La fermentación es el proceso clave en la vinificación.
Sin él no obtendríamos vino.
Conducir la fermentación alcohólica es proporcionar las condiciones necesarias que aseguren un buen trabajo de las levaduras y permitan obtener la transformación completa del azúcar en alcohol. También es vigilar su evolución para intervenir en el caso de cualquier desviación.
Sólo se produce la fermentación del azúcar y su transformación en alcohol cuando las levaduras se desarrollan bien. La parada de la fermentación indica la detención del crecimiento y su muerte.
La fermentación suele durar entre 10 y 15 dias
y tiene dos etapas claramente diferenciadas:
- Fermentación tumultuosa:
8-10 días,
la actividad de las levaduras es máxima. Coincide con el descenso brusco de la densidad, con el máximo desprendimiento de C02 e incremento de la temperatura.
- Fermentación lenta:
como consecuencia del descenso en el nivel de nutrientes, apenas quedará azúcar, el alcohol comienza a ser tóxico para las levaduras, el descenso de la densidad es muy lento, el desprendimiento de C02 reducido y la temperatura se mantiene.
Desde el punto de vista técnico, el enólogo tiene en sus manos el control de la fermentación en cuatro aspectos:
- En el aspecto microbiológico puede controlar los agentes que van a protagonizar la fermentación, así como propiciar las condiciones nutritivas idóneas para que se desarrollen perfectamente.
- Controlando la temperatura de fermentación.
- Control de otros factores, en particular el oxígeno.
- Debe elegir aquel recipiente o depósito de fermentación que proporcione las mejores condiciones y que le permita el mejor control de la temperatura.
La transformación de glucosa en C02 y alcohol etílico es una reacción exotérmica y por tanto produce un aumento en la temperatura de la masa:
C6H1206 → 2CH3-CH2OH + 2 C02 + 40 kcal/mol
Si la fermentación tuviera lugar de forma instantánea o en muy poco tiempo, se produciría un incremento de la temperatura del orden de 25 °C con respecto a la inicial.
Por tanto, si la vendimia tuviera en un principio 20 °C, llegaría hasta 45 °C. Pero esto no es así, la fermentación sucede a lo largo de 10-15 días en los que el calor se disipa de tres formas:
- A través de las paredes de los depósitos, por irradiación.
- Por evaporación del agua y alcohol.
- Junto con el carbónico desprendido.
Por tanto, la temperatura que puede alcanzar un mosto en fermentación va a depender de varios factores:
- Tiempo: Cuanto más tiempo dure la fermentación, menos temperatura alcanzará el mosto, pues las calorías desprendidas se evacúan más fácilmente a través de las paredes de los depósitos (por cada gramo de azúcar transformado en alcohol se liberan 25,4 calorías). Tampoco es conveniente alargar en exceso este proceso, ya que se corren riesgos de ataques bacterianos y formación de sulfhídrico.
- Temperatura inicial de la vendimia:
Cuanto más baja sea, más lo será la de fermentación, aunque no conviene que sea inferior a 12-15 °C pues fermentará con dificultad.
- Forma de los envases de fermentación: Los recipientes que mejor evacúan el calor, son los que tienen mayor relación superficie/volumen. Los paralelepípedos tienen esta ventaja, pero, sin embargo, los cilindricos, como pueden construirse con menor espesor de las paredes, son los más efectivos.
- Dimensiones de los envases de fermentación: Los recipientes pequeños son los que tienen mayor relación superficie/volumen y por tanto evacuarán mejor el calor. Por límites operativos se pueden estimar como los más óptimos los de 100 a 200 hl de capacidad, y en cuanto a sus dimensiones, los mejores son los que su altura es 2 o 3 veces su diámetro.
- Disposición de los depósitos de fermentación: Conviene instalar depósitos aislados entre sí, ya que con paredes comunes no hay evacuación de calor, y además en los espacios intermedios deben existir corrientes de aire que refrigeren.
- Naturaleza de las paredes de los depósitos de fermentación: Según el material de construcción de los depósitos, así como su espesor, la evacuación del calor hacia el exterior se hará más o menos fácilmente. El acero presenta las mejores cualidades y a bastante distancia le siguen el hormigón y la madera.
La temperatura es un factor preponderante para la vida de las levaduras. Éstas no se desarrollan bien más que en una escala de temperaturas relativamente corta. La fermentación es más rápida a temperatura más elevada, puesto que hay mayor transformación de azúcar, pero a 35 °C la fermentación se detiene prácticamente a los 7 días debido a una especie de agotamiento de las levaduras.
Asimismo, el arranque de la fermentación es más rápido a temperatura elevada, pero el grado alcohólico alcanzado es más elevado a baja temperatura. Parece como si las levaduras se fatigasen más cuando trabajan a temperaturas más elevadas. En estas condiciones soportan mal el alcohol, asimilan peor las sustancias nitrogenadas y se reproducen mal, por lo que la fermentación se detiene. Por tanto, la cantidad de azúcar que pueden transformar las levaduras depende de la temperatura; cuanto más elevada sea, más rápido es el comienzo de la fermentación, pero se detiene antes y el grado alcohólico alcanzado es menor.
La temperatura de fermentación afecta por tanto a la calidad del vino a obtener, especialmente desde el aspecto aromático. Los aromas secundarios producidos por las levaduras a temperaturas elevadas están en menor cantidad y son menos agradables. A temperatura mayor de 20 °C aparecen más alcoholes superiores, mientras que disminuyen los ésteres formados en relación a los que se forman cuando se utilizan temperaturas menores de 20 °C. A medida que aumentan las temperaturas en la fermentación, aumenta la cantidad de glicerina, ácido acético, acetaldehído, 2,3-butanodiol y acetoína. El aroma secundario es, es este caso, de menor calidad. Además, una fermentación con temperaturas elevadas va acompañada de una pérdida considerable de aromas varietales arrastrados por el gas carbónico, así como de etanol.
Pero en la fermentación no sólo influyen los valores de temperatura alcanzados, también tienen un efecto importante los choques térmicos. Las bajadas y las subidas bruscas de te¬peratura (±5 °C) son muy peligrosas y pueden originar paradas en la fermentación por detención del desarrollo de las levaduras, dando paso al crecimiento de bacterias lácticas. Si el control de la temperatura no se realiza adecuadamente, existe el riesgo de ralentizacion e incluso de parada de fermentación.
La ralentización y/o la parada de la fermentación pueden responder también a otras muchas causas y en muchas ocasiones representan un problema difícil de resolver. Suelen suceder cuando el azúcar residual es del orden de 10-40 g/l. Siempre están ligadas a la capacidad fermentativa de las levaduras, que puede verse afectada por la presencia de sustancias que les resultan tóxicas (residuos de pesticidas o fungicidas procedentes de tratamientos fitosanitarios, fitoalexinas, bacteriocinas, proteínas killer, exceso de acetal-dehído, altas concentraciones de ácidos grasos de cadena corta como el ácido octanoico, decanoico y dodecanoico, o sus ésteres), falta de nutrientes, temperaturas de fermentación no adecuadas, cambios bruscos de temperatura, elevado grado alcohólico, exceso de S02, etc.
Para prevenir las paradas de fermentación se debe asegurar suficiente aporte nutritivo a las levaduras, para ello se deben determinar antes de la fermentación los compuestos nitrogenados, suplementándolos si es necesario con sales de amonio, levadura seca inactivada, etc. Si a pesar de ello la parada tiene lugar, podría ser de gran utilidad realizar un tratamiento adsorbente a base de 40 g/hl de cortezas de levaduras, esperar 24 horas y si no se ha normalizado la fermentación, realizar una nueva siembra de levaduras (previa adaptación de éstas al grado alcohólico del medio) con aireación y adición de sales amoniacales (10 g/hl). Las cortezas tienen el inconveniente de que empobrecen algo el vino en aromas, por lo que es imprudente su empleo como acción preventiva. Como acción correctiva también sería recomendable realizar una filtración antes de la refermentación.
LOS MÉTODOS DE CONTROL DE LA TEMPERATURA DE FERMENTACÓN
- Aislamiento térmico del local, para evitar entradas de calor exterior, y adecuada ventilación del recinto, para evacuar las calorías irradiadas.
- Depósitos de fermentación situados dentro de un recinto climatizado. Este sistema requiere elevadas inversiones en su ejecución, ya que los volúmenes a climatizar son bastante grandes.
- Bloqueo total o parcial de la actividad fermentativa mediante la adición de sulfuroso. Es un método incorrecto, ya que elevamos el nivel de este compuesto, combinándose gran parte con ácidos cetónicos y acetaldehído.
- Remontado del mosto, aunque seguidamente la temperatura de fermentación sube aún más por la multiplicación de levaduras en aerobiosis.
- Inmersión de bolsas de plástico con hielo en los mostos en fermentación. Es un sistema poco eficaz, pues se necesita 1 kg de hielo por hectolitro para bajar la temperatura un grado y además origina problemas de manipulación.
- Ducha de agua vertida exteriormente sobre las paredes del depósito a refrigerar. El agua se distribuye en la cabeza del depósito por un dispositivo anular, recogiéndose en la base por una reguera perimetral y enviándola a un depósito pulmón que la refrigera de nuevo en una torre de enfriamiento.
El fundamento de la refrigeración es el mismo que el del botijo, el agua de la cortina se evapora y para cambiar de estado necesita absorber calor, que toma del interior del depósito. Hay que conseguir que la lámina de agua sea lo más fina posible para que se produzca la evaporación. La instalación se completa con un termostato que controla la temperatura del interior del depósito y es el que abre la válvula electrónicamente para que caiga agua cuando la temperatura sube.
Las principales ventajas de este sistema son la sencillez de instalación, su bajo coste de inversión y que es posible acoplarlo a depósitos no preparados para ello, pero como inconveniente sólo consigue reducir algunos grados la temperatura por lo que en zonas muy cálidas no se consigue un control efectivo. Además, el gasto de agua es considerable, debiendo recuperarse la mayor cantidad posible. Este sistema es bastante eficaz siempre que el material de construcción de los depósitos presente un buen coeficiente de intercambio calórico y que su espesor sea reducido, como ocurre con los depósitos metálicos.
- Serpentín portátil o placas refrigerantes inmersos en el mosto en fermentación, por donde circula líquido o gas refrigerante, normalmente agua glicolada. Tanto los serpentines como las placas deben llevar una tubería de entrada y otra de salida que se comunica con el depósito pulmón, que a su vez es enfriado por un equipo de frío.
Es un sistema cómodo ya que puede transportarse de un depósito a otro y desmontarse cuando finaliza la fermentación. Sirve para depósitos de cualquier tipo, es bastante utilizado en bodegas antiguas con depósitos de hormigón. Es un sistema operativo y valioso en instalaciones de pequeño volumen, pero pierde eficacia a medida que los envases van siendo más grandes. El serpentín suele llevar acoplado un sistema de agitación con el fin de hacer circular el mosto-vino dentro del depósito para homogeneizar temperaturas.
- Camisas de doble pared por donde circula líquido o gas refrigerante. Los depósitos son de acero inoxidable y llevan una serie de camisas anulares separadas entre sí a distintas alturas del recipiente, ocupando de un 15 a un 20% de la superficie total de las paredes. El control corre a cargo de un grupo de frío con conducciones y electroválvulas gobernadas por termostatos regulables. Las camisas están construidas también en acero inoxidable y revestidas de un material aislante. Por dentro de la camisa están los canales de circulación de agua.
Los depósitos suelen llevar una o dos camisas en función de su volumen, normalmente hasta 50.000l es suficiente una (para tintos, la camisa está en la parte superior, en la zona del sombrero; y para blancos, la situación óptima es a 2/3 del depósito, donde la temperatura es mayor). En algunos depósitos la camisa es desplazable y puede situarse a distintas alturas.
El control de la temperatura es casi exacto, corre a cargo de un grupo de frío con conducciones y electroválvulas gobernadas por termostatos regulables. Llevan sondas que controlan la temperatura en cada momento, activando la circulación de agua cuando se supera el nivel prefijado. Se montan instalaciones automatizadas que pueden controlarse en un panel de mandos.
- Circulación del mosto por un intercambiador refrigerado por agua fría o por corriente forzada de aire. La refrigeración de la vendimia, del mosto o del vino se realiza haciéndolo pasar por un intercambiador. En todos estos sistemas el líquido refrigerante es suministrado por un equipo de frío (generalmente es agua glicolada) y el enfriamiento puede hacerse en un paso (estrechando la salida del producto para que, al pasar lentamente por el intercambiador, enfríe lo deseado) o en varios pasos (retornando el producto al depósito y volviéndolo a sacar las veces necesarias). Este mismo equipo puede servir también para calentar.