Utilização de leveduras imobilizadas na produção de ... · Fermentação Alcoólica Contínuo Espumantização ... 11,5 11,2 11,7 Ac. Volatil (g/l) ... 1 ano e 4 meses após a

Proenol – Indústria Biotecnológica

Filipe Centeno

XII Jornadas Técnicas

12 de Dezembro de 2014

Utilização de leveduras imobilizadas na

produção de espumante

Agenda

� Imobilização de leveduras

� Técnicas de imobilização

� Processo Proenol

� Utilização de leveduras imobilizadas na

produção de espumantes

� Método tradicional

� Cuba fechada

Imobilização de leveduras

O que é a imobilização de células?

‘‘the physical confinement of intact cells to a certain

region of space with preservation of some desired

catalytic activity’’

(Karel, 1985)

Potenciais aplicações de células imobilizadas

� Produção de vinhos tranquilos e efervescentes (FA, FMA e FML)

� Produção de cerveja (FA)

� Produção de cidra (FA e FML)

� Produção de vinagre (FAc)

� Produção de álcool para combustível

� Produção de ácido láctico

� #.


Técnicas de imobilização

Aprisionamento

físicoAdesão

Suporte Floculação

Adsorpção Quelatização Ligação

covalente

Encapsulação Aprisionamento

em membranas

Encapsulação – Gelificação ionotrópica

Baseia-se na propriedade de alguns polissacarideos formarem hidrogeis na presença de iões divalentes.

� Alginatos, pectatos, carragenatos, CMC.

Os alginatos são polímeros naturais extraídos de algas. São constituídos por monómeros de ácido manurónico (M) e gulurónico (G).

A razão M/G determina a capacidade dos alginatos para formar hidrogeis.


Encapsulação – Gelificação ionotrópica

+

Ca2+


Processo Proenol

FORMAÇÃO DE ESFERAS

GELIFICAÇÃO

CAMADA INTERNA

CAMADA EXTERNA

LEVEDURAS + ALGINATO

SECAGEM

ALGINATO


Processo Proenol

FORMAÇÃO DE ESFERAS

GELIFICAÇÃO

CAMADA INTERNA

CAMADA EXTERNA

LEVEDURAS + ALGINATO

SECAGEM

ALGINATO


Processo Proenol

Alginato +

leveduras

Alginato


Aplicações de leveduras

imobilizadas em enologia

Fermentação

Alcoólica

Contínuo

Espumantização

M. Cuve

Close

Espumantização

M. Tradicional

• Redução de custos

• Flexibilização da produção

Fermentação Malo-

alcoólica

• Reduz acidez vinho

• Alternativa à FML

Paragens de

fermentação

• Inoculação directa

• Reduz risco contaminações

Método tradicional com

leveduras imobilizadas

3 vinhos base - Portugal

Vinho 1 – Malvasia Fina (MF)

Vinho 2 – Touriga Nacional (TN)

Vinho 3 – Pinot Noir et Chardonnay

Mesma estirpe de levedura na forma livre e imobilizada –

QA23



Caracteristicas dos vinhos base

Vinho base MF TN MM

Alcool (%) 11,5 11,2 11,7

Ac. Volatil (g/l) 0,23 0,17 0,25

Ac.Total (g/l) 6,23 7,50 7,05

pH 3,05 2,94 2,93

SO2 livre (mg/l) 11,0 6,4 8,0

Total SO2 (mg/l) 61,4 51,0 57,6

Gluc+Frutose (g/l) 0,48 0,63 1,79

Ac Málico (g/l) 1,4 2,6 2,0

NFA (mg/l) 14,0 15,4 9,8

MM apresentava aç~ucares residuais elevados

Antes da tiragem adicionou-se açúcar para uma concentração final de 24 g/l e o NFA foi corrigido

para 100 mg/l.



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ssio

n (

bar)

Lev. Immobilisées

Lev. Libres

MM

Cinéticas fermentativas (T=14ºC) – levedura livre e

imobilizada

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ssio

n (

bar)

Lev. Immobilisées

Lev. Libres

MF

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ssio

n (

bar)

Lev. Immobilisées

Lev. Libres

TN



0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ss

ion

(b

ar)

0

5

10

15

20

25

Su

cre

s (

g/l)

Pression

Sucres

TN

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ssio

n (

ba

r)

0

5

10

15

20

25

Su

cre

s (

g/l

)

Pression

Sucres

MM

Cinética fermentativa (T=14ºC) – leveduras imobilizadas,

seguimento açúcar

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120

Jours

Pre

ssio

n (

bar)

0

5

10

15

20

25

Su

cre

s (

g/l

)

Pression

Sucres

MF



MF freeMF

immob.TN free TN immob. MM free MM immob

Açúcar

(g/l)0,33 0,26 0,25 0,20 1,64 0,67

Análises químicas – 9 meses após tiragem

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

MF TN MM

Ac. vo

lati

le (

g/l

)

Vin base

Lev. Libres

Lev. Immobilisées

0

2

4

6

8

10

12

14

16

MF TN MM

Alc

oo

l (%

)

Vin base

Lev. Libres

Lev. Immobilisées



0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

MF TN MM

Ac

. M

aliq

ue

(g

/l)

Vin base

Lev. Libres

Lev. Immobilisées


5,5

6,0

6,5

7,0

MF TN MM

Gli

cero

l (g

/l)

Lev. libres

Lev. Immobilisées

Para os compostos avaliados não foram detectadas significativas

entre o espumante produzido com leveduras livres e com

leveduras encapsuladas.




Polissacarídeos

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

MF TN MM

Po

lysacch

ari

des (

mg

/l)

V. base

L.Libres

L. Immob

The fermented wines present a equal or higher

concentration of polysaccharides when

compared to the base wine.

The polysaccharide concentration is equal or

superior in the wines fermented with

encapsulated yeast (in comparison with the

wines fermented with the free yeast).

As a result of the activity of glucanases and proteases during the yeast autolysis

polysaccharides are released to the wine

Analyses made by the Instituto de Fermentaciones Industriales del CSIC (Madrid)



Prova 9 meses após a tiragem

0

1

2

3

4

5

6Limpidité

Taille de la bulle

Persistance de la bulle

Tonalité

Intensité aromatique

Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie

Persistance gustatif

Lev. Libres

Lev. Immobilisées

MF

0

1

2

3

4

5

6Limpidité

Taille de la bulle


Tonalité


Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie


Lev. Libres

Lev. Immobilisées

MF

0

1

2

3

4

5

6Limpidité

Taille de la bulle


Tonalité


Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie


Lev. Libres

Lev. Immobilisées

TN

0

1

2

3

4

5

6Limpidité

Taille de la bulle


Tonalité


Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie


Lev. Libres

Lev. Immobilisées

TN

0123456

Limpidité

Taille de la bulle


Tonalité


Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie


Lev. Libres

Lev. ImmobiliséesMM

0123456

Limpidité

Taille de la bulle


Tonalité


Elegance aromatique

Intensité gustatif

Volume de bouche

Harmonie


Lev. Libres

Lev. ImmobiliséesMMA qualidade geral dos vinhos é boa

De um ponto de vista sensorial não há diferenças notórias entre os vinhos fermentados com leveduras livres e com leveduras imobilizadas



CHAMPAGNE

Base wine from 2007 harvest

Variety: Chardonnay

Analitics

Alcohol = 10,8 %

pH = 3,13

Free SO2 = 6,4 mg/l

Residual sugars (gluc+frut) = 0,5 g/l

YAN = 112,0 mg/l

Tirage and fermentation

Prior to tirage the sugars were corrected to 25 g/l

The free and the immobilised strain were different

Fermentation temperature: 10 to 11ºC



Prova de acordo com ISO11035

1 ano e 4 meses após a tiragem















Chemical analisys

1 year and 4 months after the tirage

Free yeastEncapsulated

yeast



Tasting global appreciation

1 year and 4 months after the tirage

Opinion des dégustateurs:

� Dans le globale le vin fermenté avec les levures immobilisées est plus

homogène que le vin avec levures libres

� Visuel: le vin avec les levures immobilisées présent plus de brillance et

intensité

� Arome: vin avec levures libres présent des écartes (aromes plus oxydé et

lactiques vs plus fruité); vin avec levures immobilisées: épices et herbes

aromatiques, minéral

� En bouche: Vin avec levures immobilisées plutôt gras et doux; vin avec

levures libres plus d’acidité et de longueur



Conclusion

This work shows that the use of encapsulated yeasts doesn’t change the fermentation process for sparkling wine production and also it shows that the final sensorial properties are not altered

The results show that the bottles fermented with encapsulated yeast have smaller deviations between them than the bottles produced with free yeast. Consequently bottles fermented with encapsulated yeast are more consistent.



Fermentação de espumantes em cuba

fechada recorrendo a leveduras imobilizadas

� Objectivo

Desenvolver o método de produção de espumantes

recorrendo à tecnologia de leveduras imobilizadas

� Instalação experimental

Volume = 100 L

Q min = 38 L/h

Q máx = 207 L/h

� Vinho base

Vinho branco

Álcool = 10,4%

pH = 2,98

SO2 livre = 14 mg/L

SO2 Total = 84 mg/L

NFA = 75,6 mg/L 100 mg/L

Ác. Málico = 1,0 g/L

Tsat = 6,7 ºC

Gluc/Frut = 0,5 g/L 21 a 23 g/L

� Condições fermentação

ensaiadas

T = 20 ± 1 ºC

Concentração ProElif:

� 160 g/hL

� 400 g/hL

� 640 g/hL

Q recirculação:

� 38 L/h

� 207 L/h



� Resultados – Cinéticas



� Resultados – reutilizações

Não houve alteração da turbidez entre o início e o fim de cada ciclo de fermentação



� Conclusões

� Elimina a preparação do pé-de-cuba de levedura

� Após 8 ciclos de fermentação as leveduras mantem-se activas e o espumante apresenta-se límpido e pronto a engarrafar

� Supressão de etapas de decantação e de filtração ou centrifugação isobárica

� Processo pode operar com vinho estável ou instável (Tsat =15ºC)

� Cinética de fermentação não é significativamente afectada pela adição de CMC

� Possibilidade de controlar o tempo de fermentação por alteração do caudal de recirculação, da dose de levedura e da temperatura.



Obrigado pela vossa atenção

Utilização de leveduras imobilizadas na

produção de espumante

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