Termovinificación: como ventana a los tintos afrutados fermentados sin hollejos (en blanco)
APLICACIÓN DE TERMOVINIFICACIÓN COMO TÉCNICA DE EXTRACCIÓN ACELERADA DE COMPUESTOS FENÓLICOS.
La Termovinificación es una técnica basada en la aplicación de altas temperaturas, existiendo diferentes modalidades para aplicar éstas.
En general, la técnica se basa en calentar la masa de mosto y hollejos, para que al contacto del fluido caliente con los hollejos se genere una mayor cesión de pigmentos al mosto, o, al menos, una cesión más temprana. En ocasiones se extiende el proceso a un cambio brusco de temperatura, pico térmico y descenso térmico a continuación, para que el shock térmico genere una mayor disgregación de las paredes celulares y una cesión más fácil de los compuestos responsables de la coloración (fenoles antociánicos y tánicos) y a un cambio de presiones (vacío-ambiente) que también favorecen este fenómeno.
Diversos fenómenos, (a excepción del principal, que es el de liberación de compuestos fenólicos), se comentan asociados a este calentamiento:
*Mayor liberación de precursores de nutrientes (aumentos de fuentes de nitrógeno)
*Aumento del contenido en cationes positivos (potasio y calcio)
*Importantes reducciones en el contenido de enzimas oxidasas y restos de vendimias atacadas por podredumbres de tipo botrítico (Botrytis cinerea).
>Conocimiento general de los compuestos fenólicos:
Los fenoles son sustancias químicas de origen estrictamente vegetal, formados por un núcleo bencénico, y con una o más funciones hidroxílicas sustituidas sobre este núcleo de 6 átomos de carbono ciclado. Sin embargo, en los vegetales esta estructura es siempre más compleja y presenta numerosas esterificaciones: con otros núcleos fenólicos (produciéndose los llamados polifenoles), con azúcares, con ácidos orgánicos…
Los fenoles son los compuestos químicos minoritarios del vino quizás más importantes en el producto final. Están relacionados con su color-apariencia, estando también sumamente presentes en otras características como el sabor (manifestando en general un sabor amargo o astringente, catalizado por su efecto desnaturalizante de proteínas salivares) y en menor proporción en el aroma de un vino.
Es también sumamente importante su labor como elemento biofuncional (refrendado con numerosos estudios actuales acerca del efecto cardioprotector y anticancerígeno debido a su labor captadora de radicales libres) y, sobre todo, su labor tecnológica, pues influyen en la capacidad de conservación del vino como elementos protectores frente al desarrollo microbiano y más importante aún, respecto a su labor antioxidante por captación radicalaria.
Los fenoles se encuentran mayoritariamente en el hollejo de la uva y en las semillas de éstas, si bien están extendidos por la mayoría de tejidos vegetales: raíces, tallos, hojas, en diferentes configuraciones y con mayor o menor grado de polimerización en función del tejido.
Síntesis-evolución de compuestos fenólicos y características físico-químicas:
Su aparición fundamental se produce en la fase de envero (fase en la cual las bayas del racimo dejan de actuar paulatinamente cómo órganos verdes y comienzan procesos habituales de respiración, un efecto derivado de esto es la disminución del contenido en clorofila).
Su síntesis está relacionada con la acumulación de azúcares en la baya, y en esta síntesis actúan fundamentalmente 2 enzimas: la fenilalanina-amonioliasa (PAL) y la calcona-sintetasa. La PAL se localiza únicamente en hollejo y pepitas (razón de ser los principales focos de acumulación de fenoles). Su concentración y localización mayoritaria varía en función del período de maduración y las condiciones ambientales, siendo máxima su concentración en el período herbáceo en las pepitas y aparece bruscamente en el hollejo a partir del envero. Además su actividad es máxima cuando las condiciones de iluminación son elevadas (con límites de fotoinhibición por exceso de luz) aumentando también su actividad cuando la temperatura es más elevada.
De igual forma, la PAL actúa en un importante mecanismo antagónico de síntesis fenoles-compuestos nitrogenados, derivado este mecanismo de las condiciones climatológicas como contenido en humedad del terreno y fertilidad mineral de éste. En general, cuando la fertilización nitrogenada es elevada deriva el proceso hacia la formación de compuestos nitrogenados, disminuyendo la síntesis de compuestos fenólicos. De igual modo, un bloqueo en migración de azúcares (catalizado este proceso por la aplicación de químicos inhibidores del crecimiento) puede inducir la síntesis fenólica.
Por tanto, el contenido fenólico en el vino es sumamente dependiente del procesado al que se halla sometido la uva, la variedad de uva, las condiciones de fermentación y condiciones posteriores de conservación: con o sin oxígeno.
La distribución de fenoles en el racimo es la siguiente: 65% en pepitas, 22% en raspón, 12% en hollejo y 1% en pulpa. Su contenido oscila entre 500-3.000mg/kg y se ven sumamente afectados por las condiciones climáticas, temperaturas elevadas (superiores a 35⁰C inhiben su síntesis), siendo las oscilaciones diurnas-nocturnas frescas las ideales para su formación.
Existen 2 grandes grupos de polifenoles: los no flavonoideos (divididos 3 subgrupos: los ácidos benzoicos, los ácidos cinámicos y los estilbenos) y los flavonoideos (divididos en 4 subgrupos: los antocianos, los flavan-3-oles o taninos catequinos, los flavonoles y las flavonas). Los no flavonoideos suelen encontrarse en forma de ésteres tartáricos, careciendo de coloración ni de aromas-sabores, si bien, son precursores de ciertos aromas al descomponerse en fenoles volátiles tras la actuación microbiana. De los flavonoideos: los flavonoles y las flavonas son pigmentos de color amarillo localizados en el hollejo, interviniendo en la coloración de los vinos blancos, también participan en la coloración azulada en vendimias tintas por copigmentación con los antocianos (efecto batocromo). Los antocianos son pigmentos que abarcan gamas de color desde rojizo hasta azulado-violeta, se encuentran fundamentalmente en hollejo de variedades tintas. Los taninos condensados (también llamados flavan-3-oles, catequinas o proanticianidinas o proanticianidoles) se localizan en todas las partes sólidas (hollejo, pepitas y raspones).
>Introducción de la termovinificación al sector enológico:
La extracción de los compuestos fenólicos, de forma eficaz y rápida, es uno de los retos principales de la actual enología, existiendo diversos métodos extractivos desde fase sólida-líquida:
1. Extracción química: los compuestos fenólicos son productos con numerosos grupos hidroxilo. Son por tanto muy polares, y una forma eficaz de extracción son los métodos químicos, a través de disolventes orgánicos (agua, metanol, etanol). Sin embargo, esta técnica está totalmente desplazada en la enología industrial, por la no conveniencia del disolvente a nivel alimentario (metanol), por la dificultad de industrializar este proceso y un sinfín de razones comerciales-éticas (denominación legal y comunicación de la técnica química) y legales.
2. Extracción física-mecánica: estas técnicas se basan en aumentar la cinética de extracción o intercambio sólido-líquido (maceración), aumentando el contacto entre la materia sólida rica en compuestos fenólicos (hollejo) con el mosto con predisposición a enriquecer, siendo para esto indispensable la operación de remontado por bombeo (antiguamente mediante bazuqueo mecánico), existiendo la más avanzada técnica de inmersión y contacto hollejo-mosto a través del sistema Ganimede. Son estas técnicas las asentadas desde hace tiempo en la enología.
Sin embargo, esta técnica aún sigue siendo limitada, y la extracción de compuestos fenólicos a través de la simple maceración se estima en un 30-50%, siendo además estos valores sumamente dependientes del contenido en etanol y por tanto del desarrollo de la fermentación alcohólica, pues el alcohol etilíco es un disolvente polar idóneo para la extracción de fenoles de un matriz sólida a una disolución.
La extracción física-mecánica tiene otros importantes inconvenientes:
*Difícil control de la extracción: un elevado contacto hollejo-mosto, indudablemente aumentará la cinética extractiva de compuestos fenólicos, pero el proceso selectivo será mínimo, no excluyendo la extracción de antocianos, la extracción de fenoles más complejos, como los taninos, no todos ventajosos en el desarrollo organoléptico del vino, pues algunos poco “maduros” o “verdes” pueden presentar carácter astringente).
*Pérdida paulatina de los aromas fermentativos desarrollados. Es evidente que la técnica de elaboración de tintos, abiertos, con remontados sobre la parte sólida, descompresiones y evacuaciones del gas carbónico desprendido en la fermentación, genera modificaciones importantes en los aromas desarrollados, respecto a los que genera una vinificación en blanco o rosado (de mosto limpio, sin hollejos)
3. Termovinificación: surge el concepto de la termovinificación, proceso fundamentado en la aplicación de calor como elemento disgregador de compuestos sólidos, facilitando el proceso de intercambio sólido-líquido.
>Métodos de Termovinificación:
1. Termovinificación tradicional:
Se basa en el calentamiento de la masa formada por hollejo-mosto (también llamada pasta), este calentamiento se realiza en tanques estáticos (tipo caldera), dejándose esta masa de forma estática durante cierto tiempo en el depósito. Tras el tiempo considerado, la masa se evacua del depósito y se realiza un sangrado del mosto con mayor extracto fenólico, o se lleva a un sistema de prensado para separar el mosto enriquecido en fenoles (componente líquida) del hollejo-pepita (componente sólido), en general el prensado se realiza en caliente, realizándose el enfriamiento únicamente del mosto enriquecido en fracción fenólica (para que el gasto energético sea menor), pudiendo acoplarse una etapa de limpieza contigua, vía decantación o acelerando ésta por medio de la centrifugación.
Ventajas:
*Sistema relativamente simple tecnológicamente y que no implica excesivos gastos económicos en modificar la acometida
*No se genera mucho fango (por disgregación del hollejo) en comparación con otros métodos.
Inconvenientes:
*Pérdida de calidad y compuestos volátiles: el efecto de aumento térmico prolongado genera aromas anómalos (recocido). Por otro lado, normalmente el calentamiento se produce en depósitos abiertos, con una considerable pérdida de estos.
*Logística de Bodega: No se aprovecha una de las ventajas principales de la técnica, evitar el encubado de pastas (fracciones sólidas), que suponen un menor rendimiento en ocupación volumétrica de depósitos y mayor número de operaciones: tales como Descubes.
*Falta de control del proceso: Quizás es el inconveniente principal, siendo difícil definir la temperatura de termovinificación así como otros parámetros (homogenización térmica…), por tanto, es difícil reproducir este producto o estandarizarlo de una partida a otra.
*Gasto energético elevado, pues el sistema de calentamiento en depósito aislado impide una óptima recuperación calorífica.
2. Termovinificación con flash-detente:
El concepto de calentamiento es fraccionado, en una primera etapa, se produce una escisión del mosto y del hollejo (generalmente vía prensado), a continuación, el mosto se somete a calentamiento (vía intercambiador de calor tubular o de placas), agregándose el mosto caliente al hollejo previamente separado (de este modo la masa o pasta aumenta su temperatura global). En general, el tiempo de reposo-contacto mosto caliente-hollejo es menor que en la termovinificación tradicional.
A continuación, la pasta caliente se introduce en una cámara de vacío, donde al producirse una descompresión (debido a vacíos del orden de 0,7-0,8 bar) se producen 2 fenómenos: la disgregación de los componentes celulares del hollejo (lo cual facilita la dinámica de extracción o difusión sólido-líquido) y el rápido enfriamiento por la descompresión (siendo este segundo fenómeno el más determinante).
Inevitablemente, esta descompresión supone una volatilización de parte del agua de constitución, la cual debe ser condensada por un equipo de frío acoplado y reconstituirse a la masa (para evitar pérdidas de volumen o concentraciones excesivas).
Ventajas:
*Mayor control, y capacidad de reproducción o estandarización de la técnica, así como menor tiempo de procesado
*Mayor calidad: sistema cerrado, con menores pérdidas de elementos volátiles
*Menor consumo energético: debido al enfriamiento en cámara de vacío (si bien requiere agua fría para condensar de nuevo el agua de constitución volatilizada junto con diversos compuestos aromáticos volátiles)
Inconvenientes:
*Profunda disgregación del hollejo (que genera elevados fangos), llevando de forma prácticamente inevitable al uso de filtraciones exhaustivas o separación por centrifugación enérgica (en centrifuga horizontal tipo decanter).
*Requiere calentamiento continuado del mosto para realizar una extracción efectiva, pudiendo aparecer aromas anómalos por exceso de calentamiento de azúcares.
3. Termovinificación de “pastas” en contínuo (sistema EPR):
La vendimia es recepcionada, despalillada y estrujada. Toda esta pasta homogénea obtenida, entra al equipo de extracción continuo, que consta de un sistema tubular que genera un calentamiento paulatino homogéneo de la pasta completa, comenzando la cesión de los compuestos fenólicos y precursores aromáticos desde las partes sólidas (hollejos y pepitas) al mosto.
A lo largo del sistema tubular, la temperatura va aumentando hasta un pico térmico 70-80ºC, donde se mantiene y posteriormente comienza el descenso térmico paulatino hasta alcanzar la misma temperatura a la que la pasta entró al equipo de termovinificación.
A la salida del equipo obtenemos una fracción homogénea, en la cual la parte líquida se ha visto enriquecida en extracto fenólico y por ende, la sólida empobrecido.
En este punto el procesado puede derivarse a los sistemas separativos habituales (prensado), separando la fracción líquida de la sólida y fermentando la primera como si de un blanco o rosado se tratase.
O bien, realizar un encubado de esta pasta termovinificada, rica en extracto de tipo antociánico, pero pobre de componentes de tipo tánico, para aumentar esta segunda fracción, reduciendo enormemente los tiempos efectivos para la extracción respecto a un encubado tradicional.
Ventajas:
*No se requiere una separación previa de mosto y hollejos-pepitas
*El calentamiento es homogéneo y en un solo ciclo (evitándose aromas anómalos a “recocido” por exceso térmico.
Inconvenientes:
*Requiere un sistema previo de homogenización de la pasta (hollejos, pepitas y mosto), para que la entrada al equipo sea continua y homogénea (mismo porcentaje de entrada de mosto y pasta en toda la sección tubular) y la extracción, por tanto, sea más eficaz.
>Efectos de la Termovinificación:
1. Extracción fenólica: con los tratamientos habituales de termovinificación (pico térmico a 70ºC, mantenimiento menor a un minuto y descenso paulatino). Se ha detectado una elevada extracción de compuestos del grupo de los antocianos (responsables de la coloración en tintos), y una menor extracción de compuestos agrupados bajo el término “taninos”, que requieren un medio más polar para su extracción (en este caso, es el Etanol, el medio disolvente responsable de la extracción mayoritaria de estos), de ahí, que no se extraigan estos últimos, de forma preferente hasta fases avanzadas de la fermentación alcohólica.
2. Extracción de ácidos orgánicos, aniones y cationes: se detecta un incremento en la extracción de los ácidos orgánicos, (siendo mayor en tartárico que en málico), de igual forma, la extracción de potasio y calcio se ve aumentada, respecto al mosto testigo (sin termotratar). Si bien en diferentes estudios en los que se ha desarrollado de forma paralela una fermentación con encube tradicional y una fermentación de mosto termovinificado “en blanco”, el efecto mecánico de maceración lleva consigo una liberación de estos, y por tanto unos niveles finales en ácidos orgánicos e iones muy similares entre una fermentación tradicional y una de termovinificación.
3. Liberación de precursores nutricionales y desarrollo microbiano: los niveles de sustancias nitrogenadas, se ven ligeramente aumentados entre un mosto testigo y un termovinificado, de forma paralela, la población microbiana (levaduras, bacterias lácticas y acéticas), se ve ligeramente disminuida (cuantitativamente hablando) en primera instancia, si bien, el desarrollo fermentativo es más rápido en un mosto termotratado que en un encubado tradicional (realizando los ensayos en mismas condiciones de temperatura), probablemente debido a una mayor extracción de factores nutricionales, y a la activación o selección (por vía térmica) de unas cepas respecto a otras, que pueden, sin competencia alguna, desarrollar una fermentación más eficaz.
En cualquier caso, un mosto termotratado, puede fermentarse sin pastas (“en blanco”), siendo la temperatura de fermentación menor, y en consecuencia, mayor el tiempo de fermentación al de un encubado tradicional.
4. Turbidez de los mostos de termovinificación: el efecto térmico supone una mayor inactivación de las enzimas responsables de las reacciones de precipitación de los compuestos que generan turbidez en vino (pectinas, mucílagos). Además, la extracción de estos compuestos es mayor respecto a un mosto testigo. Todo ello se une a que suelen procesarse en continuo, esto es, acoplando al sistema de calentamiento, a un sistema de separación (prensado).
Lleva consigo que los mostos termovinificados presenten mayor turbidez que los mostos testigo (de encube tradicional), en los cuales, la pasta, hace las veces de material filtrante, de tal forma que en el “descube” (o separación de fases sólido-líquido) obtengamos una fracción elevada del llamado vino de “sangrado”, de gran limpidez. Es por tanto necesario realizar un protocolo de limpieza o preacondicionamiento de los mostos termotratados, de igual forma a los realizados en blancos y rosados obtenidos en continuo. Con aporte de enzima exógena, decantación estática por frío, o forzada mediante sistemas de flotación y/o centrifugación. De tal forma, que la fermentación del mosto termotratado “sin pastas”, se lleve a cabo en condiciones estrictamente controladas.
>Ventajas y Aplicaciones de la Termovinificación:
1. Logística de trabajo en Bodega: la extracción prematura de compuestos fenólicos (responsables del color), supone destinar una menor fracción de tiempo para el “encube” de las pastas, permitiendo tratar mayores volúmenes de pasta con un menor número de envases, o, directamente, evitar el encube de las pastas termovinificadas, derivando de forma directa a la separación de mostos más ricos en extracto, y fermentando estos mostos enriquecidos como si de un blanco o un rosado se tratase. Además, las fermentaciones en termovinificados se desarrollan en menor tiempo (por mayor liberación de factores nutricionales y mayor activación de la flora autóctona), reduciendo de igual modo las cinéticas fermentativas, y reduciendo, por tanto, el número de envases necesarios.
2. Productos obtenidos: tanto si optamos por realizar un encube reducido en tiempo (pues la fracción antociánica ha sido completamente extraída, pero no así la “tánica” y queremos aumentar ésta), como si optamos por realizar una fermentación completa sin hollejos-pepitas (en blanco). La temperatura de fermentación puede verse reducida (pues el pico extractivo térmico ya fue realizado), esta premisa en la elaboración ha demostrado un desarrollo más eficaz de los aromas de tipo frutal-floral en la fermentación desarrollada por la cepa de levadura elegida. De igual modo, reducir el tiempo de encubado (contacto con hollejos), cuando el contenido en Etanol comienza a aumentar, puede servir para evitar una extracción “no selectiva” de compuestos de tipo tanino comúnmente denominados “verdes”, los cuales generan exceso de astringencia en cata.
3. Vendimias con podredumbre (Botritizadas): en vendimias atacadas por la podredumbre gris (Botrytis cinerea), el efecto térmico supone una importante inactivación de la enzima generada por este moho, y responsable del efecto de podredumbre (la lacasa o polifenol-oxidasa). Permite así un desarrollo más seguro de los aromas durante la fermentación y un menor desarrollo de aromas de podredumbre durante ésta. En cualquier caso, hay que evitar que la enzima realice una importante degradación en campo, pues el efecto térmico paraliza la evolución, pero no puede revertir el daño efectuado previamente en la planta.
4. Caracteres vegetales: las vendimias termotratadas conllevan, de forma irremediable, un cambio en algunos precursores aromáticos y compuestos fenólicos responsables de ciertos caracteres organolépticos.
De hecho, se ha demostrado la reducción de compuestos aromáticos de 6 átomos de carbono (alcoholes y aldehídos fundamentalmente), relacionados con las notas herbáceas en fase olfativa, en vendimias termotratadas. De igual forma, una maceración reducida que se ve favorecida en estos termovinificados, evita alcanzar la fase polar (cuando existe etanol en el medio), y evita una extracción de compuestos fenólicos de tipo tánico, menos evolucionados, y que generan una potente astringencia en fase gustativa. En suma, la termovinificación puede ser un método que permite paliar los defectos denominados “vegetales” por una menor presencia de compuestos aromáticos de carácter vegetal (hexanal, hexenal, hexenol…) y una menor extracción no selectiva de fenoles tánicos astringentes en boca denominados genéricamente “verdes”.
Desarrollo de un proceso de termovinificación completo: Se requiere que la pasta entre al equipo de termovinificación de forma homogénea (siendo para esto muy útiles o bien sistemas de batidoras o remontadores mediante aire comprimido o gases inertes), en estos últimos los ciclos de homogenización deben ser numerosos y de largo tiempo (para evitar la separación de fases: pepitas-mosto-sombrero de hollejos).
Una vez la pasta es termotratada, existen 2 opciones: encube tradicional (recortando de forma considerable los tiempos de encube pues hemos extraído gran fracción de antocianos en primera fase) o bien prensado directo o separación mediante centrifugación horizontal (decanter).
El mosto termotratado obtenido, tras su clarificación y fermentación sin hollejos, desarrolla un potencial aromático muy diferente al de una fermentación tradicional con hollejos, si bien, ante la falta de extracción de fenoles de tipo tánico (se requiere fase polar: alcohol para su extracción total), el índice total de color puede ser inferior, al igual que es inferior su astringencia ante la falta de estos mismos.
Los mejores resultados aromáticos surgen tras fermentar a temperaturas inferiores a las clásicas empleadas en encube (por debajo de 20ºC)
Referencias
-Tratado de Enología (Hidalgo)
-Estudios internos Grupo PHI-Reda Ibérica
