Reducción de azúcar en mostos por nanofiltración para la obtención de vinos de menor grado alcohólico

Resumen

El objetivo de este trabajo de investigación, es el estudio y diseño de un proceso de nanofiltración para controlar el contenido alcohólico en vinos con el fin de conseguir una reducción de 2% en volumen. Para ello, se actuará sobre el contenido en azúcar de los mostos, evitando de esta forma que se modifiquen drásticamente las propiedades organolépticas del vino obtenido. INTRODUCCIÓN Las causas que justifican la reducción del grado alcohólico en vinos son, el cambio climático, la demanda de vinos de baja graduación y la mayor preocupación por seguir estilos de vida saludables. Teniendo en cuenta las distintas técnicas de reducción de alcohol en vinos y la legislación aplicable a las técnicas de desalcoholización y a los productos obtenidos, en este trabajo se utilizan procesos de separación con membranas de ultra- y nanofiltración comerciales para conseguir el objetivo planteado. CONTENIDO DE LA INVESTIGACIÓN En la primera parte de este trabajo, se caracterizan las membranas que serán utilizadas posteriormente para la filtración de los mostos y por lo tanto para elaborar los vinos con una reducción de grado alcohólico de 2 %vol. La caracterización de membranas que se lleva a cabo en este trabajo, será una caracterización físico-química en la que analizamos la densidad de carga de las membranas; una caracterización funcional en la que se estudian parámetros como la permeabilidad, retención de solutos no cargados y caída de flujo de las membranas utilizando distintas teorías y modelos; y una caracterización estructural en la que se evalúa la distribución de tamaños de poro de las membranas. Para la caracterización de membranas planas, se utilizan como solutos polietilenglicoles, disoluciones de glucosa y fructosa y mosto tinto comercial. Estos mismos estudios se realizan con módulos de membrana espirales, comprobando el efecto del cambio de escala. Una vez que se han caracterizado las membranas, se procede a la filtración de mostos naturales provenientes de tres campañas vitivinícolas diferentes, con los distintos módulos de membrana. La filtración se puede realizar en dos etapas sucesivas de filtración o en una única etapa de filtración. En el transcurso de todas las filtraciones, se analiza el comportamiento de retención y flujo. Si se utilizan dos etapas de filtración consecutivas, se realizan dos mezclas diferentes para elaborar los vinos finales, el mosto filtrado se mezcla con mosto sin tratar (testigo) o con el retenido obtenido en la primera etapa de nanofiltración. Las proporciones de cada uno serán las necesarias para rebajar el grado alcohólico del vino final aproximadamente 2º v/v. Para comprobar la eficacia del proceso, cada uno de estos mostos se fermenta junto con una muestra testigo sin tratar. Todas las mezclas y las fermentaciones, se han realizado por duplicado. Tanto antes como después de la fermentación, se realizan análisis químicos completos para considerar todos los posibles cambios en las características de los vinos. Estos análisis se dividen en azúcares, sustancias de bajo peso molecular y familias fenólicas, además de un análisis aromático y sensorial de los vinos finales. Cuando utilizamos una única etapa de filtración, las mezclas realizadas para la elaboración del vino, serán del permeado y el testigo en proporciones adecuadas para conseguir la reducción de graduación indicada. En este caso también se realizan análisis antes y después de la fermentación de todas las pruebas, así como los análisis organolépticos de los vinos correspondientes. Con los mostos de la última campaña de nuestro trabajo se evalúa la influencia de la doble etapa de ultra- y nanofiltración en la elaboración de los vinos de baja graduación. Además, se aumentará la superficie de la membrana de nanofiltración para reducir así el tiempo de filtración, y se realizará un control de la temperatura más exhaustivo. En cada campaña, se estudia la capacidad de retención y caída de flujo de las membranas utilizadas, y de los resultados de los análisis de los mostos y vinos elaborados se determinará la calidad del vino final. CONCLUSIONES - La nanofiltración de mosto es un método apropiado para conseguir los objetivos planteados. Realizando una reducción de concentración de azúcar antes de la fermentación, conseguimos preservar las características organolépticas del vino final y obtener un vino de calidad. - Se obtienen mejores resultados químicos y organolépticos en la mezcla de testigo y permeado de segunda filtración (T+P2), que en la mezcla de permeado de segunda filtración y el retenido de la primera filtración (P2+R1). - Se comprueba que el doble paso de filtración no reduce la cantidad de azúcar lo suficiente para compensar el tiempo de filtración de la segunda etapa. - Del análisis de los mostos y vinos, se determina que los parámetros enológicos clásicos son similares para las mezclas realizadas con el testigo y los permeados de todas las membranas utilizadas, respecto al vino testigo. La diferencia más significativa de estos parámetros, es la concentración de azúcar o el grado alcohólico en mostos y vinos respectivamente. - Se han controlado dos parámetros muy importantes en el proceso de filtración: el tiempo de filtración y la temperatura del permeado y de la alimentación. El primero es necesario reducirlo para lo que se aumentó la superficie activa de filtración de la membrana. Respecto a la temperatura se mantuvo baja para evitar fenómenos de oxidación. - La membrana más apropiada es la membrana de nanofiltración HL, teniendo en cuenta los valores más elevados de permeabilidad y retención de azúcar y de otros componentes importantes del mosto (polifenoles totales, antocianos, ácido tartárico y potasio), además del comportamiento de caída de flujo. - En vino blanco Verdejo, la prueba en la que se utiliza la membrana de ultrafiltración como etapa anterior a la nanofiltración (T+GH+HL) tiene mejores características gustativas. Para el vino Tinta de Toro, no podemos indicar si la etapa previa de ultrafiltración es necesaria para obtener vinos de calidad o no, porque tanto la fase visual como la olfativa y la gustativa son similares. - El proceso descrito es económico en términos de costes de producción y aunque da lugar a una pérdida de volumen del mosto, la rentabilidad del proceso se puede aumentar usando la parte del retenido para la producción de vinos dulces, vinos licorosos, aditivos funcionales o puede destinarse a la industria de la mermelada. La aplicación de las membranas de nanofiltración para la elaboración de una gama de productos de contenido alcohólico reducido, supone una innovación importante, ya que hasta el momento los procesos de membrana utilizados en el sector vitivinícola, son básicamente la ultrafiltración y la ósmosis inversa, y sólo se utilizaban en algunos casos membranas de nanofiltración con el fin de concentración de mostos. De esta forma, el sector se prepara para las nuevas demandas, lo que permitirá el asentamiento de los vinos desalcoholizados en el mercado y la aceptación de estos productos por enólogos y profesionales además de los consumidores. BIBLIOGRAFÍA 1. Gregory V. Jones, Michael A. White, Owen R. Cooper, and Storchmann, K., Climate Change and Global Wine Quality. Climatic Change, 2005. 73: p. 319¿343. 2. Schmidtke, L. M., Blackman, J. W., and Agboola, S. O., Production Technologies for Reduced Alcoholic Wines.Journal of Food Science, 2012. 77(1): p. R25-R41. 3. García-Martín, N., Palacio, L., Prádanos, P., Hernández, A., Ortega-Heras, M., Pérez-Magariño, S., and González-Huerta, D. C., Evaluation of several ultra and nanofiltration membranes for sugar control in winemaking. Desalination, 2009. 245(1¿3): p. 554-558. 4. García-Martín, N., Perez-Magariño, S., Ortega-Heras, M., González-Huerta, C., Mihnea, M., González-Sanjosé, M. 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