ingrediente Levaduras cerveceras: Cómo transformar un ingrediente en una herramienta herramienta vital para la mejora de la calidad, productividad, rentabilidad y diferenciación diferenciación productiva productiva
Die iego go Libki Libkind nd Laboratorio de Microbiologia Aplicada y Biotecnología Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente (INIBIOMA), CONICETUNComahue, UNComahue, Bariloche, Argentina.
ingrediente Levaduras cer Levaduras cervecer veceras: as: Cómo transformar un ingrediente en una herramienta herramienta vital para la mejora de la calidad, productividad, rentabilidad y diferenciación diferenciación productiva productiva
Die iego go Libki Libkind nd Laboratorio de Microbiologia Aplicada y Biotecnología Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente (INIBIOMA), CONICETUNComahue, UNComahue, Bariloche, Argentina.
¿Qué es una LEVADURA? Hongo
+
Saprófito, oportunistas, ambientes húmedos
Unicelular
Gemación Reproducción Asexual
Unicelular
(1 célula = 1 individuo) Microscópicos Microscópicos (3-10 µm)
¿Qué significa ser UNICELULAR? Esquema de la estructura interna de una célula de levadura
¿Sencillo?
pH
T°
Muy susceptibles a cambios del ambiente… físico y químico
¿Qué hacen?
Hongos y bacterias DESCOMPONEDORES
Energía Solar
Descomposición de materia orgánica orgánica para… comer y reproducirse
Levaduras
¿Para qué las usamos? Vinos
Sidra Pizza Champagne
Cerveza
Cafe Chocolate Pan Salsa Soja Biocombustibles OTRO OTROS: S: Compuesto s químic q uímic os, vacunas, hormon as, prebióti prebióti cos, etc.
Bebidas destiladas: Whisky, Vodka,
¿Para qué las usamos? Vinos Sidra Pizza Champagne
Cerveza
Cafe Chocolate Pan Salsa Soja Biocombustibles OTRO OTROS: S: Compuesto s químic q uímic os, vacunas, hormon as, prebióti prebióti cos, etc.
Bebidas destiladas: Whisky, Vodka,
Levaduras
1800 especies conocidas (hongos unicelulares) fermentan Solo ~ 20% fermentan
Saccharomyces
(excelentes fermentadoras= hongo del azúcar )
(levaduras DOMESTICADAS Saccharomyces cerevisiaepara (ALE) hacer cervez cerveza) a)
Saccharomyces Saccharomyces pastorianus (LAGER)
Levaduras domesticadas = Adaptadas a las condiciones de fermentación a través de la constante re-utilización y selección por los maestros cerveceros
Levaduras cerveceras
Lager
Ale
DOMESTICACION
Levaduras cerveceras: Cómo transformar un ingrediente en una herramienta herramienta vital para la mejora de la calidad, productividad, rentabilidad y diferenciación productiva
Ingredientes: Agua, Malta, Lúpulo, Levaduras …oxígeno, sales, adjuntos…
«… es el alma de la cerveza» cer veza».. «El cervecero hace el mosto y la levadura la cerveza» cer veza» «…pongo la levadura y la dejo hacer su magia» Expresiones comunes que minimizan el rol del cervecero!
¿Ingrediente? - Participación activa pero transitoria - Ser vivo (unicelular)
Rol transformante
Proceso biotecnológico Necesidades fisiológicas…
Comer y Reproducirse - Se multiplica
Subproducto Subproducto -> Reutilización*
A la levadura no le interesa hacer cerveza
?
¿Ingrediente?
Debe ser manipulada/conducida…
Lager
Ale
Herramienta ¿Quién la maneja?
VOS
¿y entonces? entonces? ¿Levadura cervecera? - Un organismo vivo unicelular del reino de los hongos que se reproduce preferentemente de manera asexual que ha sido domesticado a lo largo del tiempo por el hombre para realizar la transformación biotecnológica del mosto cervecero en un bebida alcohólica que llamamos cerveza. cer veza.
¿Como podemos lograr un mejor manejo de las levaduras cerveceras?
Entendiendo a qué se enfrenta la levadura cuándo la empleamos para hacer cerveza cerveza
¿A qué se enfrenta la levadura? Shock frio
Anaerobiosis Estrés Oxidativo y Osmótico
Estrés nutricional y por etanol
Densidad levaduras d a d i t n a C
Densidad mosto
Temperatura Etanol Oxigeno Tiempo Densidad levaduras
Oxigeno
Etanol
Etapas de la fermentación Shock frio
Anaerobiosis Estrés Oxidativo y Osmótico
Estrés nutricional, por etanol, pH
LAG
EXPONENCIAL
ESTACIONARIA
(<15 hs)
(4hs-4días)
(3-10 días) -Remueve acetaldehído y precursor diacetilo. -Recupera reservas energéticas
d a d i t n a C
Tiempo Densidad levaduras
Oxigeno
Etanol
ingrediente Levaduras cerveceras: Cómo transformar un ingrediente en una herramienta vital para la mejora de la calidad, productividad, rentabilidad y diferenciación diferenciación productiva productiva
¿qué puedo contr controlar olar y cómo? Cepa de levadura levadura
Características Características organolépticas organolépticas deseadas
-Cantidad y calidad de levadura a inocular
+
-Temperatura -Temperatura fermentación Nutrientes mosto -Micronutrientes (vitaminas, Zn, etc.) -Oxígeno
o ñ e p m e s e D
-
Intensidad factor No son los únicos, si no los que se abordaran en el curso. Existen muchos mas
+
Tasa de inoculación ¿Por qué la cantidad de levadur levadura a es importante? im portante? Sub-inoculación
Exceso crecimiento levadura para alcanzar densidad crítica Mayor estrés levadura
INICIO Retraso inicio fermentación (Lag: 24-48 hs)
Contaminación!!
Freno en fermentación
Menor atenuación (azúcares residuales) FINAL
Contaminación!!
Menor retención de espuma Exceso ésteres, alcoholes superiores, diacetilo, comp. azufrados
Baja calidad de d e levadura para re-utilización (Células estresadas!)
Tasa de inoculación ¿Por qué la cantidad de levadur levadura a es importante? Sobre-inoculación Fermentaciones Fermentaciones muy rápidas y violentas INICIO
Autolisis por muerte de levaduras levaduras
Bajos esteres FINAL
Falta de cuerpo Aromas y sabores por autolisis levadura (goma, sulfuro)
Baja calidad de d e levadura para re-utilización (Células Viejas!)
Tasa de inoculación ¿Por qué la cantidad de levadur levadura a es importante? Inoculación apropiada Fermentaciones Fermentaciones eficientes eficientes y rápidas rápidas (Lag <12 hs) INICIO
Unas pocas duplicaciones (2-4 divisiones) Menor estrés levadura
Cervezas de alta calidad FINAL
Aromas y sabores deseados
Alta calidad levadura para re-utilización re-utilización (jóvenes ( jóvenes y no estresadas)
TASAS INOCULACION Cantidades sugeridas de levaduras para inoculación ALE:
18-19 °C
Célul Célul as a inocu lar = 0, 0,75 75 millo nes de células c élulas** x mL mosto x grados Plato Plato mos to LAGER: 10-12 °C
0,75 x 106
Célul Célul as a inocu lar = 1, 1,5 5 mill ones de célul as as** x mL mosto x grados Plato Plato mos to 1,5 x 106 levadura. Valores recomendados a la hora de re-utilizar de re-utilizar levadura. En el caso de utilizar startes frescos obtenidos apropiadamente, los valores recomendados pueden reducirse a la mitad. Efecto Temperatura Valores de referencia!!!
12° Plato = 1.048
¿Cuánta levadura tengo? Comparación de métodos para evaluar cantidad de levadura Método
Inversión
Tiempo
Contras
Ventajas
Placa de cultivo (UFC)
Media (Lab)
>24hs
Esterilidad, personal entrenado.
Cuento Vivas
Cámara Neubauer
Media (
30 min
Requiere entrenamiento
Tinciones vitales
Turbidez
Alta
30 min
Calibrar, partículas no levadura
Simple
Muy alta
<10 min
No diferencia viables, gemas ni flóculos.
Preciso
)
(espectrofotometría)
Automáticos Coulter counter Citómetro de flujo
Rango de inversión necesario: 2.500-6.000$
Control Calidad Levadur Levadura a La calidad de la levadura también es importante No alcanza solo con tener el número de levaduras levaduras apropiado 1) Vivas (Viabilidad) 2) Vitales (Vitalidad)
Viabilidad vs. Vitalidad % Levaduras vivas
Tinción vital
Condición fisiológica de las Levaduras vivas
!No existe método estándar!
ej. Test Test poder de acidificación
ó
Tinción Vital – Azul metileno Reacción en Célula viva
Célula Viva
Azul de metileno (Azul)
Leuco-metileno (Incoloro)
Tinción Vital – Azul metileno Reacción en Célula Muerta Célula Muerta
Azul de metileno (Azul)
Azul de metileno (Azul)
Ventajas adicionales del uso Microscopio
Células saludables
Células viejas
Permite evaluar estado estado de la levadura a partir de su forma y de la proporción células en gemación
Ventajas adicionales del uso Microscopio
Precipitado frio
Cristal Oxalato de calcio
Microscopio permite determinar causas turbidez
producto producto terminado…
Curso teórico-práctico teórico-práctico de microscopia y recuento para productores de cerveza cer veza INIBIOMA (CONICET – UNComahue), Marzo 2013, San Carlos de Bariloche
34 productores capacitados 7 productores productores equipados 4 en implementación implementación
Temperaturas de fermentación ¿Cuál es la temperatura óptima?
Temperaturas óptimas de fermentación ferment ación para elaboración de cerveza
Temperaturas óptimas de fermentación:
Levadura Levadura Ale: ~32°C
Levadura Levadura Ale: 18-20°C
Levadura Levadura Lager: ~ 27°C
Levadura Levadura Lager: ~ 10°C
Recomendaciones generales generales (con inoculación apropiada): Temp. Inoculación
a r u t a r e -1 o 2°C p m e T
Tipo de levadura levadura Estilo de cerveza buscado Flavor buscado
Temp. fermentación
Crecimiento celular moderado Mejor contribución al Flavor de de la cerveza
Enfriado Temp. maduración (1-2°C)
Acondicionamiento
Nutrientes del mosto Un mosto «pura malta» debería proveer todos los nutrientes necesarios para la fermentación excepto: 1) ZINC División celular Co-factor enzimas responsables producción alcohol
Aditivos nutricionales para levaduras:
Fuente balanceada de nitrógeno, minerales (Zn) y vitaminas.
Alternativa: -Agregado de 0,2-0,3 ppm Zinc (ZnCl2 o ZnSO4). - 0,02% de extracto de levadura
Nutrientes del mosto Un mosto «pura malta» debería proveer todos los nutrientes necesarios para la fermentación excepto: 1) Oxígeno (O2) Las levaduras no son organismos estrictamente anaerobios, necesitan oxigeno para reproducirse. El oxígeno es fundamental para la síntesis de ácidos grasos y ergosterol, compuestos indispensables para la constitución de membranas celulares adecuadas (estrés).
Valores deseables de Oxígeno Disuelto: 8-10 ppm (solo al inicio!)
Exterior
Fundamental para asegurar una buena calidad de levadura para reutilizar Es muy difícil alcanzarlo sin oxígeno Puro
Interior
ingrediente Levaduras cerveceras: Cómo transformar un ingrediente en una herramienta vital para la mejora de la calidad, productividad, rentabilidad y diferenciación diferenciación productiva productiva
Factores de Control: Cepa de levadura levadura
Características Características organolépticas deseadas
-Cantidad y calidad de levadura a inocular -Temperatura fermentación Nutrientes mosto -Micronutrientes (vitaminas, Zn, etc.) -Oxígeno
LEVADURAS CERVECERAS ¿de dónde las obtengo?
Fuentes de levadura:
Levadura re-utilizada
Laboratorio especializado
-Propia -Otra cervecería
Levadura seca
Levadura Levadura liquida
Producción levadur levadura a seca Propagacion de levadura 16
7 Molasses Feed
14 12 10
] x i r 8 B [ r a c6 ú z A4
Azúcar
Alcohol Levadura
2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
Tiempo de propagacion (Horas)
32
] v % 5 [ l o n a 4 t E ; ] o 3 c e s o 2 s e p % 1 [ v 6 /
34
36
38
40
a r u 0 d a v e L
• Propagación en lote (Batch) – Todos los nutrientes al inicio – Se produce alcohol y poca levadura
• Propagación en lote alimentado (Fed Batch) – Se agregan nutrientes a medida que se consumen Propagación ación aeróbica => se reduce alcohol y se produce mucha levadura – Propag Aireación: síntesis PUFAs y ergosterol, nitrógeno limitante: Trealosa (estres)
Pasos de rehidratación (1) (Levadura (Levadura Ale)
• Esparcir la levadura en la superficie de agua limpia y esterilizada a 30-35°C (Ale), 20-25°C (Lager) • No mezclar !!! • Dejar reposar 15 Min. sin mover a 30 – 35 C (tapado) °
• La presencia/ausencia de espuma no es indicador de vitalidad • Sanitizar todos los elementos que entren en contacto con el agua o la levadura con alcohol 70% y exponer lo menos posible al aire.
Pasos de rehidratación (2) (Levadura (Levadura Ale) • Después de 15 Min. mezclar gentilmente hasta que la levadura esté en suspension • Dejar reposar 5 min. • Atemperar gradualmente, cada 5 min agregando alicuotas de mosto, evitando los cambios de temperatura mayores a 7°C. • Sanitizar todos los elementos que entren en contacto con el agua o la levadura con alcohol 70% y exponer lo menos posible al aire.
Pasos de rehidratación (3) (Levadura (Levadura Ale)
• Una vez atemperado inocular inmediatamente • Tiempo total proceso: 30- 60 min • Aireación del necesaria*
mosto
• Tasa de inoculación:
0,8 - 1 g/L (Ale) el doble para p ara Lagers
no
es
Efecto de usar la mitad de la levadura seca sugerida Levadura Ale - Rehidratada
14
20C 1g/l .
15C 1g/l
10C 1g/l
20C 0.5g/l
15C 0.5g/l
10C 0.5g/l
12
Retrasos de al menos 24 hs Retrasos para alcanzar atenuación
] 10 o t a l P º [8 d a d e v6 a r G
A > gravedad > diferencias
4
2
0 0
24
48
72
96
120
144
168
192
Tiempo Tiempo [h]
216
240
264
288
312
336
Fuentes de levadura:
Levadura re-utilizada
Laboratorio especializado
-Propia -Otra cervecería
Levadura seca
Levadura Levadura liquida
Re-utilización de levaduras
pH
Alcohol
Colectar lo antes posible… -Atenuación deseada -Remoción de acetaldehído y precursores diacetilo
Presión
Nutrientes
Inicio de enfriado Para uso inmediato: Antes de llegar a los 10-12°C Para almacenado en frio: Cosechar al 1er - 2do día
Control de temperatura en el cono (independiente!) Levadura = aislante
Baja floculación, posibles mutantes respiratorias Floculación y atenuación promedio Baja atenuación, atenuación, alta floculación, células muertas Trub y restos lúpulo
Estratificación
Re-utilización de levaduras ¿Cuántas veces?: 3-5 (8-10)
Mosto Oxigeno Nutrientes
Airlock o equivalente
Inoculación ¿Cuánto?
Valor referencia: 0,7-1 Kg cada 100 lts Alcohol 70% Z
Re-Limpio y re-Sanitizado Almacenado en frio (1-2°C) El lavado acido debe considerarse considerarse como ultima recurso,
1 semana
Resumiendo….
Mosto Proceso Biotecnológico
Cerveza Levaduras cerveceras
¡Tomemos ¡T omemos control!
Herramientas Herramientas biológicas
…
Levaduras
Maestro cervecero
Manipulación y control adecuados
Estandarización Estandarización del proceso, repetitividad
Calidad
Calidad constante Previsibilidad, Anticipación a problemas
Beneficios: Reducción de off-flavors Reducción de tiempos de fermentación Reducción de contaminaciones Aumento estabilidad producto
Aparece el arte! Productividad y rentabilidad
Algunas Conclusiones: Las levaduras cerveceras por su naturaleza unicelular y por las condiciones de fermentación sufren múltiples tipos de estrés que generan la síntesis de productos secundarios indeseables. La reducción del estrés de las levaduras a través de una correcta manipulación y control del proceso es fundamental para lograr cervezas de calidad... entre muchas otras cosas!. Estrés LEVADURA
ESTRES
Felicidad CONSUMIDOR
FELICIDAD
Aplicable a todo ser vivo…. también a las LEVADURAS. LEVADURAS.
Felicidad CERVECERO
2do Encuentro BPM – PROCAL II INIBIOMA (CONICET – UNComahue)
