¿Para qué se utiliza la cámara de fermentación?

En la vida cotidiana estamos rodeados de alimentos fermentados.

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En la producción de bebidas alcohólicas como el vino y la cerveza, se presta mucha atención al proceso de fermentación, lo que también se aplica a otros alimentos como el yogur, el pan y sus derivados.

Pero, ¿qué es la fermentación y para qué se utiliza una cámara de fermentación?

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¿Qué es la fermentación?

La fermentación es un proceso biológico fundamental que se produce cuando microorganismos, como levaduras o bacterias, actúan sobre sustancias como el azúcar, transformándolas en otras sustancias. 

Desde el punto de vista de los microorganismos implicados , se trata de una estrategia de supervivencia, mientras que desde nuestro punto de vista es un fenómeno invaluable que, desde los albores de los tiempos, nos ha permitido obtener alimentos específicos a partir de materias primas.

Por ejemplo, la fermentación alcohólica que se produce en la elaboración del vino afecta a los azúcares presentes en el mosto. Las levaduras añadidas al mosto comienzan a consumir los azúcares de la uva, y esta reacción química produce alcohol etílico y dióxido de carbono. El alcohol le confiere al vino su sabor y aroma característicos. 

Sin embargo, la fermentación no se produce en el vacío, sino que requiere de parámetros ambientales específicos, y es aquí donde herramientas de laboratorio como la cámara de fermentación.

Más información: Descubra nuestra cámara de pruebas de CO2 para procesos de fermentación, diseñada y fabricada por FDM Environment Makers.

¿Qué es la Cámara de Fermentación?

La cámara de fermentación es un instrumento de laboratorio que consiste en un compartimento aislado del exterior dentro del cual es posible modificar ciertos parámetros ambientales, como la temperatura, la humedad relativa y la circulación del aire.

Por lo tanto, la cámara de fermentación forma parte de la familia más amplia de cámaras climáticas, es decir, de todos aquellos instrumentos de laboratorio que permiten modificar y controlar las condiciones ambientales en su interior para los más diversos fines.

Muchas de estas cámaras se utilizan para probar productos o materiales; otras, como las cámaras de crecimiento o las cámaras de fermentación, se utilizan para producir ciertas condiciones atmosféricas con el fin de alterar los procesos biológicos de las muestras colocadas en su interior.

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¿Para qué se utiliza la cámara de fermentación?

Vayamos al grano: ¿ para qué sirve una cámara de fermentación?

Como ya hemos mencionado, la fermentación requiere valores muy precisos de temperatura y humedad para que se produzca, y no todas las fermentaciones son iguales.

Por ejemplo, la mayoría de los vinos fermentan entre 15° y 30°C, mientras que la cerveza tiene un rango más estrecho, entre 18° y 24°C, y la fermentación láctica del yogur se produce entre 43 y 46°C. 

La cámara de fermentación permite un control absoluto sobre los parámetros ambientales, posibilitando fermentaciones rápidas y precisas, especialmente seleccionadas por productores escrupulosos que desean lograr un perfil preciso.

La cámara de crecimiento FDM

FDM – Environmental Makers ha sido una empresa líder en el sector de las cámaras climáticas durante más de 70 años. 

En particular, nuestras cámaras de crecimiento están especializadas en el cultivo y propagación de bacterias y otros microorganismos que, como hemos visto, realizan la función fundamental del proceso de fermentación.

Además, dentro de nuestras cámaras de cultivo, es posible modificar a voluntad los valores de temperatura y humedad relativa, así como instalar sistemas de iluminación que reproducen diversas intensidades de luz solar, cruciales para el crecimiento de ciertos organismos.

Para cualquier pregunta o inquietud adicional, no dude en contactarnos.

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Normas de referencia

• ISO 22000 — Sistemas de gestión de la inocuidad alimentaria: requisitos para las organizaciones de la cadena de suministro de alimentos, aplicables a las fermentaciones industriales controladas.
• Codex Alimentarius CXS 1-1985 — Norma general para el etiquetado de alimentos preenvasados, referencia para el etiquetado de productos fermentados.
• Documento EHEDG 8 — Diseño higiénico de equipos cerrados para el procesamiento de alimentos líquidos, directrices europeas para equipos de fermentación higiénicos.
• IFS Food v8 — Norma Internacional Destacada para la seguridad alimentaria, exige controles documentados sobre las fermentaciones.
• Norma global BRC para la seguridad alimentaria v9 : norma privada del Reino Unido adoptada a nivel mundial para la venta minorista y la fabricación de alimentos a gran escala.
• EN 1672-2 — Maquinaria para el procesamiento de alimentos: conceptos básicos, requisitos de higiene para el diseño de la planta.

Fuentes autorizadas

• ISO – Organización Internacional de Normalización. Publica la norma ISO 22000 y series relacionadas para la gestión de la inocuidad alimentaria.
• Codex Alimentarius FAO/OMS. Referencia internacional para normas alimentarias armonizadas.
• EHEDG – Grupo Europeo de Ingeniería y Diseño Higiénico. Organismo técnico europeo para el diseño higiénico de equipos alimentarios.

Preguntas frecuentes sobre la cámara de fermentación

Fermentación láctica, alcohólica y acética: ¿en qué se diferencian?

Las tres fermentaciones principales difieren en términos de microorganismos, sustratos, productos finales y condiciones de operación. Fermentación láctica por Lactobacillus, Streptococcus y Leuconostoc: convierte la glucosa en ácido láctico (homofermentativa) o ácido láctico + CO2 + etanol (heterofermentativa). Aplicaciones: yogur (42-45°C, 4-6 horas, pH final 4.5), queso (30-38°C, 2-8 horas, pH 5.0-5.5), chucrut (18-22°C, 2-4 semanas), carnes curadas fermentadas (18-25°C, 24-72 horas). Fermentación alcohólica por Saccharomyces cerevisiae, S. bayanus y Pichia: convierte la glucosa en etanol + CO2. Aplicaciones: vino (tintos de 22-28 °C, blancos de 16-20 °C, 7-15 días), cerveza (ale de 18-24 °C / lager de 8-12 °C, 7-14 días), pan (25-32 °C, 1-3 h). Fermentación acética por Acetobacter aceti, Gluconobacter: oxida el etanol a ácido acético que requiere O2. Aplicaciones: vinagre (28-32 °C, 7-30 días), kombucha (22-28 °C, 7-14 días). Cada tipo requiere una cámara con control de T +/- 0,5 °C, RH , monitoreo continuo de pH y posible manejo de CO2.

¿Cómo se controlan la temperatura, el pH y RH?

El control multiparamétrico de una fermentación industrial requiere bucles separados. Temperatura: sensor Pt100 de cuatro hilos Clase A con inserción directa en la masa fermentadora, retroalimentación PID en camisa de glicol termostática (-10 / +90 C) o intercambiador interno. Uniformidad +/- 0,3 C requerida en fermentadores con agitación, +/- 1 C en fermentaciones estáticas (chucrut, carnes crudas). pH: electrodo de vidrio esterilizable (Mettler InPro 3250) con sonda Pt1000 para compensación de temperatura, calibración periódica con tampones de pH 4,0 y 7,0, deriva típica 0,05/mes. Monitoreo continuo para identificar fases de acidificación, evaluar la tasa metabólica, definir puntos de parada. Humedad: crítica para fermentaciones sólidas (carnes curadas, quesos, mohos nobles) – sensores capacitivos +/- 2% RH, gestión con humidificador de vapor/ultrasónico y deshumidificador de compresión. Para los embutidos con Denominación de Origen Protegida (DOP), las especificaciones exigen perfiles variables de temperatura yRH : secado a 18-22 °C con RH, y maduración a 12-16 °C con RH durante 3-18 meses.

¿Validación de HACCP y fermentación?

sistema HACCP según el Codex Alimentarius requiere la identificación de PCC (Puntos Críticos de Control) en el proceso de fermentación. Para el yogur: (1) pasteurización de la leche a 95 °C/5 min como PCC térmico; (2) inoculación de cultivo iniciador LB+ST validado para capacidad acidificante; (3) fermentación a 43 °C con pH objetivo de 4,6 como PCC micro; (4) enfriamiento rápido a 4 °C como barrera bacteriana PCC. La validación científica del proceso incluye: prueba de desafío microbiológico con inoculación deliberada de patógenos (Listeria 10^4 UFC/g, Salmonella 10^3 UFC/g), monitoreo de la reducción durante la fermentación, documentación de reducción logarítmica >= 5 para patógenos acidófobos. Para productos con pH final < 4,6 y aw < 0,92 la barrera se considera suficiente para prevenir Clostridium botulinum. La cámara de fermentación debe tener: registro continuo de T/pH/RH con registro de auditoría 21 CFR Parte 11, alarmas de umbral múltiple, CIP (limpieza in situ) validada con turbulencia de Reynolds > 20000, esterilización con vapor saturado a 121 °C / 20 min para superficies no CIP.

¿Ampliación de la fase piloto a la industrial?

La ampliación de escala desde el fermentador piloto (1-100 L) a la escala industrial (10 000-200 000 L) es fundamental para la transferencia de tecnología. Estrategias principales: (1) Ampliar a kLa constante (coeficiente de transferencia de oxígeno) para fermentaciones aeróbicas, manteniendo la aireación y la agitación para asegurar OUR >= OTR en todas las escalas; (2) Ampliar a tiempo de mezcla constante t_mix para fermentaciones sensibles a gradientes de pH/sustrato; (3) Ampliar a potencia por volumen (P/V) constante para un equilibrio costo-rendimiento; (4) Ampliar a velocidad punta del impulsor constante para preservar la integridad celular frágil (hifas fúngicas, cultivos animales). Otros desafíos: gestión del calor metabólico (la fermentación alcohólica libera 160 kJ/mol de etanol, el enfriamiento industrial requiere 5-10 % del volumen como superficie de intercambio), control de espuma con agentes antiespumantes de grado alimenticio, prevención de la contaminación con sistemas estériles por diseño. La validación de Verificación Continua del Proceso ( CPV ) de la FDA de 2011 requiere el seguimiento del rendimiento de lotes para >= 30-50 lotes con gráficos de Shewhart de control estadístico del proceso, CpK >= 1,33 para parámetros CQA críticos.