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Anlisis (qumico) y control (digital) en la

produccin del vino.

Proyecto acorde a la orden de 26-09-2003 de las Consejeras de

Educacin y Ciencia y Tecnologa para la realizacin de trabajos de

investigacin cientfica en Educacin Secundaria en el marco del Plan

Regional de investigacin Cientfica y Desarrollo Tecnolgico y el plan

Regional de Innovacin de Castilla-La Mancha

I.E.S. CRISTBAL PREZ PASTOR DE

TOBARRA (ALBACETE)

PROFESORES TUTORES: JORGE MUOZ RODENAS, MERCEDES RODENAS PASTOR Y

JESS RUIZ FELIPE

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Anlisis (qumico) y control (digital) en la produccin del vino.

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PARTE 11. INTRODUCCIN

2. FERMENTACIN

3. EVOLUCIN DE LA DENSIDAD

4 DETERMINACIN DE AZCARES REDUCTORES

4.1 REFRACTMETRO

4.2 CONSTRUCCIN DE UN REFRACTMETRO

5. EVALUACIN DEL GRADO DE ALCOHOL.

6. LEVADURAS

7. CIDOS7.1 ACIDEZ TOTAL

8. pH

9. BIBLIOGRAFA

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1. Introduccin.

El vino es un lquido que se obtiene por fermentacin espontnea del jugo de uva fresca,

es espontnea porque en la misma uva se encuentra siempre depositado elsacchoromyces cerevisie. El mosto o jugo de uva es un lquido que contiene de 70 a

80% de agua; el 20% restante est constituido por glucosa, tartrato cido de potasio

(cremor trtaro), taninos, sustancias colorantes, sustancias minerales, etc. La

fermentacin alcohlica corresponde a la reaccin qumica efectuada por las levaduras,

en que el azcar presente en la uva es transformado en alcohol, liberndose dixido de

carbono y energa en forma de calor. El vino es una bebida moderadamente alcohlica.

El alcohol del vino procede del azcar de la uva, dando cada 17,5 gramos de azcar un

grado de alcohol, que es un uno por cien en volumen. Cuando las levaduras han

transformado todo el azcar en alcohol, la fermentacin se termina y el vino est

tcnicamente seco.

C 6 H 12O 6 2C 2H 6O + 2CO2

Durante la fermentacin alcohlica los azcares del mosto son transformados por las levaduras

(Saccharomyces cerevisiae) en etanol y CO2 , obtenindose el vino.

El alcohol del vino es el etanol o alcohol etlico. Los vinos se hallan entre valores de

alcohol de 10 a 14 (diez a catorce grados). En nuestra regin (denominacin de origen

Jumilla) los vinos tintos suelen estar comprendidos entre 13 y 14.

Entre las caractersticas de los vinos estn: grado alcohlico, acidez, contenido de

azcares, etc.

Depositamos el mosto en las cubetas donde se realiza la fermentacin, la cual durar,

aproximadamente unos 29 das. En el proyecto controlamos parmetros que van

evolucionando a lo largo del proceso de fermentacin. Antes se fundamenta

tericamente el objeto de nuestras medidas (medida del grado por refraccin y densidad,

reacciones exotrmicas, transformaciones qumicos ms generales...)

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2. Fermentacin

La importancia de la vid es extraordinaria. Las uvas constituyen uno de los frutos mas

apreciados, nutritivos y ricos en vitamina C. Pero el valor mayor de las uvas es laelaboracin por fermentacin del mosto o jugo de sus frutos, que origina el vino, y

todos los productos derivados de el como alcoholes, vinagres, etc. Las uvas maduras

son transportadas a la bodega y despus de su recepcin y pesaje se pasan por

maquinarias especiales llamadas moledoras que rompen el grano uniformemente, a fin

de obtener un rendimiento mximo de mosto y facilitar la extraccin de las sustancias

tnicas y colorantes del hollejo, separando el "escobajo" o material slido de sostn del

racimo, del resto del mosto. El mosto as obtenido se enva a las cubas de fermentacin.

Partimos de uva de la variedad Monastrell. El proceso de fermentacin dur unos 29

das. Al no haber estado en contacto el caldo con el hollejo obtendremos un vino

Rosado, procedente de uva roja.

Diariamente tomamos temperatura y densidad hasta que acaba de evolucionar. En ese

momento lo trasegamos y lo dejamos reposar otro mes para limpiarlo por gravedad. El

proceso qumico se produjo entre los 18 y 19, la cual es una temperatura ptima. Por

debajo de 18C la fermentacin no se realiza en buenas condiciones y por encima de los35C, esta resulta tumultuosa, empeorando la calidad del vino. Corregimos el mosto

dejndolo en 40 mg/l de metasulfito potsico y 0.5 g/l de cido tartrico

En los jugos de uva sin fermentar los anlisis ms comunes se refieren a la

determinacin de densidad, azcares reductores y cidos, el resultado de estos tres

anlisis es suficiente para calificar cualitativamente el mosto.

3. Evolucin de la densidadLa densidad del mosto, como magnitud expresiva de la cantidad de azcares reductores

de un jugo de uva, puede determinarse de manera sencilla y con suficiente exactitud

siguiendo diversos protocolos, siendo el ms comn el que utiliza un pesamostos de

cristal, que en realidad se trata de un densmetro adaptado para las muestras de zumo de

uva.

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La escala de este aparato indica las dos ltimas cifras de la lectura de densidad, de tal

manera que si leemos en el pesamostos 85, significa que la densidad del mosto es 1,085

g/l. Estos pesamostos estn ajustados para una temperatura de 20C. El contenido de

azcar del mosto estudiado puede calcularse en g/l.

Colocamos la muestra en una probeta y sumergimos el densmetro en ella. La probeta

debe ser lo suficientemente alta para que el densmetro flote libremente en ella sin tocar

las paredes ni el fondo. Hacemos girar el densmetro dentro del lquido para que no

toque las paredes y para que se desprendan las burbujas que pueda tener pegadas. Si hay

espuma en la muestra hay que esperar a que se vaya.

Se lee en la escala el nivel en el que flota el instrumento. La lectura se realiza por

encima del menisco que se forma.

En el grfico se muestra la evolucin de la densidad (g/cm3) durante los das de

fermentacin.

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Densidad-tiempo

980

1000

1020

1040

1060

1080

1100

1120

15/10/2004 20/10/2004 25/10/2004 30/10/2004 04/11/2004 09/11/2004 14/11/2004 19/11/2004 24/11/2004

Fecha

densidadg/l Fermentacin Tumultuosa

Fermentacin reposada

El mosto, a temperatura favorable, comienza a fermentar, al principio lentamente, pero a

las pocas horas comienza una fermentacin tumultuosa con un gran desprendimiento de

gas. Este periodo es de dos semanas aproximadamente.

Seguidamente comienza una segunda etapa de fermentacin, no tan violenta, ms

reposada ya que el azcar ha fermentado en el periodo anterior. En algn momento que

parece que la fermentacin ha enmudecido, la activamos mediante trasiegos que

favorecen la aireacin, y contina la evolucin de la densidad, hasta llegar a una marca

de 991 lo que indica una alta graduacin en alcohol. En estos momentos se dice que elvino est tcnicamente seco.

En el siguiente cuadro establecemos una correspondencia entre la densidad y el grado

de azcar (y el grado Baum que es otra manera de medir el grado de azcar). As

observamos que el azcar desaparece y se transforma en alcohol. (la densidad del mosto

va disminuyendo).

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densidad-grado azcar

0

50

100

150

200250

300

1000 1050 1100 1150

densidad g/l,

azcarg/l,Baum(decig

rados)

d-azcar

d-baume

4. Determinacin de azcares reductores

La refractometra es un mtodo indirecto que determina la concentracin de azcar de

un mosto mediante la medida del ndice de refraccin (n).

4.1 Refractmetro

El refractmetro es un instrumento que se usa para determinar el contenido en azcar de

las uvas midiendo el ndice de refraccin del mosto. De esta manera se establecen los

Brix, Baum, que posee el mosto. La temperatura de medida estndar es de 20C. El

funcionamiento del refractmetro se basa en las variaciones que experimenta la

refraccin de un lquido al modificarse su contenido de sustancias disueltas.

Propagacin de la luz: ndice de refraccin y camino ptico

Cuando una onda de cualquier tipo alcanza la frontera de dos medios distintos, una parte

de su energa se transmite al segundo medio, dando lugar en el segundo medio a otra

onda de caractersticas semejantes las de la onda incidente y que recibe el nombre de

onda transmitida. Otra parte de la energa se emplea en generar otra onda que se

propaga hacia atrs en el primer medio y que se llama onda reflejada.

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Llamamos n1y n2los ndices de refraccin de cada medio. El ndice de refraccin de un

medio es el cociente entre la velocidad de la luz en el vaco (3.108m/s) y la velocidad

de la luz en ese medio. No tiene unidades y siempre es mayor o igual que 1.

Leyes de la refraccin

Al otro lado de la superficie de separacin los rayos no conservan la misma direccin

que los de la onda incidente:

1. Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda transmitida

forman un plano que contiene a la recta normal a la superficie de separacin de los

dos medios.

2. El ngulo que forma el rayo refractado con la normal (ngulo de refraccin) est

relacionado con el ngulo de incidencia: n1sen i = n2sen r.

Este procedimiento no es aplicable a las muestras de vino (solo al mosto antes de

comenzar a fermentar), puesto que el contenido en alcohol nos dara una medida

errnea del ndice de refraccin de la muestra.

Cuanto mayor sea la concentracin de los azcares de un mosto, ms denso ser ste ymenor la velocidad con que la luz lo atraviese, provocando un cambio en el n. As se

puede establecer una relacin entre la concentracin de azcar y el ndice de refraccin .

n-densidad

1,31,351,4

1,45

1000 1050 1100 1150 1200

densidad g/l

ndice

refraccin

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9

Para construir este grfico se

prepararon muestras de azcar

disuelta en agua, y se midi el

ndice de refraccin mediante

dos refractmetros, uno

calibrado en la escala Baum y

otro en Brix. Se coloca una

gotita de jugo de uva en el

prisma del refractmetro. Luego

se apunta el refractmetro a un

fuerte foco de luz y, enfocando

su ocular dar una lectura en la escala del refractmetro, en grados Brix o Baum.

Brixgrado

probable Baum Densidad g/l n Disolucin g/l8.5 4,5 5,5 1040 1,348 75g11,7 5,75 6,45 1047 1,35 100g16,4 8,9 9,1 1068 1,358 150g20,8 11,5 11,7 1088 1,365 200g29,4 17,2 15,9 1124 1,38 300g

23,5 20,1 1162 1,395 400g1,407 500g

El n y el Brix se relacionan por las frmulas siguientes en el intervalo de 15-25Brix.

n = (0,00166 x Brix) + 1,33063

Brix = (600,90502 x n) - 799,58215.

0102030405060

1,33 1,38 1,43

n

Brix-Baum

Grado Baum

Grado Brix

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Estos grados, por su exactitud, son la nueva medida utilizada en la elaboracin para

saber la cantidad de gramos de azcar que contiene la uva. Los grados deben ser

convertidos mediante una tabla de equivalencias a gramos.

Por ejemplo, si la lectura del refractmetro nos indica 22 Brix, nos indica 218 gramos.

de azcar segn la tabla de azcares reductores, lo que es equivalente a 12,45 de

alcohol en la fermentacin. Esta cifra se obtiene dividiendo los gramos de azcar entre

17,5 que es una constante. Es la relacin entre la lectura refractomtrica y los azucares

reductores. Al medir el mosto en grados Baum, Brix, estamos midiendo el ndice de

refraccin, o sea indirectamente la cantidad de azcar contenida en el mosto, al igual

que cuando medimos la densidad estamos controlando ese mismo parmetro gramos de

azcar por litro.

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Diseamos un refractmetro, similar al que se usan en las cooperativas para medir el

grado de azcar. A travs de un cubo de paredes paralelas se hace atravesar un lser,

midiendo la desviacin del rayo. La luz atraviesa una disolucin de azcar conocida, as

sabiendo la concentracin de la disolucin y el ndice de refraccin construimos un

refractmetro, el cual se ajusta bastante bien a los datos tabulados experimentalmente.

Las muestras que analizamos con el refractmetro construido obtienen resultados

parecidos al refractmetro que usamos de la marca Atago y Sopelem, en escala Baum

y Brix. Estos grados mantienen la siguiente relacin:

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Conversin

0

20

40

60

1000 1100 1200 1300

Densidad mosto g/l

GradoBrix,Baumy

dealcohol

BaumBrix

Alcohol probable

4.2 Construccin de un refractmetro

En el proyecto construimos un refractmetro con el fin de que funcionara introduciendo

una muestra de una sustancia que lleva disuelta una cantidad de azcar. Hacemos pasar

luz procedente de un rayo lser y a partir de la desviacin de este rayo, determinamos la

cantidad de azcar disuelta.

Procedemos del siguiente modo. Preparamos muestras de azcar disuelta e agua en las

cantidades de 0, 75, 100, 150, 200, 300, 400 y 500 gramos por litro de disolucin.

Los introducimos en un recipiente rectangular de vidrio de dimensiones 21x1,35 cm y

paredes de cristal muy finas. Con una cartulina blanca sealada vamos siguiendo el

camino ptico del rayo lser, a la entrada y a la salida del recipiente de vidrio que

contiene la muestra. Ambos rayos, a la entrada y a la salida deben ser paralelos.

Midiendo la separacin entre los rayos a partir de clculos simples calculamos ademsel ndice de refraccin. Para el agua destilada obtenemos un n de 1,33 lo cual nos da una

validez de nuestra propuesta. En principio, introduciendo una muestra de una densidad

desconocida podemos averiguar qu cantidad de azcar lleva disuelta. Incluimos un

esquema de los rayos pticos dibujados.

(Utilizamos el convenio de colores segn el cual el azul se desva ms que ningn otro

al atravesar un prisma, ya que el ndice de refraccin n depende de la frecuencia del

rayo, del color).

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13

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Para comprobar que nuestras mediciones son correctas, comparamos en una grfica el

ndice de refraccin medido con nuestro refractmetro con los valores tericos para

cada densidad de la .muestra.

Densidad Brix Baum Disolucin1039 8 5,5 75g1049 11,7 6,45 100g1068 16,4 9,1 150g1086 20,8 11,7 200g1124 29,4 15,9 300g1162 20,1 400g1190 500g

Por supuesto este refractmetro no tiene la sensibilidad de los que usamos de mano, enescala Baum y Brix, pero tiene un rango mayor.

Error! Vnculo no vlido.

Tambin mostramos, en otro grfico, como vara la densidad frente a las disoluciones en

g/l de azcar y comparamos los resultados experimentales a) tomados con el

densmetro, b) la terica de las tablas (gramos de azcar-densidad), y c) medidos con un

refractmetro en grados Baum convertidos mediante las tablas a densidad arrojando

unos resultados bastante aceptables, donde se observa el error experimental del

densmetro.

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1.0001.0201.040

1.0601.0801.1001.1201.1401.1601.1801.200

0 100 200 300 400 500

g/l azcar

densidadg/l

experimentaltericaBaum

El azcar es el elemento ms importante de los mostos pues sin ella no hay

fermentacin alcohlica y por lo tanto no hay produccin de vino.

5. Evaluacin del grado de alcohol.

El agua tiene de densidad 1,000 y el alcohol 0,793. Cuanto ms alcohol tenga un vino

ms baja ser su densidad. En la densidad de un vino intervienen los cidos, azcares ycolor que es preciso separar. Para ello se destila el vino, quedando como residuos sin

destilar los cidos, azcares y color, y pasando al destilado slo el alcohol y agua. En

este destilado se introduce un densmetro calibrado en grados de alcohol, el cual nos da

el grado del vino. Este tipo de densmetro se denomina alcohmetro. Sus medidas

expresan hasta dcimas de grado. Un vino de 12 tiene en su destilado 0,984 y uno de

13 0,983.

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Realizamos una segunda destilacin de la muestra, calentndola a 80 C, de tal manera

que se evapore el alcohol pero no el agua. Midiendo

la cantidad destilada llegamos al mismo valor de

alcohol que en la prueba anterior.

La estimacin del grado que obtendr nuestro vino lo

habamos predicho midiendo en el mosto, al

comienzo, la densidad y el grado Baum que

determina la cantidad de azcar que contiene un

mosto y en consecuencia el alcohol probable. El

caldo, al realizar las destilaciones, obtiene un

porcentaje de alcohol de 15,5, en consonancia con laestimacin inicial en bodega y la variedad de la zona de Jumilla. Una densidad inicial de

1112g/l como la de la muestra corresponde a un alcohol probable de 15,9.

Un grado Baumequivale a 17 gramos por litro. De azcar o peso potencial del mosto,

que son conceptos equivalentes. No es ni ms ni menos que la cantidad de azcar

contenida en las uvas, que tiene una correspondencia con la cantidad de alcohol que

podra llegar a producir, ya que 17 gramos de azcar por litro producen un grado de

alcohol. La escala Baum -comn en Francia - determina el valor por la densidad (a msazcar, ms densidad). En otros lugares usan otro sistema diferente, llamado Brix. 1

Brix, corresponde a 1 gramo de azcar en 100 gramos de solucin azucarada (es decir el

peso de la solucin una vez hecha la mezcla y este tipo de relacin se la conoce como

peso en peso). Cualquier valor que se refiera a azcares se marca en porcentaje, por

ejemplo, si se lee que una sustancia posee 32% de slidos solubles (en general azcares)

de debe interpretar como que ese nctar tiene 32 Brix.

La relacin entre Brix y Baum viene reflejada en el diagrama. De Baum se multiplicapor 1,8 (aproximadamente) para determinar los Grados Brix de la solucin:

Be x 1,8 = Brix

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Relacin Brix-Baum

0

10

20

30

4050

0 100 200 300 400 500 600

g/l azcar

Brix,Baum Grado Baum

Grado Brix

Por ejemplo: de una muestra que se prepar de 200g de azcar por litro de disolucin,

obtenamos un grado Brix de 20.8 y Baum de 11.7, ledos con los refractmetros, lo

cual se ajusta a la teora. La densidad inicial del mosto marcaba un valor de 1112 g/l

correspondiente a un grado de alcohol probable de 14.8 y 268 g de azcar por litro. El

grado Baum inicial obtenido fue de 14,5 lo que equivale a un grado de alcohol. de

14,9. El grado de alcohol del vino fermentado es de 15 lo que hace buenas las

predicciones y valida nuestras hiptesis.

Mtodo ebullimtrico

Otro mtodo se basa en la temperatura a que hierve el agua y el alcohol. Se llama

mtodo ebullimtrico y no es tan exacto como el anterior, pero es de valor prctico (de

hecho se prctica en todas las bodegas)

La temperatura de ebullicin es aquella a la cual la presin de vapor del lquido es igual

a la presin externa. En este punto, el vapor no solamente proviene de la superficie sinoque tambin se forma en el interior del lquido produciendo burbujas y turbulencia que

es caracterstica de la ebullicin. La temperatura de ebullicin permanece constante

hasta que todo el lquido se haya evaporado.

El punto de ebullicin que se mide cuando la presin externa es de 1 atmsfera se

denomina temperatura normal de ebullicin y se sobreentiende que los valores que

aparecen en las tablas son puntos normales de ebullicin. El agua hierve a 100 C y el

alcohol del vino a 78,5 C. Cuanto ms alcohol tenga un vino, a ms baja temperaturahervir. Sin embargo no siempre el agua hierve a 100 C. Depende bsicamente de la

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altitud pues al nivel del mar, en condiciones normales de 1013 Pa hervir a 100 C,

tericos. (es interesante la experiencia da hacer hervir agua a Temperatura ambiente con

ayuda de una campana de vaco) En el caso de los lquidos, la temperatura de ebullicin

se ve afectada por los cambios en la presin atmosfrica debidos a las variaciones en la

altura. A medida que un sitio se encuentra ms elevado sobre el nivel del mar, la

temperatura de ebullicin se hace menor. La presin atmosfrica real, a su vez, depende

del valor de la gravedad, la cual, a su vez, es funcin de la altura sobre el nivel del mar,

h, (tambin influye algo la latitud geogrfica del lugar). La correccin debida a estos

efectos puede calcularse mediante la expresin:

=

255,5

288

0065,0288125,1013

hP

h [m] p [Pa]400500600

629700800900

1000

47,258,770,1

73,3481,392,5

103,6114,5

Finalmente, a partir de P, puede encontrarse el valor de Te.

Factores de correccin del punto de ebullicin por cambios en la presin:

Variacin en T por p = 10 mm HgTeb normal (C) Lquidos no polares Lquidos polare s

80 0.416 0.350

90 0.428 0.360

100 0.440 0.370110 0.452 0.380

(El agua es un lquido polar).

En Tobarra: h=629 m; p = 73,34 Pascales = 55,01 torr = 55,01 mm Hg

Fc = 55,01 mm Hg x 0.0370 C/ mm Hg = 2,04 C

Te = 100 C 2,04 C = 97.96C

En Tobarra a 629 m de altura el agua destilada hierve aproximadamente a 98C (T1). Nuestro

vino tiene una temperatura de ebullicin cercana a 87,6 C (T2).

Se calcula el grado de alcohol utilizando la diferencia entre los puntos de ebullicin del agua y

del vino T=T1-T2en la siguiente ecuacin:

% vol= 0,1036*T2+ 0,1729*T + 2,7447

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Dando un grado alcohlico de 15,75, lo cual se ajusta bastante bien a la previsin

inicial, al hallar el ndice de refraccin (el alcohol probable) en bodega.

Este mtodo no precisa destilacin, pero no sirve para vinos dulces. El grado alcohlico de un vino se

expresa con el grafismo "", que significa grado y separa unidades de dcimas, y tambin se expresa

como "G.L.", como abreviatura de su instaurador, el fsico francs Gay Lussac. La expresin frecuente de

un vino, segn las normas internacionales, es el alcohol adquirido, que es el alcohol en grados que tiene

en ese momento.

La densidad relativa de los vinos, generalmente, est prxima a 0,994. Cuanto ms

alcohol tenga un vino menor ser su densidad. En nuestro caso la densidad de 991 g/l

indica un alto contenido en alcohol.

Anlisis de Extracto Seco

En materia de anlisis de los vinos existe un concepto interesante conocido como

extracto seco, expresa la cantidad de materias disueltas que no se evaporan. Constituyen

el extracto seco componentes como:

cidos fijos 3-10 gr./l.Glicerina 4-7 gr./l.

Azcar residual 1-2 gr./l.

Color natural 0,5-2 gr./l.

Minerales de la uva 1-2 gr./l.

Esto viene a totalizar unos 25 gr./l. en los tintos. Es un concepto muy importante, ya que

una pobreza en estas materias hace presentarse a los vinos como flojos y ligeros de

paladar, y un exceso como ordinarios. La determinacin de este extracto seco es muy

sencilla. Se evapora rigurosamente una cantidad de vino y pesar el residuo despus dehaber evaporado por completo a la temperatura de ebullicin. Un componente

importante del extracto es la glicerina del vino. La uva no tiene glicerina, pero sta se

forma de un modo natural en la fermentacin.

La muestra de 25,4 g/l indica una correcta fermentacin.

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6. Levaduras

La levadura ms frecuente en enologa es Saccharomyces cerevisiae hongo unicelular

eucariota de 2-10 m de tamao que suele ser el principal responsable de lafermentacin alcohlica y de la generacin de aromas secundarios en el vino.

Las levaduras son los microbios que realizan la fermentacin transformando el mosto

azucarado en el vino. Las levaduras viven en nuestro ambiente y llegan a la bodega

adheridas a la piel de las uvas. Despus se multiplican en el mosto y actan

enrgicamente. Cerveza, pan, son otros productos alimenticios realizados por levaduras.

Las levaduras que causan la fermentacin del vino son de diversos tipos. Las que inician

la fermentacin son siempre levaduras que aprovechan el aire disuelto en el mosto.

Cuando lo han consumido, entonces mueren y surgen ya las que no necesitan aire, es

decir, las estrictamente fermentantes. Estas estrictamente fermentantes son las llamadas

especies del gnero saccharomyces.

El tamao de las levaduras oscila de tres a seis milsimas de milmetro. En la uva, al

estrujarla, suelen ir unas cincuenta levaduras por centmetro cbico. Al llegar a plena

fermentacin llegan a ser cien millones por centmetro cbico

La fermentacin alcohlica es la base de la vinificacin. Sin su presencia un "vino"

nunca sera vino, ya que para ello su graduacin alcohlica ha de ser por lo menos de

9% Vol. Sin embargo, su importancia no radica nicamente en la obtencin de etanol a

partir de los azcares de la uva, sino que adems durante el proceso fermentativo se van

a formar una gran cantidad de productos secundarios que influyen en la calidad y

tipicidad del vino.

En el paso de mosto a vino, las levaduras son las autenticas protagonistas, al igual quelas bacterias lo son en la fermentacin malolctica. La variedad de gneros y especies

de las mismas es verdaderamente extensa, as como sus propiedades, pero de entre todas

ellas destaca el gnero Saccharomyces, especialmente la especie o cerevisie variedad

ellipsoideus. Las levaduras son microorganismos unicelulares eucariotas, situndose en

la escala evolutiva entre los mohos y las bacterias. nicamente pierden protagonismo en

el proceso de fermentacin intracelular, si bien lo vuelven a recuperar una vez ha

concluido esta fermentacin desarrollada en el interior del grano de uva, que

nicamente permite alcanzar 3-4%Vol. de grado alcohlico

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21

En un principio, antes del inicio de la fermentacin, el mosto de uva contiene una gran

cantidad y variedad de microorganismos como mohos, bacterias, levaduras e incluso

protozoos. Sin embargo son las levaduras y las bacterias las que empiezan a sobrevivir y

multiplicarse en este medio en detrimento del resto. Inicialmente el mosto de uva

supone un medio adecuado; poco a poco este medio se va haciendo ms inhspito

debido a la formacin de alcohol, la disminucin de azcares necesarios para su

catabolismo y la reduccin de los nutrientes necesarios para su anabolismo. Una vez

superado un periodo inicial de adaptacin, las poblaciones de levaduras y bacterias se

incrementan rpidamente, pero estas ltimas pierden la batalla de la supervivencia,

permaneciendo durante gran parte del proceso fermentativo en un estado de latencia.

Inicialmente, cuando el medio es favorable, las levaduras se multiplican por vavegetativa asexual por mitosis, mientras que al final de la fermentacin alcohlica

comienzan a reproducirse sexualmente por meiosis, seal de que el medio de vida es

muy desfavorable por falta de sustratos. En esta ltima etapa del proceso fermentativo,

las bacterias lcticas empiezan a "ver la luz", aumentando su densidad de poblacin

El mosto o zumo de uva contiene cantidades variables de glcidos llamados

comnmente azcares. La uva contiene de un 15 a un 25% de glucosa y fructosa. La

glucosa es una aldosa con funcin aldehdo, la fructosa es una cetosa con funcincetona.

En las uvas perfectamente maduras estos compuestos se encuentran casi en la misma

proporcin aunque siempre hay un poco ms de fructosa que de glucosa, siendo la

relacin glucosa/fructosa aproximadamente de 0,95. Durante la fermentacin alcohlica

estos azcares del mosto son transformados por las levaduras (Saccharomyces

cerevisiae) en etanol y CO 2, obtenindose el vino.

Esto hace que la relacin glucosa/fructosa disminuya ya que la mayora de las levaduras

fermentan preferentemente la glucosa y al final de la fermentacin la relacin es de 0,3.

La uva contiene adems una pequea cantidad de azcares no fermentables,

principalmente pentosas, del orden de 1 g/L que por lo tanto pasan al vino. La uva

apenas contiene sacarosa y sta desaparece en el transcurso de la fermentacin. Por lo

tanto, el vino no puede contener este azcar si no se le ha aadido.

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El mecanismo qumico de fermentacin del azcar es de gran complejidad. El esquema

de las transformaciones tiene ms de una treintena de reacciones sucesivas en las que

intervienen un gran nmero de enzimas. Se podra resumir en la siguiente reaccin:

180 g 92 g 88g

En la reaccin anterior por cada mol de azcar se desprenden tericamente 25 Kcal. El

calor desprendido en la fermentacin del mosto puede hacer peligrar la vida de las

levaduras. stas no se desarrollan bien ms que en una escala de temperaturas

relativamente corta. Por debajo de 13 o 14 C el inicio de la fermentacin es

prcticamente imposible o es tan lento que corre el riesgo de una activacin espontnea.

La fermentacin tampoco se realiza correctamente por encima de 35C. Cuando se

alcanza esta temperatura la actividad de las levaduras cesa e incluso stas mueren.

Para observar las levaduras al microscopio Todo el material de vidrio que se utilice hade ser lavado con agua destilada y alcohol del 96%. Se colocan muestras en un

portaobjetos del microscopio para realizar la observacin microscpica.

El enfoque del microscopio se empieza con un objetivo de pocos aumentos que

posteriormente pasaremos a uno de ms. Se coloca el objetivo lo ms cerca posible del

cubreobjetos pero sin tocarlo y posteriormente se ir alejando hasta que la imagen sea lo

ms clara y ntida posible.

Tomamos fotos con una cmara digital a la imagen del microscopio que la descargamos

en un monitor de televisin.

Este es el anlisis de lo observado:

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Levaduras, tipo sacchoromyces, en actividad fermentativa.

Las levaduras pertenecen al reino de los hongos. Las levaduras son hongos unicelulares

y la mayora son Ascomicetos.

Las levaduras autnticas, para la elaboracin vnica, son las comprendidas dentro del

gnero sacchoromyces

Normalmente, son clulas ovales o cilndricas y la divisin es por gemacin. Durante el

proceso de gemacin, se desarrolla una pequea yema que aumenta de tamao

gradualmente y se separa de la clula madre definitivamente para llevar una vida

independiente. Las levaduras normalmente no desarrollan un micelio, sino que

permanecen en estado unicelular durante todo el ciclo de crecimiento. Sin embargo

nuestra S. cerevisiae es capaz de formar micelios bajo determinadas condiciones.

Levadura sacchoromyces ellipsoideus, reproduccin por gemacin. Clula madre y

clula hija (menor)

Las levaduras autnticas, para la elaboracin vnica, son las comprendidas dentro del

gnero saccharomyces.

En la elaboracin aparecen en el primer momento las saccharomyces apiculatus,

resisten muy poco el alcohol (producen cidos actico y poco alcohol).

Segn avanza la fermentacin son desplazadas por:

saccharomyces ellipsoideus ,mejores productoras de alcohol y estas por las

saccharomyces pateurianas(pueden fermentar vinos entre 17 y19 grados)

Todas las levaduras anteriores son indgenas.

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densidad 1030

Las clulas de levadura son mucho ms grandes que las bacterianas y por lo tanto se

distinguen no solo por ello sino por elementos tales como el ncleo, se distingue con un

microscopio ptico, as como su pared celular. Los ejes longitudinales de las levaduras

oscilan entre 2- 10 m.

Durante el ciclo de vida de una levadura tpica, la clula haploide que contiene en el

caso de Saccharomyces cerevisiae 16 cromosomas, presenta dos tipos conjugativos

diferentes que se pueden considerar anlogos a macho y hembra. Sin embargo, los dos

tipos son estructuralmente semejantes y solo se diferencian durante la fusin. Por fusin

de los tipos opuestos se forma la clula diploide. En algunos casos esta clula es capaz

de crecer vegetativamente originando la formacin de una poblacin de clulas

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genticamente idnticas y diploides. Evidentemente esto ltimo ocurre mediante mitosis

y gemacin como mecanismos de cariocinesis y citocinesis respectivamente.

Bajo determinadas condiciones, las clulas diploides de tal poblacin pueden sufrir

meiosis y formar gametos haploides. Se forman dos tipos de gametos, de tipoconjugativo opuesto. De cada clula diploide se forma una estructura que contiene

cuatro gametos, dos de cada tipo conjugativo. La clula donde se forman los gametos se

llama asca y las clulas del asca se denominan ascosporas.

Levadura saccharomyces ellipsoideus, reproduccin por gemacin

Levadura saccharomyces apiculatus (forma de limn)

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7.cidos

La uva es una fruta cida y, como consecuencia, el vino es una bebida cida. El vino es

en realidad una disolucin cida diluida. Sin los cidos tendra un sabor muy inspido ysu estabilidad sera mnima, llegando incluso a ser atacado por muchos

microorganismos que produciran fermentaciones no deseables. Incluso el color sera

muy pobre. La acidez, adems de asegurar la buena conservacin del vino, desempea

tambin otras funciones de importancia industrial, como la de dar caractersticas, gustos,

espumas y colores especiales a los vinos.

La acidez total se define como la suma de los cidos en estado libre que existen en el

vino y que sean valorables, cuando se realiza la neutralizacin hasta pH=7,0, poradicin de una disolucin alcalina. Generalmente es del orden de 5 g/l expresada en

cido tartrico

Podramos clasificar los cidos de un vino en tres categoras bsicas:

1. cidos orgnicos naturales. Son aquellos que proceden de la uva y por tanto se

han formado durante el proceso madurativo natural en la planta. Son por tanto

cidos que encontraremos generalizados en el mundo de la fruta. En esta

categora destacamos al cido tartrico, el cido mlico y el cido ctrico.

2. cidos orgnicos derivados. Son aquellos surgidos durante los procesos

fermentativos a los que es sometido el mosto. Aqu nos encontramos

fundamentalmente con el lctico, el cido succnico y el cido actico

3. cidos inorgnicos. Su origen es mineral y entre ellos destaca el cido sulfrico,

presente en forma de sulfatos.

La uva forma numerosas sustancias cidas, generales en el mundo de las frutas. Loscidos que se valoran son de naturaleza orgnica, siendo los principales:

Tartrico: prototipo de cido de uva. Puede existir en

maduracin hasta 7 gr./Kg. El cido tartrico es el ms

abundante en el vino y tambin el ms estable, pudiendo llegar

a suponer ms de dos tercios del total. Su aportacin al vino es la de aadir

caractersticas de fruta madura, sabores frescos y agradables, lo que se conoce como

notas "vinosas

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El cido mlico es el cido tpico de la manzana y proporciona al vino

notas speras poco agradables, como de "verdor" es el cido tpico de

la manzana. La uva verde tiene mucho y la madura muy poco.

El cido ctrico es el tercero en importancia entre los deorigen natural, encontrndose en concentraciones muy

inferiores a los anteriormente citados. Aporta al vino

sensaciones agradables, frutales, aromticas y muy vivas.

El lctico puede surgir bien en la fermentacin alcohlica o bien en la

malolctica, cuando sta ltima se produce. La transformacin del mlico

en lctico supone una reduccin de la acidez total del vino y un aumento

de su estabilidad biolgica.

El cido succnico dota al vino de sensaciones saladas y

amargas, muy sutiles, eso s, y gracias a ello su presencia es

apreciada en los vinos de calidad.

El cido actico es el cido del vinagre y es negativo para el vino. Una buena

elaboracin, en la que por supuesto se incluyen los periodos de crianza en barrica y en

botella, debe dar un mnimo de actico.

7.1 Acidez Total

La acidez del vino no suele expresar como el contenido de cada cido, sino como la

suma de todos los cidos y referida al ms importante, que es el tartrico. As, se analiza

toda la actitud cida del vino y se engloba expresndola en cido tartrico

Pero esta determinacin no nos indica slo lo bueno, ya que engloba tambin lo que es

negativo, como es el cido actico. Este, al ser evaporable, se llama acidez voltil. Por

lo tanto, la acidez voltil es algo malo, que interesa sea mnimo, y el resto de la acidez,

que se llama acidez fija, es positivo. La acidez total es la suma de acidez fija y acidez

voltil. Los valores de acidez fija son la diferencia entre la total y la voltil.

La acidez voltil se expresa en gramos de cido actico por litro, y la total en tartrico,

as como tambin la acidez fija.

La determinacin de la acidez total se realiza en la prctica en base a una valoracin

cido-base, utilizando como reactivo valorante una base fuerte, hidrxido de sodio(NaOH), y tomando como punto de equivalencia pH= 7,0.

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En un erlenmeyer se introducen 10 ml. de vino exactamente medidos y se diluyen con

50 ml de agua destilada libre de dixido de carbono.

Hay que tener en cuenta que la sosa custica contiene humedad, por lo tanto se debe

medir un valor aproximado de de NaOH, preparar una disolucin y valorarla con unadisolucin de cido sulfrico de concentracin conocida

Con la bureta ya enrasada de disolucin de NaOH 1/4,9 N se empieza la valoracin

aadiendo gota a gota al matraz que contiene la muestra, tratando de agitar para

conseguir una mezcla lo ms ntima entre el reactivo valorante y el vino. Seguiremos

repitiendo el proceso hasta que el color de la muestra alcanza el punto de equivalencia.

Usaremos como indicador fenoftaleina, virando el color de la muestra a un tono verde

pardo.En este momento se leern el volumen gastado de la disolucin de NaOH.

Teniendo en cuenta las unidades y concentraciones utilizadas, obtendremos:

cm3de NaOH=g/l de acidez total en sulfrico

cm3de NaOH x 1,53=g/l de acidez total en tartrico

La unidad ms exacta y la menos utilizada en enologa es miliequvalentes/litro:

cm3de NaOH x 20,4=milieq/l de acidez total

VNaOH. NNaOH=Vvino.Nvino

5,5 cm3 de NaOH=5,5 g/l de sulfrico=8,42 g/l de acidez total en tartrico.

El mejor seguimiento de la valoracin se puede hacer utilizando un pH-metro de

precisin tomando medidas del valor del pH en cada momento con el fin de representar

la curva de valoracin.

En el vino, tambin existen otros cidos tales como el cido sulfuroso, -aadido en lavendimia y el cido carbnico originado en la fermentacin-. Mientras que el primero

no influye apreciablemente en los resultados, el segundo s, llegando incluso a

aumentarlos significativamente. Para evitar esta interferencia, se suele agitar el vino a

temperatura ambiente, sometindole a vaco parcial hasta que cese el desprendimiento

de dixido de carbono. En nuestro caso hicimos un vaco hasta media atmsfera,

introduciendo la muestra de vino en una campana de vaco pero dejando suficiente

presin para que la muestra no hirviera a temperatura ambiente.

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8. pH

La compresin de la diferencia entre acidez total y pH conlleva a conceptos de

disociacin parcial de cidos dbiles del vino. Estos cidos, como succnico, mlico,tartrico y lctico, son dbiles y no liberan tantos protones o iones hidrgenos como los

cidos fuertes. La acidez est bajo dos formas: no disociada, cuando el cido est

simplemente disuelto, y disociada, cuando el in hidrgeno se separa del cido y puede

ser medido separadamente. Por lo tanto el nmero de iones hidrgeno en disolucin es

un indicador de la acidez real o activa. Esto es lo que mide el pH metro.

En consecuencia, la acidez total no est relacionada directamente con el pH, excepto en

el sentido general de que cuanto ms alta la acidez total ms bajo es el pH y ms acidez.

En este sentido, es imposible saber el pH especfico de un vino que tenga un valor de

acidez total de 6 gr/l. Por la variedad de cidos y los sistemas tamponados en el vino

son muy complejos para permitir una simple relacin entre pH y acidez total.

La valoracin de toda la acidez del vino, la que se conoce como acidez total, se suele

englobar a la hora de expresarla en forma de contenido del cido ms importante, esto

es, el tartrico: la acidez total se mide en gramos de cido tartrico por litro de vino. Va

a estar situada "generalmente" entre los 4,5 y los 7,0 gr/L, lo cual equivaleaproximadamente a un rango de pH entre 3,2 y 3,7. La escala de pH oscila entre 0 y 14,

siendo 7 la neutralidad y 0 la acidez ms absoluta. Por tanto, mayor acidez total

equivale a un menor pH.

En la acidez total incluye una acidez que consideramos negativa, como es la que

corresponde al cido actico. Esta es la que se conoce como acidez voltil, llamada as

porque este cido se evapora espontneamente. Interesa por tanto que la acidez voltil

sea mnima.

La acidez voltil puede oscilar entre 0,2 - 1 gr/L hasta un gramo por litro.

La acidez total al cabo de una semana disminuye, debido fundamentalmente a la

desaparicin parcial del cido mlico; tambin desaparece un poco de cido tartrico y,

se forman cido succnico, fumrico, sikmico y qunico, al mismo tiempo que alcohol;

el pH aumenta,

El pH de nuestro vino es de 3.5

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Bibliografa

PANREAC QUMICA, S.A:

PRODUCTOS DERIVADOS DE LA UVA, AGUARDIENTES YSIDRASMtodos oficiales de anlisis publicados en BOE (distintas fechas)Vinos, Zumos de uva, Vinagres. Orujos, heces y Las. Whisky. Ron.Ginebra. Ans. Sidras

TCNICAS USUALES DE ANLISIS EN ENOLOGASe describen las 5 determinaciones ms habituales en enologa:Acidez Voltil real en vinosAcidez Total en vino, mosto y vinagreAzcar total en vino

Gas sulfuroso libre y total en vino y mostondice de Folin Ciocalteau

PEYNAUD, E."Enologa prctica"Ed. Mundi-Prensa. 2 edicin. Madrid, 1984.

AMERINE, M.A. y DUGH, C.S."Anlisis de vinos y mostos"

MINISTERIO DE AGRICULTURA, PESCA Y ALIMENTACIN.

"Mtodos oficiales de anlisis". Madrid, 1981.

Datos Analticos:Variedad: MonastrellCosecha:2003Alcohol:14.5

Azcar:2 g/lPH:3.5Acidez total:4.8 g/l

Agradecimientos:

Al profesor Octaviano Muoz Vera del departamento de Ciencias por su

inestimable e imprescindible ayuda.

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PARTE 2

Fase de adquisicin y proceso de datos

INDICE

1.Introduccin

2.Medidas de magnitudes fsicas

2.1. Temperatura

2.1.1.Introduccin

2.1.2.Sensor Pt100

2.1.3.Acondicionamiento de la seal

2.1.4.Proceso de calibracin2.2. Densidad

2.2.1.Introduccin

2.2.2.Sensor de Presin

2.2.3.Acondicionamiento de la seal

2.2.4.Proceso de calibracin

3.Monitorizacin de resultados

3.1. Introduccin

3.2. Tarjeta de adquisicin de datos

3.3. Software de monitorizacin

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1. Introduccin

En la fase de adquisicin y proceso de los datos implementamos los diseos

electrnicos y el software para monitorizar el proceso de fermentacin del vino.Inicialmente se dispone de un recipiente de aproximadamente 5 litros donde se deposita

el mosto. Realizaremos las medidas de temperatura y densidad ubicando los

correspondientes sensores de temperatura y presin segn se indica en la figura. Dichos

sensores, a travs de su cableado de salida, obtendrn una seal elctrica analgica

correspondiente a la medida de la magnitud fsica. Para que estas seales puedan ser

procesadas por el ordenador, hay que realizar primero un acondicionamiento o

modificacin de los niveles de tensin y despus una conversin de dichas sealesanalgicas a digital. Este proceso se realiza con los circuitos de acondicionamiento y el

conversor analgico-digital (ADC). Una vez obtenida la magnitud digital, se dispone de

un nmero que ponderar el valor de la medida y, mediante un sencillo programa en

Visual Basic se procede a su visualizacin por pantalla y posterior almacenamiento.

Esquema funcional del proceso de adquisicin de datos

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2. Medidas de magnitudes fsicas

2.1. Temperatura

2.1.1. Introduccin

Para la medida de temperatura se ha optado por utilizar un sensor de resistencia metlica

designado por RTD (Resistance Temperature Detector) basado en la propiedad que

tienen los metales de aumentar la resistencia elctrica en base a un aumento de

temperatura. De esta forma podemos asociar cambios de temperatura a variaciones de

resistencia elctrica. Utilizando un circuito de acondicionamiento podremos obtener esta

informacin en forma de valor de voltaje proporcional a dicha variacin de resistencia

y, por lo tanto de temperatura. Esta seal de voltaje se podr asociar a un valor

numrico en el ordenador a travs del conversor analgico digital. El metal empleado en

nuestro sensor es el platino que, a cero grados centgrados, ofrece una resistencia de 100

ohmios, por eso se le denomina Pt100.

2.1.2. Sensor Pt100

Como se ha dicho anteriormente el sensor de temperatura Pt100 ofrece a su salida un

valor de resistencia elctrica que vara segn cambie la temperatura del recinto a medir.

Esta variacin es lineal y la ecuacin matemtica que lo modela es Rt=Ro(1+t) donde

Rt es la resistencia que presenta el sensor a una temperatura t, Ro es la resistencia del

sensor a 0 grados centgrados, en nuestro caso 100 ohmios, es el coeficiente lineal

trmico igual a 0,0039 K-1. El margen de temperaturas que soporta est entre 250 y

250 C suficiente para nuestra aplicacin. Grficamente :

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Fsicamente la sonda Pt100 est formada por una varilla metlica con una caja de bornas

de conexin metlica en la parte superior como se observa en la figura:

2.1.3. Acondicionamiento de la seal

Medir la temperatura implica medir la resistencia de la Pt100 y, mediante su curva o

tabla de calibracin, evaluarla. Pero este mtodo no ofrece una seal elctrica

proporcional a la temperatura objeto de medicin que pueda ser registrada o medida

fcilmente. Si se hace circular una corriente I conocida (con la limitacin que impone el

autocalentamiento) por la Pt100 y se mide a travs de la misma, esta seal elctrica ser

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directamente proporcional a la temperatura. El sistema a emplear ser el de un puente de

resistencias (Wheatstone) a tres hilos alimentado mediante una fuente de tensin segn

se indica en la siguiente figura:

Circuito de acondicionamiento 1 (sensor Pt100)

Resolviendo por mallas obtendremos la ecuacin que nos relaciona la tensin de salida

del circuito con el valor de la resistencia de la Pt100 (Rt en la ecuacin). Los dems

trminos sern constantes.

)231

3(

RtR

Rt

RR

RVFVsal

+

+=

De esta manera podremos asociar a cada valor de tensin que lea el ordenador un valor

de temperatura mediante los valores de resistencia correspondientes que obtendremos dela curva o tabla de calibracin .

Para el diseo del circuito se ha empleado los valores R1=R2=200 y R3=100 ohmios.

Para la tensin de alimentacin se ha utilizado la fuente de alimentacin del

laboratorio. El circuito se ha montado sobre una placa de circuito impreso con una

matriz de pistas de cobre prefabricada donde se han realizado las conexiones necesarias

con cables para implementar el circuito. Los componentes se han soldado con estao

sobre los taladros de la placa.

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2.1.4. Proceso de calibracin

Para comprobar que la relacin matemtica entre resistencia y temperatura se cumple

dentro de unos mrgenes pequeos de error debemos calibrar el sensor con un

termmetro patrn. De esta forma obtenemos una tabla que nos relaciona gradoscentgrados y ohmios. Para ello introducimos en un recipiente con hielo el termmetro

digital y la Pt100. Conectamos un polmetro (ohmetro) a los cables de salida de la

Pt100. Se calienta progresivamente hasta que el hielo se derrite, se mantiene el aporte

de calor hasta que el agua entra en ebullicin. Se va anotando la lectura del polmetro a

las diferentes temperaturas que nos marca el termmetro digital. La tabla obtenida se

aproxima al modelo matemtico de este tipo de sensores Rt=100(1+0,0039t).

CALIBRACI N

Pt100

Temp (C) Resist (ohmios)

0 100

5 102

10 104

15 106

20 107,8

25 109,75

30 111,7

35 113,7

40 115,6

45 117

50 119,5

55 121,4

60 123,4

65 125,3

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37

70 127,3

75 129,2

80 131,2

85 133,1

90 135,1

95 137

100 139

Resist (ohmios)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120

Resist (ohmios)

2.2. Densidad

2.2.1.Introduccin

El proceso de fermentacin del vino lleva implcito un cambio en la densidad del mosto.Para detectar dicha fermentacin utilizamos un sensor de presin que nos dar una

medida indirecta de la fuerza y, por lo tanto, de la densidad en cada momento del fluido

del recipiente. La relacin entre presin y densidad es la siguiente:

gLS

gSL

S

gV

S

gm

S

FP

===== ;

gL

P

=

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38

Siendo g= 9,8 m/s ; L altura del nivel del vino (m) y P presin medida por el sensor

(bar).

De esta manera ya tenemos un algoritmo que introduciremos en el ordenador para

obtener las medidas de densidad.

El sensor de presin lo ubicamos en la base del recipiente acompaado de una vlvula

que dejar pasar del mosto hacia el sensor.

2.2.2. Sensor de presin

Se ha optado por incluir un sensor de medida de presin de fluidos universal, modelo

TPR-18 de la marca Desin Instruments. Dicho sensor contiene una capa cermica dealmina montado en una caja de acero inoxidable. Convierte una seal de presin a una

seal elctrica en corriente con un margen de 4 20 mA a dos hilos. El rango de medida

es desde 0,25 a 2 bar.

Sensor de presin. Modelo TPR-18 (Desin Instruments)

2.2.3. Acondicionamiento de la seal

En este caso, a diferencia de la Pt100, tenemos un sensor que nos ofrece una seal

elctrica con valores de intensidad proporcionales a la presin. Como la tarjeta de

adquisicin de datos slo acepta seales con valores en tensin el acondicionamiento de

la seal consistir en hacer una conversin de corriente a tensin. Para ello

emplearemos un circuito con un amplificador operacional de propsito general

(LM741), tambin llamado amplificador de transresistencia (conversor I/V) :

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39

Resolviendo el circuito obtenemos Vsal=-IeR1=KIe

Es decir una salida en tensin proporcional a la corriente de entrada entregada por el

sensor de presin. La resistencia R1 es de 200 ohmios de tal manera que conseguimos

un rango de salida de 0,8 a 4 voltios. El circuito se ha montado sobre una placa de

circuito impreso con una matriz de pistas de cobre prefabricada donde se han realizado

las conexiones necesarias con cables para implementar el circuito. Los componentes se

han soldado con estao sobre los taladros de la placa.

2.2.4. Proceso de calibracin

En este caso debido a la dificultad de obtener un patrn de presin la curva de

calibracin se ha solicitado al fabricante. La relacin entre bares y amperios siguen

siendo una relacin lineal :

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40

0

2

4

6

8

10

12

1416

18

20

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Presin

Intensidad

Serie1

La ecuacin que relaciona presin e intensidad lnea de tendencia- ser del tipo:

I=8P+2 (mA) donde I es la intensidad de salida del sensor y P es la presin de entrada

medida por el sensor. Mediante dicha ecuacin podemos obtener los valores de presin

por pantalla del ordenador ya que, por sustitucin de la ecuacin del conversor I/V

tenemos:

Calibracin

sensor de

presin

bares miliamperios

0,25 4

0,5 6

0,75 8

1 10

1,25 12

1,5 14

1,75 16

2 18

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41/45


41

281

+= PR

Vsal; entonces

8

21

= R

Vsal

P

Simplemente introduciendo esta frmula en el software leyendo los datos de tensin que

obtenemos de la tarjeta de adquisicin podemos calcular la presin y, por tanto la

densidad.

3. Monitorizacin de resultados

3.1. Introduccin

La ltima etapa del proceso del sistema de adquisicin de datos est en el conversoranalgico digital y en el ordenador. Una vez adaptadas las seales en los circuitos de

acondicionamiento ya podemos enviarlas a la tarjeta de adquisicin (ADC Analog

Digital Converter). En dicha tarjeta se muestrea la seal de entrada y se obtienen valores

discretos que nos dar un nmero en sistema binario que puede ser procesado por el

ordenador. De esta manera si a la entrada de ADC hay una seal de 5 voltios ste

entregar a su salida un nmero binario equivalente que se enviar a la memoria del

ordenador mediante el cable USB. Con el software desarrollado leeremos de la memoria

ese dato y lo procesaremos para dar una lectura de temperatura o presin segn sea el

caso.

3.2. Tarjeta de adquisicin de datos (ADC/DAC)

Se ha optado por una tarjeta externa con posibilidad de conexin USB que dispone de 8

entradas analgicas (8 sencillas y 4 diferenciales), dos salidas analgicas de 10 bits, una

entrada de contador, 8 entradas digitales y 8 salidas digitales. El modelo es el PMD-

1208LS de la marca Measurement Computing.

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Tarjeta de adquisicin de datos PMD-1208LS

Para nuestro proyecto hemos utilizado cuatro canales de entrada analgica. Dos hilos

para la Pt100 y dos para el sensor de presin. Puesto que el depsito es de un volumen

pequeo (5 litros) durante el proceso de fermentacin no se requerir un enfriamiento

forzado del vino por lo tanto no se van a necesitar los canales de salida de la tarjeta.

3.3. Software de monitorizacin

El lenguaje de programacin utilizado para disear el programa ha sido Visual Basic

por sus capacidades grficas, fcil manejo y compatibilidad con la tarjeta de

adquisicin. El sistema operativo sobre el que funciona el programa de manera ptima

es Windows XP.

Se han utilizado los drivers de la tarjeta de adquisicin proporcionados por el fabricante

que contienen libreras con funciones en Visual Basic para el acceso a los datos que

entran por el puerto USB.

Los algoritmos de clculo de magnitudes han sido los siguientes:

Temperatura:

Rt=100(1+0,0039t), por lo tanto39,0

100=

Rtt (*)

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Como al ordenador slo llegan valores de tensin relacionados con la temperatura de la

forma: con VF=10 V

)231

3(RtR

Rt

RR

RVFVsal

+

+= = )

20031(10

Rt

Rt

++

con lo que obtenemos un valor de Rt en funcin de la temperatura:

)103

4(

)3

1

10(200

Vsal

Vsal

Rt

=

valor que sustituimos en la ecuacin (*) para obtener la temperatura.

Densidad:

La obtenemos mediante: gL

P

= (*); como al ordenador slo llegan valores de tensin

mediante la recta de calibracin tenemos la relacin:8

2200

=

Vsal

P obtenida

anteriormente para R1=200 ohmios. De esta manera sustituyendo en (*) obtenemos

directamente los valores de densidad, de forma que cuando ocurre un cambio de esta

magnitud se ha producido el proceso de fermentacin.

Almacenamiento de datos

Los datos se almacenan en intervalos de 60 segundos durante 20 das. La tabla de

almacenamiento es de tipo Access y consta de los siguientes campos:

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Los campos temperatura y presin sern las lecturas directas de los sensores, los

campos densidad y resistencia correspondern a los clculos hechos por el programa, as

se puede comprobar que los clculos se van realizando correctamente. Asimismo se

almacena el da y la hora de la toma de la muestra.

La presentacin final del programa por pantalla dispondr de un interruptor de

encendido/ apagado para el inicio o parada de toma de muestras de manera que se

simplifica el funcionamiento de la aplicacin. La forma de visualizar los datos ser de

una grfica para cada una de las medidas de los sensores en funcin del tiempo para

observar la progresin de los datos, y de forma numrica simultneamente para los

valores de presin, temperatura, resistencia de la Pt100 y densidad. Los datos se

almacenarn en una tabla tipo Access en segundo plano por lo tanto para visualizar esta

informacin se requerir dicha aplicacin.

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Pantalla de la aplicacin del proceso de fermentacin del vino

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Documents

control digital

anlisis qumico

fermentacin espontnea

alcohol etlico

proceso de fermentacin

jugo de uva fresca

misma uva

azcar presente