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Importancia Industrial y Proceso de Producción del Vinagre de Manzana, Resúmenes de Derecho

El vinagre de manzana es un producto industrial de creciente demanda debido a su uso como condimento y su importancia económica. El proceso de producción, desde la fermentación alcohólica inicial hasta la obtención del vinagre final, incluyendo tratamientos como trasiego y filtración, y la importancia de microorganismos como acetobacter aceti y saccharomyces cerevisiae. Se discute la historia del vinagre de manzana, su crecimiento económico y la gestión sostenible de residuos.

Tipo: Resúmenes

2023/2024

Subido el 05/02/2024

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE SINALOA
Investigación Documental del Vinagre de Manzana
Materia: Fundamentos de Bioprocesos
Docente: M. C. Víctor Alfonso Rodríguez Tirado
Carrera: Ingeniería biotecnología
Alumnos:
Cruz Venegas Luis Adolfo
Cabanillas Osuna Mariana del
Rocío Lizárraga Ibarra Estefany
Madai Rangel Trujillo Angela
Selene Solano Bustamante Wilfredo
Barrera López Eduardo
Zatarain Salas Iván Audel
Tirado González Raquel Catalina
Grupo: BT - 51
Mazatlán, Sinaloa 26 de enero de 2024
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE SINALOA

Investigación Documental del Vinagre de Manzana

Materia: Fundamentos de Bioprocesos

Docente: M. C. Víctor Alfonso Rodríguez Tirado

Carrera: Ingeniería biotecnología

Alumnos:

Cruz Venegas Luis Adolfo

Cabanillas Osuna Mariana del

Rocío Lizárraga Ibarra Estefany

Madai Rangel Trujillo Angela

Selene Solano Bustamante Wilfredo

Barrera López Eduardo

Zatarain Salas Iván Audel

Tirado González Raquel Catalina

Grupo: BT - 51

Mazatlán, Sinaloa 26 de enero de 2024

ÍNDICE

2.1 Las técnicas de recuperación, aislamiento, purificación y acabado del producto o metabolito

    1. Importancia Industrial del Vinagre de Manzana
    • 1.1 La importancia económica del bioproceso
    • 1.2 Producción anual del producto o metabolito
    • 1.3 Historia del vinagre
    1. Descripción del Bioproceso
      • 2.1.1 Técnica de Extracción de jugo de manzana
      • 2.1.2 Fermentación alcohólica para subproducto necesario previo al vinagre (sidra)
      • 2.1.3 Tratamiento de Trasiego y Filtración
      • 2.1.4 Fermentación Acética
      • 2.1.5 Factores que Intervienen en la Fermentación Acética
      • 2.1.6 Maduración de la fermentación del vinagre
      • 2.1.7 Tratamientos generales de zumos, sidras y vinagres
      • 2.1.8 Preservación
    • 2.2 Diagrama del proceso
    1. Conclusiones
    • 3.1 Mariana Cabanillas
    • 3.2 Estefany Lizárraga
    • 3.3 Angela Rangel
    • 3.4 Raquel Tirado
    • 3.5 Iván Zatarain
    • 3.6 Luis Cruz
    • 3.7 Eduardo Barrera
    • 3.8 Wilfredo Solano
    1. Bibliografías

Imagen 1.1 “Mercado global de Vinagre y Sucedáneos del Vinagre Obtenidos a Partir del Ácido Acético”. Imagen extraída de: (Vinagre y Sucedáneos del Vinagre Obtenidos a Partir del Ácido Acético Gob.mx. 2024) Se estima que el mercado crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta del 1,6% entre 2024 y 2032, para alcanzar un valor de 1,59 mil millones de dólares en 2032, esto debido a que en el 2023 el mercado del vinagre alcanzó los 1, millones de dólares (Mercado Latinoamericano del Vinagre. 2024). Sin embargo, el avance y optimización de procesos con el uso de la tecnología ha dado lugar a opciones alternativas para el máximo aprovechamiento del orujo de manzana. El cual puede ser utilizado como una materia prima prometedora para la extracción directa de compuestos bioactivos y la bioproducción de productos de alto valor agregado, como enzimas, ácidos orgánicos, biocombustibles, entre otros productos (Naveen Kumar Arora. 2024). 1.2 Producción anual del producto o metabolito En la Tabla 1.1 se presentan los datos correspondientes a los principales exportadores de vinagre a nivel mundial en el año 2021, extraídos del ácido acético. Los valores se expresan tanto en miles de dólares estadounidenses como en litros. Se destaca que la Unión Europea fue el mayor exportador en términos de volumen, con 172,785,000 litros de vinagre. No obstante, en cuanto al valor comercial, Italia encabezó la lista con 351,959.56 USD. Estas discrepancias pueden atribuirse a diversos factores, como cambios en la demanda del mercado, variaciones en los precios internacionales del vinagre o incluso efectos derivados de rezagos económicos.

Tabla 1.1. Vinagre obtenido del ácido acético exportado por países en 2021. Datos obtenidos de: (World Integrated Trade Solutions, 2021). País exportador Valor comercial (1000 USD) Cantidad (L) Italia (^) 351,959.56 127,655, Unión Europea (^) 301,872.43 172,785, Estados Unidos 69,222.76 104,921, Corea del Sur (^) 67,172.69 50,942, España 53,661.33 67,034, En la Tabla 1.2 se muestran los datos de los principales importadores de vinagre a nivel mundial en el año 2021, obtenidos del ácido acético. Los valores se presentan en miles de dólares estadounidenses y en litros. Se resalta que Alemania lideró en cuanto al volumen de importación, con 59,993,500 litros, correspondiendo a un valor comercial de 95,614.17 USD. Tabla 1.2. Vinagre obtenido del ácido acético importado por países en 2021. Datos obtenidos de: (World Integrated Trade Solution. 2021). País Importador Valor comercial (1000 USD) Cantidad (L) Alemania 95,614.17 59,993, Francia (^) 63,317.17 55,707, Reino Unido 54,053.94 39,758, Canadá (^) 49,015.94 24,473, Unión europea 48,793.95 59,281, 1.3 Historia del vinagre El vinagre de manzana es uno de los condimentos más usados en la gastronomía de numerosas culturas a lo largo del planeta, sus orígenes se pueden rastrear a la antigua Mesopotamia, las evidencias de su origen más antiguas datan de hace 10,000 años, que coincide con los registros del vino lo cual tiene sentido ya que es la siguiente

manzanas se pueden triturar, moler o moler con diferentes métodos, donde el más antiguo es colocar las manzanas en un recipiente y triturarlas mecánicamente con un poste (Heikefelt C., 2011). Para extraer el jugo del puré en la industria comercial se utilizan tres tipos principales de prensas, para la producción de jugo de manzana; la prensa hidráulica, la prensa de tornillo y la prensa de correa (Heikefelt C., 2011). El vinagre se describe como un líquido ácido y picante que se utiliza como condimento y para la conservación de alimentos. Es producido por doble fermentación de una solución que contiene carbohidratos de origen agrícola (Heikefelt C., 2011). 2.1.2 Fermentación alcohólica para subproducto necesario previo al vinagre (sidra) La fermentación alcohólica es un proceso en el que el azúcar de un sustrato se convierte en etanol. Los principales microorganismos responsables de las fermentaciones son Saccharomyces cerevisiae que pertenecen a la clase Saccharomycetes en el filo de hongos Ascomycota tolerancia a la acidez, lo que facilita la supervivencia y el crecimiento en jugos de frutas que tienen valores de pH por debajo del nivel de tolerancia para varios otros microorganismos. La reacción química es así: 𝐶 6 𝐻 12 𝑂 6 → 2𝐶𝐻 3 𝐶𝐻 2 𝑂𝐻 + 2𝐶𝑂 2 + 55𝐾𝑐𝑎𝑙 A partir de esta fermentación sucede la producción de sidra de la cual se pasa a un tratamiento de trasiego y de filtración para iniciar el proceso de la obtención del producto de interés, el vinagre (Heikefelt C., 2011). 2.1.3 Tratamiento de Trasiego y Filtración En el tratamiento de trasiego en la producción de vinagre hace referencia al cambio de contenedor donde se separan los sólidos y líquidos (filtración) mediante una tubería donde el líquido se oxigena, el cual es un procedimiento necesario para pasar a la siguiente etapa, la cual es la fermentación acética, que nos arroja el producto principal que estamos buscando, el vinagre (Heikefelt C., 2011). 2.1.4 Fermentación Acética Se añaden las bacterias Acetobacter aceti , las cuales son un grupo de bacterias Gram-negativas que oxidan azúcares o etanol y producen ácido acético durante la fermentación. Hay varios géneros diferentes en la familia Acetobacteraceae. Los Acetobacter aceti se encuentran en nichos azucarados, alcohólicos y ácidos como

frutas, flores y particularmente bebidas fermentadas. Dado suficiente oxígeno, estas bacterias producen ácido acético (vinagre) a partir del etanol, pertenecen al filo Pseudomonadota de la clase Alphaproteobacteria del orden Rhodosprillales y de la familia Acetobacteraceae. Para que se oxide el etanol a ácido acético y obtener el vinagre de vino no intervienen levaduras como en la fermentación alcohólica (LibreText, 2022). La temperatura de operación óptima que se utiliza para la fermentación acética, se encuentra entre el rango de 30 - 31 °C, la cual puede ser suministrada, en la mayoría de los casos por un intercambiador de calor interno, conectado a un termostato (Uach.Cl.,2024). Después de 7 a 10 días de fermentación, el producto de la fermentación vuelve a pasar a un procedimiento de trasiego y filtración, explicado previamente, para poder detener la fermentación y que el producto sin biomasa pase al proceso de maduración para mejorar propiedades organolépticas (Uach.Cl.,2024). 2.1.5 Factores que Intervienen en la Fermentación Acética Los principales factores que intervienen en la fermentación acética son el tipo y la densidad de bacterias presentes, la temperatura, la concentración de etanol, de ácido acético y la de oxígeno disuelto. Otro posible factor que puede afectar la acetificación es la presencia de nutrientes, sin embargo, en el caso de la fabricación del vinagre de vino de uva no es preciso tener en cuenta su adición, ya que tales nutrientes se encuentran en cantidades suficientes en los vinos empleados como materia prima. (Uach.Cl.,2024) 2.1.6 Maduración de la fermentación del vinagre Es necesaria la maduración del vinagre para que desarrolle un aroma agradable y una alta calidad. Antiguamente, el vinagre se podía almacenar hasta 1 o 2 años en barriles de madera, mientras que hoy en día el vinagre se almacena, como máximo, durante 1 a 2 meses en barriles o en tanques de acero inoxidable antes de embotellado. La calidad final del vinagre está determinada por el sistema de acetificación efectuado, materia prima, el sustrato y eventualmente por el periodo de envejecimiento o maduración en barriles de madera. 2.1.7 Tratamientos generales de zumos, sidras y vinagres Se realiza una clarificación del zumo de manzana, de la sidra y del vinagre para mejorar el aspecto y la estabilidad del producto. La turbidez en el producto es el

2.2 Diagrama del proceso

3. Conclusiones 3.1 Mariana Cabanillas Un desafío ambiental importante surge del manejo del orujo de manzana, un subproducto de la producción de jugo y otros derivados. Sin embargo, la tecnología ofrece una oportunidad para maximizar el aprovechamiento de este residuo, transformándolo en una materia prima valiosa para la extracción de compuestos bioactivos. La importancia industrial del vinagre de manzana se refleja en su crecimiento económico, con un mercado proyectado de 2620 millones de dólares en

  1. El bioproceso para la elaboración de vinagre de manzana implica varias etapas, desde la extracción del jugo de manzana hasta la fermentación alcohólica, filtración, fermentación acética y maduración. En estas etapas resaltan dos las cuales son las que arrojan los productos necesarios para obtener el vinagre en las cuales participan dos microorganismos fundamentales en este bioproceso, Acetobacter aceti y Saccharomyces cerevisiae , las cuales cumplen un papel fundamental en todo este bioproceso. Además, posteriormente a todo el proceso se aplican tratamientos de clarificación y pasteurización para mejorar la estabilidad y preservación del producto final. En resumen, la importancia industrial del vinagre de manzana no solo radica en su popularidad como condimento, sino también en su impacto económico, la gestión sostenible de residuos y la innovación tecnológica en su producción. 3.2 Estefany Lizárraga La producción del vinagre ha experimentado una notable transformación desde sus inicios históricos hasta convertirse en una industria globalizada con impacto económico a nivel local e internacional. La implementación de operaciones unitarias modernas desempeña un papel fundamental en asegurar la calidad y consistencia del producto final. El Bioproceso específico de producción de vinagre de manzana, aprovechando la sinergia entre Acetobacter aceti y Saccharomyces cerevisiae , representa una fusión intrigante de la fermentación alcohólica y acética. Este método, refinado a lo largo del tiempo, subraya la crucial interacción entre microorganismos para lograr un producto con atributos distintivos en sabor y aroma. La colaboración entre Saccharomyces cerevisiae y Acetobacter aceti , responsables de la fermentación alcohólica y acética respectivamente, fue un descubrimiento clave en este proceso. Esta colaboración microbiana es esencial para la producción del vinagre de manzana. La gestión cuidadosa de las condiciones de fermentación y los tiempos de contacto entre los microorganismos y el sustrato es un aspecto crítico en

3.5 Iván Zatarain El bioproceso del vinagre ha llevado a la producción de una amplia gama de vinagres con distintos sabores y aromas, al igual que una relevante optimización a la producción mundial del vinagre, incrementando no solo la eficiencia de producción, sino que también la comercialización de este mismo, facilitando así su valor económico mundial. Las industrias, especialmente las industrias procesadoras de manzanas, están experimentando un aumento repentino en su crecimiento en todo el mundo. Este enorme aumento en el procesamiento de frutas ha estado generando millones de toneladas de desechos agroindustriales en todo el mundo. El conjunto de los microorganismos Acetobacter aceti y Saccharomyces cerevisiae , dos microorganismos envueltos en el proceso de la producción de vinagre, nos muestra la sinergia entre diferentes agentes biológicos en la creación de un valioso producto culinario. 3.6 Luis Cruz En el bioproceso de la producción de vinagre se obtienen diversos subproductos como lo son el jugo de manzana y la sidra, haciendo de este bioproceso un potencial mercado industrial en el comercio y proceso y producción de productos derivados de la manzana, siendo esta la materia prima con la que se trabaja. Este proceso industrializado con tecnologías nuevas aprovecha y optimiza esta materia prima utilizando los residuos del mismo para poder obtener subproductos. Esto implica que este proceso industrial es de gran importancia ya que puede potencializar la economía del lugar y empresa en donde se produzcan los productos pues sabemos que estos mismos generan una demanda notable en los comerciantes y consumidores. El diseño de este bioproceso debe ser preciso para que se pueda optimizar la producción, por esto mismo las etapas por las que está constituido el proceso industrial son de gran importancia en el momento de la extracción de subproductos. Lo que hace a este proceso un bioproceso reactivo es que el procesamiento de la materia prima y sus derivados conlleva una fermentación para poder así conseguir un producto final, es importante resaltar el uso de microorganismos como la Acetobacter aceti y la Saccharomyces cerevisiae que fungen como microorganismos fermentadores para la producción de vinagre y sidra. 3.7 Eduardo Barrera El vinagre es un condimento ampliamente usado a lo largo de la historia, desde entonces su producción ha pasado por números cambios y mejoras las cuales han ido de la mano con el desarrollo de la tecnología y de la ingeniería para ir, con el tiempo, mejorando las características del proceso, desde hacerlo más eficiente, eficaz y económico, pero además de eso, también se puede rescatar el aprovechamiento de

los residuos del proceso para convertirlos en subproductos y así obtener un mayor margen de beneficios y una mayor practicidad. Para este proceso de mejoras de la producción ha tenido un papel muy importante la biotecnología ya que los microorganismos y los bioprocesos son fundamentales en la producción de vinagre ya que buena parte de la producción consiste en procesos de fermentación, por este proceso y muchos otros procesos que se podrían ver beneficiados o en lo que es directamente necesarios es que es crítico el estudio de estos procesos para optimizar dentro de lo posible cualquier proceso industrial. Las operaciones unitarias de los procesos industriales son otro punto clave para el diseño y creación de procesos de producción competentes tanto en eficacia como en eficiencia con el mínimo número de recursos empleados, no solo con fines económicos o energéticos, que ya son peso más que suficiente para dejar en claro la gran impotencia de dichas operaciones unitarias, sino también por fines ambientales ya que los recursos empleados y los residuos que provocan son temas delicados que deben recibir un trato a la altura del carácter que estos mismos tienen. 3.8 Wilfredo Solano Al realizar la producción de vinagre de manzana se pueden derivar varios subproductos como se muestran en el diagrama, los métodos que se implementan pueden ser con la tecnología desarrollada en estos años o bien como se ve en la historia con un proceso más casero por así decirse ,lo cual, se puede notar la diferencia de calidad en lo que son el producto y los subproductos que se derivan del vinagre de manzana ya que no se genera tanta biomasa como lo era en las primeras décadas de producción del vinagre de manzan,. También se utilizan los residuos como subproductos, Este enfoque no solo es clave tiende a tener efecto en las empresas y países exportadores de este producto, además, que los números de venta aumentan gracias a la medida que se desarrollan más técnicas para este bioproceso. Este bioproceso tiene un diseño o secuencia específica que se debe de seguir y tener en cuenta. También cabe destacar el papel que tienen los microorganismos participantes como son Acetobacter Aceti y Saccharomyces Cerevisiae , que son los que actúan como fermentadores para el vinagre y la sidra y ayudan a darle un sabor agrio y un poco ácido a este producto al realizar las fermentaciones que se mencionan en dicho proceso.

  1. Vinegar and substitutes for vinegar; obtained from acetic acid by country. (s/f). Worldbank.org. Recuperado el 26 de enero de 2024 11.https://wits.worldbank.org/trade/comtrade/en/country/ALL/year/2021/tradeflow /Ixports/partner/WLD/product/ Heikefelt C. (2011, 6 noviembre), Analisis Quimicos y sensoriales de zumos, sidra y vinagre elaborados a partir de diferentes cultivares de manzana. Unidad sueca de Ciencias Agricolas. ua/Downloads/proceso%20del%20vinagre-%20sidra%202.pdf