. 1. Ácido Acético. 2. Acroleína. 3. Ácido Láctico. 4. Manitol. 5. Anhídrido Carbónico.

7 LOS MICROORGANISMOS QUE CAUSAN ENFERMEDADES EN EL VINO LOS PODEMOS CLASIFICAR EN: 1. Bacterias Lácticas. 2. Bacterias Acéticas. 3. Levaduras de flor.

8 CÓMO DIAGNOSTICAR UNA ENFERMEDAD EN EL VINO: 1. Análisis visual: Nos dará datos sobre el color. El vino se enturbia porque contiene microorganismos en suspensión, es gaseoso y su color a veces es transformado. 2. Examen organoléptico: De gusto y aroma. 3. Análisis químico: Acidez volátil, anhídrido sulfuroso, etc. 4. Observación microscópica: Nos informa si son levaduras o bacterias y, en el caso de las bacterias, si son cocos o bacilos, e incluso, si son Gram (+) o Gram (-). 5. Siembra en medios microbiológicos: Nos confirma el microorganismo que ha producido la enfermedad.

9 LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES SON: 1. Flor. 2. Picado Acético. 3. Picado Láctico. 4. Amargor. 5. Vuelta. 6. la Grasa.

10 LA FLOR - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR LEVADURAS AEROBIAS). Esta especie de enmohecimiento o velo que se forma en la superficie del vino es una enfermedad poco peligrosa, pero molesta. Esta enfermedad se manifiesta en la superficie de los depósitos de vinos que no estén suficientemente llenos o protegidos de la acción del aire o durante la conservación de vinos con poco grado alcohólico (vinos jóvenes con 9 ó 10°), depositados en envases en los cuales las aperturas, los conductos de llenado, o la superficie del vino están en contacto con el aire.

11 ESTAS LEVADURAS EN SU METABOLISMO PRODUCEN LAS SIGUIENTES MODIFICACIONES: 1. Atacan al alcohol etílico con formación intermedia de acetaldehído y ácido acético, con una producción final de carbónico y agua. Para perder 0,1 grado alcohólico se precisa el oxígeno de 6 litros de aire. 2. Oxidación de los ácidos orgánicos (succínico, láctico, málico, tartárico) formándose grandes cantidades de acetaldehído y posteriormente ácido acético. El ácido tartárico es el más resistente al ataque y el ácido láctico el menos resistente. 3. Consumen grandes cantidades de materias nitrogenadas y fijan el nitrógeno amoniacal. 4. Forman acetato de etilo en cantidades elevadas, por la esterificación del ácido acético y del etanol.

12 MICROORGANISMOS. Está provocada por las levaduras de los géneros Candida, Hansenula y Pichia. Estas levaduras se reconocen al microscopio por sus ramificaciones y por las inclusiones grasas que aparecen como uno o dos puntos brillantes.

13 PICADO ACÉTICO / AVINAGRAMIENTO - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR BACTERIAS AEROBIAS). En primavera y en verano se observan desarrollos alrededor de las compuertas de los depósitos y toneles mal cerrados. Si el vino permanece en reposo, en contacto con el aire, y a una temperatura elevada, las bacterias no tardan en formar en la superficie del vino un velo más o menos continuo y que, según los casos, presenta diversos aspectos: 1. Superficial de color blanco y de crecimiento rápido. 2. Graso de formación lenta. 3. Capa espesa, viscosa, difícil de desgarrar, llamada comúnmente "madre del vinagre".

14 LAS REACCIONES QUE SE PRODUCEN DURANTE EL PICADO ACÉTICO SON FUNDAMENTALMENTE: 1. Oxidación del etanol a ácido acético: El acetaldehído es un producto intermedio de la reacción. Cuando el medio se empobrece en oxígeno, se acumula acetaldehído, ya que su oxidación es inhibida antes que la del etanol. La formación de ácido acético se ralentiza a medida que se acumula en el medio, puesto que éste es un inhibidor de la oxidación del etanol. 2. Algunas bacterias pueden realizar la oxidación parcial del ácido acético.

15 MICROORGANISMOS. El picado acético, también llamado ascendencia o avinagramiento, está provocado por los géneros de bacterias acéticas, pertenecientes a los géneros Acetobacter aceti, Acetobacter pasterianus y Gluconobacter oxidans, esta última en menor medida ya que desaparece al principio de la vinificación.

16 PICADO LÁCTICO - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR BACTERIAS ANAEROBIAS). A esta enfermedad también se le llama fermentación manítica, pues va siempre acompañada de una fermentación de manitol, que se puede apreciar si se evaporan en una probeta unos centímetros cúbicos de vino. El manitol cristaliza en veinticuatro o cuarenta y ocho horas en forma de filamentos visibles por transparencia. El manitol lo produce la fermentación de la fructosa.

17 CAUSAS. 1. La degradación de pequeñas cantidades de azúcar presentes en el vino, constituidas por glucosa, fructosa y pentosas no fermentables(arabinosa y xilosa), puede ser efectuada por las bacterias lácticas heterofermentativas una vez finalizada la fermentación maloláctica, produciendo pequeños aumentos de ácidos láctico y acético 2. Están muy expuestos a esta alteración los vinos en los que se ha interrumpido la fermentación alcohólica, o en los que la misma dura mucho tiempo. Predispone a la enfermedad, sobre todo, la deficiencia de acidez, impidiendo el ataque la acidez total elevada y el sulfuroso.

18 MICROORGANISMOS. Los microorganismos responsables de la alteración son los mismos que los de la fermentación manítica (Bacterium manitopaeum, Bacterium gayoni, Bacterium gracile y Bacterium intermedium), pero también la pueden producir cualquier tipo de bacterias lácticas, incluso las que producen la fermentación maloláctica.

19 AMARGOR - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR BACTERIAS ANAEROBIAS). El gusto amargo se atribuye a la combinación de la acroleína con los compuestos polifenólicos del vino, por medio de un proceso de origen microbiológico que produce la descomposición de la glicerina con formación de acroleína y ácidos volátiles, o bien de naturaleza química, en la que la acroleína se combina con el tanino y los antocianos de los vinos, con formación de sustancias amargas.

20 CAUSAS. Es una enfermedad que aparece inmediatamente después, y a veces al mismo tiempo, que la vuelta, superponiendo sus efectos. Afecta principalmente a los vinos blancos y tintos, procedentes de uvas afectadas por enfermedades criptogámicas. Ataca también a los vinos tintos de dos y tres años, generalmente después del embotellado, y difícilmente en los depósitos de conservación. El ataque de la glicerina en los vinos se debe a diversas especies de bacterias lácticas, siendo el Bacillus amaracrylus el principal responsable.

21 LA AVUELTA - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR BACTERIAS ANAEROBIAS). Estos efectos, se traducen analíticamente en una disminución del extracto, acidez fija, materia colorante y sustancias nitrogenadas. El vino se vuelve entonces insípido y flojo. El color del vino tinto pierde su vivacidad, se apaga, se vuelve violáceo y se oscurece. También aumentan los ácidos volátiles y alteración total de los caracteres organolépticos.

22 CAUSAS. Está enfermedad esta producida por la fermentación, parcial o total, del ácido tártrico del vino. Es la enfermedad de los vinos poco ácidos, por lo general a partir de un pH 3,5. Con un índice menor, la vuelta no es posible. Cuando la acidez es baja, las bacterias lácticas de diferentes especies atacan al ácido tártrico de vino formando ácido láctico, ácido acético y gas carbónico. Esta enfermedad se desarrolla en vinos jóvenes. A veces, durante una fermentación lenta, mientras la temperatura se mantiene entre los 20-25 °C, o bien al inicio de la primavera. Es típica de las zonas cálidas y es poco frecuente en vinos maduros.

23 MICROORGANISMOS. Las bacterias lácticas del vino que producen la degradación del ácido tartárico y sus sales en ácido láctico, acético, ácido succínico y C02 son Lactobacillus plantarum y Lactobacillus brevis.

24 AHILADO / ENFERMEDAD DE LA GRASA - (ENFERMEDAD PRODUCIDA POR BACTERIAS ANAEROBIAS). Es sólo una manifestación secundaria de la fermentación maloláctica. Algunos bacterias Leuconostoc de la fermentación maloláctica se rodean de una sustancia mucilaginosa, la dextrosa, que agrupa las bacterias unas con otras y que da al vino el aspecto de aceite. El vino es entonces pesado y se desliza sin ruido.

25 CAUSAS. La aparición de esta enfermedad se produce hacia el final de la fermentación, o después de la misma en los vinos conservados al abrigo del aire y con algo de azúcar residual (4 g/l). También predispone a la enfermedad, la abundancia de sustancias nitrogenadas y el embotellado anticipado, que priva al vino de una aireación moderada. Son más susceptibles los vinos blancos y rosados, pero también ataca a los tintos. La sustancia mucilaginosa de los vinos afectados por la grasa es un polisacárido, que se forma a partir de los azúcares glucosa y fructosa y que por hidrólisis genera manosas.

26 MICOORGANISMOS. Las bacterias responsables de la grasa son muy especializadas, y no son necesariamente las que producen la degradación del ácido málico, atribuyendo la alteración de los vinos al Streptococus mucilaginosus, que actúa en estrecha simbiosis con los agentes de la fermentación maloláctica Leuconostoc o Oenococcus.

27 BIOTECNOLOGIA. TEMA: FERMENTACION METANICA. OSCAR OSWALDO GARCIA SOSA. 18/02/2016

28 I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía la podemos recuperar por combustión directa o transformando la materia orgánica en otros combustibles. INTRODUCCIÓN.

29 TIPOS DE APROVECHAMIENTO. - Bosques - Residuos agrícolas y forestales - Cultivos energéticos - Tradicionales - Acuáticos

30 MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA. Distinguimos dos grandes grupos de transformaciones: - Transformaciones térmoquímicas - Combustión - Pirólisis - Transformaciones biológicas - Fermentación alcohólica - Fermentación metánica

31 TRANSFORMACIONES BIOLÓGICAS. 1.Fermentación alcohólica. 2.Fermentación metánica

32 Es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (mas del 75% de humedad relativa).En los fermentadores, o digestiones, la celulosa es esencialmente la sustancia que se degrada en un gas, llamado comunmente biogas. El biogas puede obtenerse de dos formas: 1.Extrayendo y canalizando el gas formado en los vertederos sellados. 2.En biodigestores cuyo problema principal consiste en la necesidad de calentar el equipo, para mantenerlo en la temperatura optima de 30-35 grados centígrados. No obstante, el empleo de éstos es un camino prometedor hacia la autonomía energética de las explotaciones agrícolas, por recuperación de las deyecciones y camas del ganado. LA FERMENTACIÓN METÁNICA.

33 Con el termino biogas se designa a la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias. El metano, principal componente del biogas, es el gas que le confiere las características combustibles al mismo. El valor energético del biogas por lo tanto estará determinado por la concentración de metano - alrededor de 20 – 25 MJ/m 3, comparado con 33 – 38MJ/m 3 para el gas natural. BIOGAS.

34 Metano, CH 4 40 – 70 % volumen Dióxido de carbono, CO 2 30 – 60 % volumen Sulfuro de hidrógeno, H 2 S 0 – 3 % volumen Hidrógeno, H 2 0 - 1 % volumen Los principales componentes del biogas son el metano (CH 4 ) y el dióxido de carbono (CO 2 ). Aunque la composición del biogas varia de acuerdo a la biomasa utilizada, su composición aproximada se presenta a continuación: COMPONENTES DEL BIOGAS

35 El biogas se produce en un recipiente cerrado o tanque denominado biodigestor el cual puede ser construido con diversos materiales como ladrillo y cemento, metal o plástico. El biodigestor, de forma cilíndrica o esférica posee un ducto de entrada a través del cual se suministra la materia orgánica (por ejemplo, estiércol animal o humano, las aguas sucias de las ciudades, residuos de matadero) en forma conjunta con agua, y un ducto de salida en el cual el material ya digerido por acción bacteriana abandona el biodigestor. BIODIGESTOR.

36 BIODIGESTOR TUBERIA CONDUCCIÓN BIOGAS DEPOSITO ACUMULADOR BIOGAS FILTROS ACIDO SUFÍDRICO (Oxidos de hierro, cal viva o apagada...) MOTORES GENERADORES

37 BIODIGESTORES DE UNA GRANJA PORCINA.

38 La utilización de biodigestores ofrece grandes ventajas para el tratamiento de los desechos orgánicos de las explotaciones agropecuarias, pues además de disminuir la carga contaminante de las mismas, extrae gran parte de la energía contenida en el material sin afectar (o inclusive mejorando) su valor fertilizante y controlando de manera considerable los malos olores. El uso del biogas para la generación de electricidad da un valor adicional al empleo de biodigestores en las empresas agropecuarias. VENTAJAS DE LOS BIODIGESTORES.

39 I.E.S. JAIME GIL de BIEDMA Generación de electricidad a partir de la captación del biogas generado en un vertedero sellado.

40 VENTAJAS. Es renovable indefinidamente, al contrario de las energías extraídas de la tanatomasa (carbón; petróleo). Es fácil de almacenar, al contrario de las energías eólica y solar.

41 DESVENTAJAS. 1.Opera con enormes volúmenes combustibles que hacen su transporte caro y constituyen un argumento en favor de una utilización local y sobre todo rural. 2.Su rendimiento, expresado en relación a la energía solar incidente sobre las mismas superficies, es muy débil (0,5 % a 4 %, contra 10 % a 30 % para las pilas solares fotovoltaicas), aunque las superficies terrestres y acuáticas, de que pueden disponer no tienen comparación con las que pueden cubrir, por ejemplo, los captadores solares.