Construcción y uso de un alambique para etanol© Copyright 1980 J.A. Diaz Publications
Autor: S.W. Mathewson
Diluir es simplemente mezclar con agua para ajustar la concentración de azúcar en la mezcla, o la cantidad de alcohol resultante. Es importante porque la levadura muere durante la fermentación si aumenta mucho la concentración de alcohol. Durante el procesado del almidón la dilución facilita la agitación. El objetivo de la dilución es conseguir una concentración de alcohol al final del proceso próxima al 10%, pero no más. La dilución óptima es un compromiso entre la mayor concentración de alcohol y la concentración que mata a la levadura.
En el capítulo diez se indica la dilución óptima para cada material. Se puede calcular a ojo para un material desconocido pensando que la concentración de alcohol al final de la fermentación debe ser aproximadamente la mitad de la cantidad inicial de azúcar. Para averigurar la cantidad de azúcar fermentable de una materia prima lo mejor es hacer una prueba de laboratorio. Si no es posible, el contenido de azúcar se puede estimar con un densímetro. El uso de densímetros y tablas para averigurar la concentración de azúcar a partir de medidas de densidad se trata más adelante en este mismo capítulo. Antes de medir la densidad de una disolución con un densímetro hay que filtrarla para separar los sólidos no disueltos. Si no se hace la lectura será inexacta. También se puede usar un instrumento óptico llamado refractómetro. Estos artilugios, sin embargo, cuestan cientos de dólares.
La medida de la concentración de azúcar con densímetro es, como mucho, una aproximación. La dilución se puede ajustar midiendo la concentración final de alcohol tras la fermentación. Aunque también se mida con el densímetro la medida es mucho más precisa. Naturalmente, si la concentración de alcohol es menor que la concentración que tolera la levadura, la mezcla está demasiado diluida.
El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa expresada en una escala de uno a catorce. El valor neutro es siete, entre uno y siete es ácido y entre siete y catorce es alcalino. La manera más práctica de medir el pH es con tiras de prueba que cambian de color dependiendo del pH de la disolución. Estas tiras se pueden comprar a establecimientos de suministros para piscinas, de jardinería, o de material de laboratorio.
El control del pH durante la cocción y la fermentación es importante por dos motivos: el crecimiento de bacterias perjudiciales es más lento en entornos ácidos, y la levadura sólo crece en entornos ligeramente ácidos.
La mayoría de las veces la pasta de fermentación de cereales tiene un pH de entre 5,4 y 5,6 después del malteado. Otros materiales, especialmente los sacarosos, como las melazas y pulpa de fruta, tienen un pH alcalino que hay que acidificar antes de la fermentación.
Las bacterias perjudiciales más comunes son las que producen ácido láctico. Aunque el sabor no importa en la producción de alcohol como combustible, cualquier cantidad de ácido láctico que se forme se resta de la cantidad de alcohol. Se debe evitar tanto como sea posible la formación de ácido láctico y otros contaminantes. El desarrollo de esos microorganismos es muy difícil con un pH menor de cinco. Con un pH mayor crecen rápidamente. El pH óptimo es de entre 4,8 y 5,0. Si está entre 4,1 y 4,4 perjudica a otros procesos beneficiosos. Por consiguiente hay que vigilar el pH durante la cocción. Si es mucho mayor de 5,0 hay que reducirlo añadiendo ácido.
Normalmente se emplea ácido sulfúrico, aunque sirve cualquier ácido inorgánico. El ácido clorhídrico, por ejemplo, se puede comprar en tiendas de suministros para piscinas. Hay que tener cuidado al añadir el ácido, agitando la mezcla y comprobando el pH para no echar demasiado. Si se echa un poco de más se puede corregir el error son sosa caústica (hidróxido de sodio) o con cal. Pero a partir de cierta cantidad es inútil intentar arreglarlo y la mezcla queda inservible.
Ajustar el pH durante la cocción es recomendable, mantener el valor correcto durante la fermentación es indispensable. En cuanto el pH llega a ser menor de 4,11 la fermentación se detiene. Si ocurre esto antes de completar la transformación del azúcar en alcohol, el rendimiento será pobre. Por otra parte la levadura necesita para crecer un pH ligeramente ácido. Por ello el pH debe estar entre 4,8 y 5,0 para conseguir un resultado óptimo.
Hay dos maneras de ajustar el pH. La primera es añadir ácido. La segunda, probablemente mejor, es añadir los residuo ácido de una destilación anterior.
Hay que comprobar el pH periódicamente durante la fermentación y antes de empezarla. A veces se producen durante la fermentación substancias que alteran el pH. Cuando ha salido del rango óptimo añadir ácido o sosa empeora el problema. Preste atención y ajústelo antes de que se salga del rango.
Añadir el residuo de destilación del lote anterior es una práctica muy beneficiosa. Primero, por el control del pH para dificultar el crecimiento de bacterias. Segundo, se añaden nutrientes que facilitan el rápido crecimiento de la levadura. Tercero, se produce un efecto tampón.
La pasta de fermentación de cereales y materiales amiláceos contiene suficientes nutrientes para el crecimiento de la levadura. Otras materias primas no, especialmente las sacarosas. El residuo de destilación aportar estos nutrientes cuando sean necesarios.
El efecto tampón es importante. Cuando se mezclan un ácido y una base reaccionan violentamente para producir una sal. El agente tampón, o amortiguador, se puede ver como una barrera entre el ácido y la base que permite un contacto limitado y regula la reacción. Reutilizar el residuo de destilación ayuda a mantener el pH entre 4,0 y 5,0. Con esto se consigue estabilidad y mejor rendimiento.
Los distintos materiales toleran distinta cantidad de residuo de destilación. Es posible tener demasiada cantidad de algo bueno, y demasiada cantidad de residuo de destilación puede ser perjudicial. En el capítulo diez se indican los límites para varios materiales.
La limpieza de las cubas de fermentación, la tuberías, y el resto del equipo es importantísima. Si se acumulan pasta de fermentación y residuos crecerán bacterias que reducirán mucho la cantidad de alcohol producida.
En la producción comercial la limpieza de los instrumentos se hace normalmente con vapor. Sin embargo en una producción pequeña es suficiente con un buen lavado con desinfectante. Vale cualquier producto desinfectante, pero por economía lo mejor es comprar formaldeído a un distribuidor de productos químicos. Se utiliza diluido en agua en una proporción de 20:1 o más. No olvide que el formaldeído irrita mucho la piel, la nariz y los ojos. Su olor es nauseabundo. No es bueno respirar su vapor. Una alternativa al formaldeído es la disolución de amoniaco, para la que se aplican las mismas precauciones.
Después de desinfectarlo con formaldeído o amoniaco hay que lavar bien el recipiente con agua limpia. Lo mejor es lavar el equipamiento después de cada lote, pero en algunos climas y épocas del año las bacterias crecen lentamente y se puede limpiar cada dos o tres lotes. De todas formas en cuanto surje un problema limpiar es absolutamente necesario.
Como ilustra la figura 5-1, los densímetros son pequeños flotadores con una prolongación calibrada empleados para medir la gravedad específica de un líquido. El ejemplo más familiar es el dispositivo con que se comprueba la carga de una batería o la cantidad de anticongelante.
Los densímetros están calibrados en distintas escalas, dependiendo de la aplicación. Lo más normal es que estén calibrados para la gravedad específica. La gravedad específica del agua es uno. En los líquidos más ligeros que el agua es menor de uno y en los más pesados es mayor que uno. El densímetro se puede usar para medir aproximadamente la cantidad de sólidos disueltos en la pasta de fermentación y la concentración de alcohol antes o después de destilar. Para medir los sólidos está calibrado en grados “Balling”. Un grado de esa escala es igual a un 1% de sólidos disueltos. Se pueden comprar otros densímetros para medir la concentración o el porcentaje de alcohol. Para conseguir medidas precisas es mejor tener varios densímetros, cada uno con un rango distinto, que tener uno solo con un rango amplio. Los densímetros se pueden comprar a distribuidores de material de laboratorio. No tiene que comprar muchos, las figuras 5-2 y 5-3 son tablas de conversión de concentración de azúcar y alcohol a gravedad específica.
Hay que corregir las mediciones porque la densidad de los líquidos cambia con la temperatura. Normalmente la temperatura del líquido no será para la que está calibrado el densímetro. La figura 5-4 es una tabla corregida para distintas temperaturas. Es muy exacta para determinar la corrección en disoluciones acuosas de etanol y poco exacta para la concentración de azúcar o sólidos disueltos.
También se puede determinar el contenido de azúcar con un refractómetro. Se pueden comprar a distribuidores de material de laboratorio, y aunque son caros, miden con mucha precisión.
También se puede averiguar la gravedad específica pesando un litro del líquido a la temperatura apropiada. El peso en gramos dividido entre mil es la gravedad específica. Este método no es tan preciso como el densímetro debido a la dificultad para medir un litro exacto.
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