PRODUCCIÓN DE CERVEZA Production of beer Aguilar Ribero Joyce Isabel1, Castellanos Angarita Víctor Alberto1, Colmenares Núñez Juan José1*, Cuadros Vargas Edwin Alirio1, Díaz Cárdenas Ingrid Yurley1, Vera Arenas Andrés Reinaldo 1. 1
Universidad Industrial de Santander, Escuela de Ingeniería Química * Email:
[email protected] Email:
[email protected] Cel. (313) 813 68 58 06 de agosto del 2014
Resumen La cerveza es una bebida alcohólica muy antigua, desarrollada por los pueblos de los imperios mesopotámicos mesopotámicos y por los egipcios, resultado de fermentar los cereales germinados en agua, en presencia de levadura. Inicialmente el proceso de fermentación era conocido pero incomprendido, las levaduras actuaban por sí mismas, por tanto el proceso era espontaneo. Con el pasar de los años se fue desarrollando el conocimiento sobre esta bebida, por lo que en la actualidad la cerveza es conocida en todo el mundo y elaborada con procesos altamente automatizados y controlados. Aunque existen en el mercado cervezas de trigo, mijo y arroz, la más habitual es la obtenida a partir de la fermentación de la cebada, que es la materia prima que se utiliza en la práctica de laboratorio, aplicando el procedimiento correspondiente, con el fin de obtener un producto con características similares a aquellos producidos industrialmente.
Palabras claves: cerveza, cebada, lúpulo, germinación, fermentación. fermentación. Abstract Beer is an ancient alcoholic drink, developed by the peoples of the Mesopotamian and Egyptian empires, the result of fermenting grains germinated in water in the presence of yeast. Initially the fermentation was known but misunderstood yeasts themselves acted therefore the process was spontaneous. Over the years it developed knowledge about this drink, so now the beer is known worldwide and made with highly automated and controlled processes. Although there are on the market beers wheat, millet and rice, the most common is that obtained from the fermentation of barley, which is the raw material used in the lab using the corresponding procedure in order to obtain a product with similar characteristics to those produced industrially.
Keywords: beer, barley, hops, germination, fermentation. bebida milenaria, natural y refrescante, con
1. Introducción “La cerveza es la prueba de que Dios nos
ama y quiere que seamos felices” Benjamín Franklin.
“Aquel que inventó la cerveza, era un hombre sabio” Platón.
un incomparable sabor y aroma, producida a partir de malta, agua, levadura y lúpulo y adjuntos. Estos ingredientes, 100% naturales, hacen de la cerveza, una bebida única. Además de ser una bebida elaborada con ingredientes naturales, contiene la mayoría de vitaminas del complejo B, calcio, potasio,
La cerveza es una de las bebidas más
magnesio y fibra, y es baja en sodio y azúcar.
antiguas y nobles de la humanidad. Es una
Es una bebida libre de grasas, colesterol,
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 1
3. Marco teórico
cafeína y nitratos. De este modo, un consumo moderado de cerveza puede formar parte de una dieta balanceada y una vida saludable en hombres y mujeres adultos.
La cerveza, es una bebida alcohólica elaborada por el proceso de fermentación de
Por otra parte, y estableciendo una clara
una solución de cereales, donde el almidón es
diferencia con la gran mayoría de bebidas
parcialmente hidrolizado, y es agregado de
alcohólicas, la cerveza es una de las bebidas
lúpulo para conferirle un sabor particular. El
con más bajo contenido alcohólico, lo que la
contenido alcohólico de las cervezas es en
ha posicionado como la bebida de la
general de entre 3 y 6 °GL.
moderación por excelencia. En términos técnicos, la cerveza no es más
TIPOS DE CERVEZA Las cervezas se clasifican dependiendo del
que “una bebida resultante de un proceso de
fermentación controlado, por medio de
tipo
de
levadura
utilizada
para
la
levadura cervecera proveniente de un cultivo
fermentación. Existen tres grandes tipos o
puro, de un mosto elaborado con agua
familias:
potable, cebada malteada sola o mezclada
-
Las “Lager”: utilizan levaduras que al final
con adjuntos, adicionado de lúpulo o sus
del proceso de fermentación van al fondo
extractos o concentrados”, según reza la
del tanque. Tienen contenidos de alcohol
Norma Técnica Colombiana 3854.
entre los 3 y 13 grados y su amargo y color son
2. Objetivo general
menos
intensos.
Son
las
más
populares en el mundo. Es un tipo de cerveza con sabor más acentuado que se
Realizar el proceso de elaboración de la
sirve fría. Es una cerveza fermentada con
cerveza a partir de cebada.
una
levadura
que
trabaja
a
bajas
temperaturas y se deja madurar entre los
2.1. Objetivos específicos
5 y 10 °C durante 8 días. -
Estudiar y conocer detalladamente el
proceso de fermentación van a la parte
proceso de elaboración de la cerveza,
superior de los tanques y tienen alcoholes
identificando las etapas y los procesos
entre 2,5 y 10 grados. El amargo y color
físico-químicos involucrados.
son más intenso que en las tipo lager.
Adquirir destreza en el manejo de los
Contiene una especial carga aromática y
equipos empleado durante la elaboración
afrutada. Las cervezas de tipo ale maduran
de cerveza.
rápidamente a temperaturas entre 15 y 25
Identificar las posibles materias primas
°C de 3 a 7 días.
que se puedan emplear en la elaboración
Las “Ale”: utilizan levad uras que al final de
-
Las
“Lambic”:
o
de
fermentación
de la cerveza.
espontanea, son cervezas que se ponen en
Conocer los diferentes tipos de cerveza
contacto con el ambiente de modo que las
existentes y las variables que influyen en
levaduras
su elaboración.
encargan de realizar la fermentación pero
y
bacterias
presentes
se
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 2
no se controlan como en las lager o ales.
cadenas complejas de azucares. Por este
Es una cerveza agria y seca. En su
motivo debe ocurrir una transformación
elaboración se usa un 70% de malta de
previa del almidón a azucares sencillos
cebada y un 30% de trigo.
(glucosa, maltosa y maltotriosa), tal proceso se realiza en la cocción y en el malteado.
MATERIAS PRIMAS
Malta La malta puede ser de cebada, trigo, avena, arroz, centeno o mijo, siendo, por lo general, la de cebada de fermentación baja, mientras que las demás son de fermentación alta. La cebada de 2 carreras da cervezas con un sabor más suave y limpio que la cebada de 6 carreras que es más resistente, pero proporciona un sabor agudo y áspero. La malta de cebada que ha germinado y ha sido tostada en un proceso que suele denominarse “malteado”. Una vez transformada, la malta
cederá el almidón, las enzimas y las proteínas,
Figura 1. Estructura del grano de cebada.
necesarias para la elaboración del mosto. La cebad es una planta perteneciente a la
Agua
familia de las gramíneas, de grano alargado y
Es el 90% de la cerveza y debe ser
puntiagudo en los extremos, y de los llamados
bacteriológicamente limpia y químicamente
“vestido”, es decir, el grano y el germen están
lo más pura posible. Las cervezas de baja
protegidos por la cascarilla. Como se ha dicho
fermentación
antes existe dos tipos, la de 6 carreras y la de
(pobres en calcio), mientras que las cervezas
2 carreras. Además de proporcionar mejores
de alta fermentación necesitan aguas duras
propiedades a la cerveza, la cebada de 2
(ricas en calcio y magnesio). Tradicionalmente
carreras
las fábricas de cerveza se han instalado en las
presenta
una
mejor
relación
harina/cascarilla que la cebada de 6 carreras.
proximidades
requieren
de
aguas
manantiales,
blandas
lo
que
La parte fundamental del grano de cebada
garantiza una calidad constante. Por ese
(Ver figura 1) es el embrión que, bajo
motivo, las cervezas de gran calidad y con
condiciones favorables de temperatura y de
denominación de origen solo se fabrican en
humedad, germina formando raíces y tallo. El
un sitio donde el agua mantiene las
endospermo ocupa la mayor parte del grano
características requeridas.
y constituye la reserva alimenticia de la planta (almidón), la cual será posteriormente la
Lúpulo
fuente de azucares del mosto. Sin embargo, la
Proviene de las flores maduras femeninas
levadura no puede metabolizar este almidón
de la planta de lúpulo. Dota a la cerveza del
ya que posee una estructura formada por Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 3
gusto amargo, agradable y del fino aroma que
a 6 días a temperaturas comprendidas entre
lo caracteriza, interviniendo también en la
18 y 25 °C.
formación y la calidad de espuma. Hay varias
Levadura
maneras de añadir el lúpulo al mosto durante
(Saccharomyces
la cocción, bien añadiendo los frutos secos,
durante
bien preparando unas tabletas con los granos
comprendidas entre 6 y 10 °C.
8
de a
baja
fermentación
carlsbergensis): 10
días
a
Activa
temperaturas
de los frutos secos (más fáciles de transportar
La conversión que realizan las levaduras
de conservar) o bien mediante un extracto
puede representar mediante la ecuación 1.
líquido (jarabe o almíbar). En ocasiones se
Siendo este proceso anaerobio, por lo tanto,
emplean aditivos alternativos al lúpulo
no necesita la presencia de oxígeno.
(hierbas diversas, regaliz, jengibre, cascara de naranja, etc.) que modifican los sabores de la
6 1 6 → 2 5 + 2
cerveza, aunque esta práctica se suele realizar
Glucosa -> etanol + dióxido de carbono
(1)
en cervezas más suaves, como las de trigo.
Comportamiento de las levaduras Levadura
Propagación: hay de dos tipos, una de
Son hongos unicelulares que se producen
propagación directa (a partir de cultivo en
por germinación. Una célula de levadura de
laboratorio) y propagación repetida (una
cerveza
halla
parte del fermento conservado en incubadora
plenamente desarrollada, entre 8 a 14 µm de
permite la multiplicación siguiente, sin volver
diámetro y una masa de materia seca de 40
al cultivo de laboratorio). Con el fin de
pg. La levadura es esencial para el proceso de
proporcionar un cultivo de un volumen
elaboración de cerveza en donde la mayor
suficiente para inocular una producción.
típica
tiene,
cuando
se
parte de las sustancias presentes en el mosto
Fermentación
primaria:
Asegura
las
(azucares) difunden a través de la pared hacia
transformaciones bioquímicas del mosto y la
el interior de la célula. En el interior de la
transformación de los azucares de alcohol.
célula los azucares son transformados en
Fases de latencia: tiene una duración de 24
alcohol y gas carbónico. A su vez se generan
horas donde la levadura no se multiplica pero
otros subproductos que son claves en el
se mantiene activa, el oxígeno se elimina y se
desarrollo del perfil organoléptico (sabor y
agota rápidamente, comienza la absorción de
aroma) de la cerveza. A esta transformación
aminoácidos y péptidos, el porcentaje de
se
nitrógeno en la célula aumenta, las sales
le
conoce
con
el
nombre
de
“fermentación”. Durante la fermentación se
produce espuma que se puede recoger y emplearla
para
una siembra media de 1 g seco/l, se producen
siguiente remesa de cerveza, con lo que el
generalmente 2 divisiones que eleva el
proceso es más rápido. Actualmente se
número de células en suspensión a aprox. 108
emplean dos tipos de levadura:
células/ml debido a la baja tasa de sustancias
de
fermentación
alta
de
Fases de crecimiento y fermentación: Para
la
Levadura
la
minerales se absorben y desciende el pH.
fermentación
(Saccharomyces cerevisiae); Activa durante 4
nitrogenadas asimilables en relación al inóculo.
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 4
Fases de fermentación sin crecimiento: La
succión de gas carbónico con el
multiplicación cesa pero la masa celular
objeto de incrementar su humedad y
continúa creciendo debido a la acumulación
a su vez activar el grano para la
de
están
germinación. En las inmersiones se
prácticamente agotados, el pH se estabiliza,
burbujea aire y en la succión gas
los esteres y alcoholes superiores aparecen al
carbónico se realiza inyección de aire
mismo tiempo que los azucares se agotan
refrigerado
lentamente.
respiración del grano.
glucógeno.
Los
aminoácidos
Fases de floculación: Las levaduras se
-
para
promover
la
Germinación: Se somete el grano en
agrupan en agregados y sedimentan. Son
condiciones
que
promuevan
de
recogidas, controladas y reutilizadas en breve
manera controlada su respiración
tempo para comenzar otra fermentación. Se
(bajas temperaturas y flujo de aire).
llevan a cabo controles de pureza y de
Se hace evidente su transformación
viabilidad del fermento.
física por la formación y desarrollo del
Fermentación secundaria: Se desarrolla
“acróstico” o tallo i ncipiente. Su
durante varias semanas a una temperatura de
objetivo es la síntesis de enzimas
1°C. Se manifiesta por modificaciones sobre el
hidrolíticas
plano
hormonas:
amilolíticas
afinado: desaparición de sustancias con
citolíticas
(citasas,
aroma y sabor desagradable (acetaldehído,
proteolíticas (proteasa).
organoléptico
que
constituye
el
H2S, acetona otros) y la aparición de alcoholes
-
Tostación:
controladas
Se
por
(amilasa), gluxanasas),
somete
el
grano
ésteres como subproducto del metabolismo
germinado al contacto con sire
de
caliente para ajustar su contenido de
los
aminoácidos
que
afectan
positivamente el aroma y sabor de la cerveza.
humedad,
detener
la
etapa
de
germinación, desarrollar el color, PROCESO INDUSTRIAL DE LA ELABORACION DE LA CERVEZA
aroma y sabor de la malta. -
Limpieza y almacenamiento de malta :
Existen 2 etapas que se realizan en plantas
A la malta tostada se le retira el
diferentes: proceso de malteado y proceso
germen y es sometida nuevamente a
cervecero.
limpieza en máquinas tipo zaranda. Antes de su despacho hacia las
PROCESO DE MALTEADO: (Ver figura 2.) -
cervecerías, la malta debe someterse
Recibo y almacenamiento de cebada :
a un periodo de reposo en silo por lo
La cebada es sometida un proceso de
menos durante 3 semanas, con el fin
limpieza física mediante equipos tipo
de estabilizar sus características.
zaranda como un paso previo al proceso de maltaje. -
Remojo: La cebada es sometida a
tanques de inmersiones en agua
PROCESO CERVECERO: (Ver figura 3a. y 3b.) -
Recepción
y
almacenamiento
de
materia prima.
seguidas de etapas de escurrido y Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 5
-
Elaboración del mosto: En la sala de
transforma los azucares del mosto en
cocimiento
las
alcohol y gas carbónico, y constituyen
que
el aroma y sabor de la cerveza. Al final
determinan la identidad de cada
de este proceso se le llama “cerveza
marca, según las materias primas
verde”, llamada así porque aún no ha
seleccionadas y el proceso aplicado.
alcanzado
Molienda, donde se libera el almidón
maduración para su consumo; para
del interior del grano, se realiza
lograrlo se requiere mantener la
suavemente
la
cerveza en tanques con temperaturas
cantidad de finos-harinas un mínimo
bajo cero grados. Por efecto del
de prevenir así la formación de
tiempo y del frio, el sabor y el aroma
sustancias que puedan causar exceso
se refinan y se obtiene un producto
de masa en la mezcla.
más estable.
se
características
definan principales
para
mantener
Procesos en ollas, donde el almidón aportado
por
la
malta
-
es
Filtración,
su
punto
ideal
de
carbonatación
almacenamiento:
es
y
necesario
transformado en azúcar fermentable
estabilizar y otorgar esa apariencia
gracias
limpia y clara a la cerveza. A través del
a
varios
cambios
de
temperatura.
proceso de filtración, se separan las
Filtración, el mosto dulce que
levaduras y otros restos sólidos.
contiene
Durante el proceso, se ajustan las
azúcar
fermentable,
proteínas, aminoácidos vitaminas y
cantidades
del
gas
carbónico,
minerales es separado de la cascar d
proveniente
malta.
producido en la fermentación. Luego
Proceso de cocción, El mosto es
de este procedimiento aparece por
hervido con el fin de esterilizarlo de
fin la cerveza brillante que todos
bacterias que hayan podido aparecer
conocemos.
generalmente
del
durante previos procesos, y durante
-
Recibo y lavado de encases.
el proceso el lúpulo se añade para
-
Llenado y tapado: Se envasa en
darle el amargo y el aroma, y al
botellas de vidrio, latas de aluminio y
mismo tiempo frenar los procesos
barriles de acero inoxidable.
enzimáticos, el tiempo de cocción
-
Pasteurizado: Por ser un producto
varia con el tipo de cerveza a
natural, a la cerveza no se le
elaborar.
adicionan
Sedimentación y enfriamiento, se da
garantizar
entre 15-20 °C para brindar un medio
microbiológica se pasteuriza.
optimo a la levadura para metabolizar
-
preservantes su
y
para
estabilidad
Etiquetado, empacado y paletizado.
los azucares y poder transformados en alcohol. -
Fermentación y maduración: Cuando
el mosto se fermenta la levadura Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 6
Figura 2. Proceso de malteado.
Figura 3a. Proceso cervecero .
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 7
Figura 3b. Proceso cervecero
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 8
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Cervecería de argentina-malta [en línea]. http://www.cervezadeargentina.com ar/articulos/maltas.html [Consultada el 28 de julio de 2014].
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Producción de cerveza [en línea]. Disponible en: http://imb.usal.es/formacion/docenc ia/microbioapli/TEMA2.pdf [consulta: 04 de agosto de 2014] Proceso de elaboración de la cerveza [en línea]. http://www.clubplaneta.com.mx/bar /proceso_de_elaboracion_de_la_cer veza.html [consulta: 04 de agosto de 2014].
Prof. Jesús Manuel Mendoza, Ing. Químico 9
