Fabricación de cerveza y estudio de parámetros que influyen en la fermentación alcohólica Saccharomyces por Cerevisiae sobre mosto de malta de cebada
Cristina Pérez Diez 1
INDICE 1) Introducción……...………………………………………………………....……….. 3 2) Desarrollo de la investigación 2.1 Objetivos………………………………………………………………...….....… 3 2.2 Hipótesis………………………………………………………………...…..…... 4 2.3 Materias primas ……………………………………………………….…..…… 4 2.3.1 Cebada 2.3.2 Extracto de malta 2.3.3 Agua 2.3.4 Levadura 2.4 Parámetros que influyen en la fermentación…………………………………… 5 2.2.1 Grado alcohólico 2.2.2 Temperatura 2.2.3 Densidad 2.2.4 pH 2.2.5 Tiempo de maduración 2.2.6 Recuento del número de levaduras 2.5 Elaboración de cerveza casera ………...…………………………………………7 3) Resultados 3.1 Estudio de los factores que influyen en la fermentación……….…...…....... fermentación……….…...…....... 10 3.2 ¿Cuáles son los parámetros óptimos de la fermentación? ……………...…. 13 3.3 Recuento del número de levaduras ………………………………...……… 15 3.4 Grado alcohólico ……………………………………..…………………..…16 3.5 Cata …………………………………………………………………………17 4) Conclusiones...……………………………………………………………….……..19 5) Bibliografía………………………………………………………….…………….. 20
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1. INTRODUCCIÓN En el proceso de elaboración de cualquier producto, los aspectos más importantes son garantizar una excelente calidad del mismo por medio de un riguroso control, utilizar una buena materia prima y realizar un óptimo proceso de fabricación. fabricación. La cerveza es una bebida resultante de la fermentación mediante levaduras del mosto procedente de la malta de cebada, aromatizada posteriormente con lúpulos. Según la mitología egipcia Osiris, dios de la agricultura, enseñó a la humanidad el arte de fabricar cerveza. En España, un país tradicionalmente vinícola, la cerveza fue introducida por Carlos V. Con la instalación de una pequeña fábrica de esta bebida en el monasterio de Yuste (Cáceres) en el siglo XVI, el consumo de cerveza en la península evoluciona lento y positivamente, apareciendo en 1900 las grandes compañías cerveceras españolas. En la actualidad, casi todos los países industrializados de Asia, América y Europa tienen industrias cerveceras, siendo los principales países productores de esta bebida Estados Unidos, que concentra el 20% de la producción, Alemania el 10% y China el 9%. La cerveza, además de ser un refresco, constituye un alimento y una medicina natural porque posee un alto contenido en vitaminas, sales minerales, proteínas, fibras y carbohidratos. Por ello, por ser ser una de las las bebidas más más consumidas consumidas en España España y porque sus materias primas surgen de nuestros campos y ríos, voy a dedicar mi trabajo a esta vieja bebida, investigando parámetros que influyen en su elaboración. Con éste fin, empezaré a trabajar en la producción de tan preciada bebida. 2. DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
2.1 Objetivos Los objetivos de éste trabajo son: 1) Conocer los ingredientes y el proceso de elaboración de la cerveza. 2) Elaborar cerveza a partir de extracto de malta de cebada. 3) Analizar parámetros que influyen en la fermentación de cerveza y señalar cuales son los valores óptimos para que el proceso se lleve a cabo de forma más eficaz. Esto parámetros son: pH. Grado alcohólico. Tiempo de maduración. Temperatura. CO2. Número de levaduras. Densidad. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
5) Analizar las características organolépticas de la cerveza elaborada (aroma, sabor, cantidad de CO 2) previa cata de dicha bebida.
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2.2 Hipótesis -
-
-
Según vaya transcurriendo la fermentación, la densidad disminuirá porque el azúcar de la malta se transformará en alcohol. A medida que se lleve a cabo la fermentación de la cerveza, el medio se volverá cada vez más ácido por los radicales libres del alcohol y por el aumento de CO 2 producido. Según esto, la fermentación será más rápida y eficaz en un medio ácido que en un medio básico. Se espera que el rango óptimo de fermentación de la cerveza se produzca en un intervalo de temperaturas adecuado adecuado que oscile entre los 18-21 º C. El número de levaduras presente en el fermentador ira variando con el tiempo, esperándose una tendencia de crecimiento típica de curvas microbianas: con tendencia al aumento exponencial en su primera fase, seguida de una fase estacionaria en meseta y finalmente una disminución por lisis. Es de esperar que la acción combinada de temperaturas altas y acidez alta permita que la fermentación sea más rápida y eficaz. El sabor característico de la cerveza dependerá además del tipo de malta usado, de la variación de los parámetros estudiados.
2.3 Materias primas para la elaboración de la cerveza 2.3.1 Cebada Es el cereal más empleado en la elaboración de la cerveza 1. Esta planta de espigas formadas por espiguillas uniformes y grano aguzado en los extremos, tiene un porcentaje de entre un 60 % - 65 % de almidón que le confiere a la cerveza un sabor suave y dulce. NOMBRE CIENTÍFICO: Hordeum CIENTÍFICO: Hordeum vulgare2 FAMILIA: L. POACEAE NOMBRE COMÚN: Cebada TIPO DE CEBADA UTILIZADA: Blanche
2.3.2 Extracto de malta La malta de cebada es el componente básico de la cerveza. Es la cebada que ha germinado y ha sido tostada en un proceso que suele denominarse malteado, mediante el cual se consigue que el almidón soluble del cereal se transforme en azúcares y en sustancias solubles y fermentables.
Fig. 1 Extracto de malta de cebada
Para esta investigación se utilizó extracto de malta (fig. 1) con el fin de que la elaboración de la cerveza fuera menos costosa 3. Se utilizó una lata de extracto de malta 1
En mi comarca, Castilla y León, la superficie dedicada al cultivo de cebada se sitúa por encima de los 1.300.00 Has y de ellas, una gran parte se dedica a cebada cervecera- maltera. 2 La cebada monocotiledónea anual perteneciente a la familia de las gramíneas, está representada por dos especies cultivadas. La cebada de dos carreras corresponde a la especia Hordeum distichon, distichon, que se emplea para la obtención de cerveza; la de seis carreras a la especie Hordeum hexastichon que se utiliza básicamente como forraje para la alimentación alimentación animal; y la cebada irregular a la especie Hordeum especie Hordeum irregulare. irregulare. Ambas especies pueden agruparse bajo el nombre único de Hordeum de Hordeum vulgare L. Spp vulgare
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de la marca George Bitter para elaborar 23 litros de cerveza. Este extracto es simplemente la malta ya cocida con el lúpulo 4 a la que se ha quitado agua por medio de evaporación y tiene consistencia de syrup. Simplemente hay que añadirle agua y cocerla durante unos minutos para devolverla a su estado original . Se va a elaborar una Brown Ale, una especialidad del nordeste de Inglaterra. Es una cerveza de color oscura, afrutada y dulce al paladar, que en general es fuerte, con sabor a malta y con un color tostado que va de ámbar suave a castaño fuerte. 2.3.3 Agua El agua es un elemento básico en la elaboración de la cerveza que influye en su sabor. Contiene minerales y sales en diferentes proporciones dependiendo del lugar del que se obtiene. El agua viene a suponer el 90 % de la cerveza y debe ser bacteriológicamente limpia y químicamente lo más pura posible. Para la elaboración de esta bebida, se obtendrá el agua de la red local que en mi ciudad procede del río Arlanzón. Como esta agua es apta para beber también será apropiada para hacer cerveza y no necesitará ningún tipo de tratamiento. tratamiento. 2.3.4 Levadura La levadura es un hongo unicelular de 5 a 10 micras que se encarga de transformar el azúcar del mosto en alcohol por fermentación alcohólica. Presenta gran cantidad de vitaminas, en especial, las pertenecientes al complejo B. Para la elaboración de esta cerveza se han utilizado levaduras de alta fermentación de la especie Sachccaromyces Cerevisiae, Cerevisiae , que se activan de 4 a 6 días a temperaturas comprendidas entre entre 18 y 25 º C.
2.4 Parámetros que influyen en la fermentación alcohólica Para seguir la fermentación, se controlaron una serie de parámetros. Se describen a continuación los métodos para el estudio de los mismos. 2.4.1 Grado alcohólico Se utilizará un equipo de destilación para medir el grado alcohólico de la cerveza elaborada. 2.4.2 Temperatura Para medir el calor relativo de las distintas muestras se utilizará un termómetro de mercurio. 2.4.3 Densidad Es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. Esta medida permite calcular el contenido alcohólico que va a tener la cerveza y sirve para determinar si la fermentación 3
Si no hubiese utilizado este extracto tendría que haber llevado a cabo una serie de complejos procesos: seleccionar la cebada apta para la elaboración de cerveza, germinar el cereal, moler la malta, tratar ésta disolución de sólidos en el agua y seleccionar el lúpulo para obtener el amargor deseado, entre otros. 4 Lúpulo: planta trepadora perteneciente a la familia de los cannabis que comenzó a usarse en la fabricación de cerveza porque la lupulina (polvo amarillo que se obtiene del fruto cónico del lúpulo) las conservaba mejor y las comunicaba un amargor característico.
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ha terminado5. Para ello se introduce primeramente un densímetro, que sirve para medir la densidad original de la cerveza de forma directa, en una probeta que contiene 100 mililitros de la muestra a medir (fig. 2). 2). Seguidamente se lee la escala del densímetro que compara la densidad 6 a determinar del líquido con la del agua. Fig.2 Medición de la densidad 2.4.4 pH Es el término que indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. El conocimiento de la acidez de un medio es muy importante porque muchas reacciones químicas sólo se llevan a cabo a ciertos intervalos de pH. Para medir este parámetro de la forma más precisa utilicé un pH-metro previamente calibrado.
2.4.5 Tiempo de maduración Es el tiempo que transcurre desde que la fermentación comienza comienza hasta que termina. 2.4.6 Número de Levaduras El recuento de levaduras del mosto se lleva a cabo con un recuento microscópico, que brindará información adicional sobre el tamaño y la morfología de los objetos contados, utilizando una cámara Thoma (fig. 3) con un volumen de 0,00025 mm3. Procedimiento del recuento de levaduras - Se toma una muestra del mosto del cubo fermentador con ayuda de una pipeta Se escogen 6 cuadraditos al azar de la rejilla 20x20 y se cuenta el número de levaduras que hay en cada uno. - Se multiplica el número de cuadrados contados 7 por 20, que es el volumen del cuadrado, para obtener el número de levaduras.
Fig. 3 Cámara de recuento de Thoma
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Los valores normales de densidad alcanzados después de la fermentación y que nos indican la finalización del proceso oscilan entre 1005 – 1010. 6 La unidad en que se expresará este parámetro es Original Gravity OG, medida inglesa que se expresa a partir de 1000.
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2.5 Elaboración de cerveza casera -PRODUCTOS NECESARIOS - Extracto de malta - Levadura - Vinagre - NaOH - INSTRUMENTOS NECESARIOS: - Cubo de fermentación con tapa: es de polietileno de alta densidad específico para alimentación. Posee un grifo que facilitará transvasar transvasar el líquido. - Válvula de fermentación: indica como evoluciona la fermentación. La válvula permite que el CO2 salga del recipiente e impide que el aire entre en contacto con el mosto para no alterar el sabor final de la cerveza - Termómetro - Densímetro - Olla de esmalte - Vaso de cristal - Cuchara - Espátula - Matraces Erlenmeyer - Bureta - PROCEDIMIENTO 1º- Desinfección8: Fue la parte más sencilla y la más importante de todo el proceso. Una buena desinfección asegura no tener problemas durante la elaboración de la cerveza. Para ello se añadieron 8 cucharaditas del polvo esterilizador esterilizador Bruclean Bruclean 9 a 20 litros de agua. agua. Con esta solución se desinfectaron todos los utensilios necesarios para el experimento. 2º- Rehidratación de la levadura: Seguidamente Seguidamente se preparó la levadura a utilizar. Como se adquirió en forma de polvo se tuvo que rehidratar. Para ello, se hirvieron 20 cl. de agua. Cuando la temperatura del agua fue de 38 º C, se espolvoreó la levadura en ella. Tras 20 minutos, la levadura, que nunca llegó a disolverse en el agua porque quedaba en suspensión, entró en actividad apreciándose un burbujeo. 3º- Cocción de la malta: Se hirvieron 9 litros de agua al mismo tiempo en tres ollas de esmalte 10 de mediana capacidad. Mientras el agua hervía, introduje las latas de malta en la pila del fregadero
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La desinfección consiste en destruir los microorganismos patógenos o evitar su desarrollo, mediante métodos físicos o químicos pero no aseguran la esterilidad total porque no destruyen las esporas bacterianas. 9 Es un producto esterilizador que se utiliza en las fábricas de cerveza y que se aclara de forma muy fácil. 10 Se utilizaron ollas de esmalte para no modificar el sabor de la cerveza.
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con agua caliente durante 15 minutos, para hacer más manejable su contenido, que como se dijo anteriormente, tiene consistencia de syrup. Cuando el agua rompió a hervir, se abrieron las latas de malta y se mezcló el extracto con el agua. Se removió la mezcla con ayuda de una batidora hasta que estuvo totalmente disuelta y finalmente se dejó que la mezcla hirviese a fuego lento durante 15 minutos sin dejar de remover para evitar que el mosto se pegara al fondo de las ollas.(fig.4) ollas.(fig.4) F ig. 4 Cocción de la malta
4º- Enfriar el mosto Primero se vertieron 10 litros de agua fría en el cubo de fermentación previamente desinfectado. Luego se introdujeron introdujero n las ollas que contenían el mosto en un congelador para que se enfriaran rápidamente. Cuando el mosto estuvo lo suficientemente frío se transvasó al fermentador volcándolo con cierta altura para que estuviese bien oxigenado. Finalmente, se completó el cubo fermentador con agua templada hasta la marca de los 23 litros. 5º- Inicio de la fermentación La temperatura inicial de esta mezcla del fermentador era de 28º C. Cuando bajó a los 21º C, se añadió la levadura prehidratada y se removió la mezcla con una espátula durante 10 minutos para que la levadura pudiera actuar correctamente. Se puso la tapa al cubo de fermentación, se introdujo la junta en el agujero de la tapa y en ésta la válvula de fermentación en la que se vertió un poco de agua con una pizca de lejía hasta la mitad. Finalmente se tapó la válvula con un tapón sin apretar (fig.5). Dejé el fermentador en un lugar seguro en el laboratorio a una temperatura que oscilaba entre 18º C-20º C . Fig. 5 Tanque de fermentación
Con el propósito de comprobar cuales son los parámetros óptimos en la fabricación de cerveza, modifiqué dos factores: la temperatura y el pH. Para ello se prepararon 6 matraces con distintas muestras (fig. 7). Se utilizaron matraces de 250 ml. (fig. 6) con el fin de simular el tanque fermentador a pequeña escala.
Fig.6 Matraces de 250 ml. utilizados
Fig. 7 Preparación de distintas muestras de mosto
8
Estas son las muestras preparadas: -
Muestra 1: Introduje en una cámara a 37º C aproximadamente11 una muestra de mosto para mantenerla a una temperatura constante alta (fig. 8)
-
Muestra 2: Introduje en el frigorífico a 4º C aproximadamente12 otra de las las muestras muestras de mosto mosto para mantenerla a una temperatura constante baja.
-
Muestra 3: Para acidificar el medio de otra muestra se utilizó vinagre, un ácido débil que no dañara a las levaduras. g vinagre 1l vinagre 60 ml de vinagre . 1,018 . = 0,061 g vinagre l vinagre 100 ml vinagre 0,061 g vinagre = 0,24 g / l es la concentrac ión de vinagre añadida 0,250 l disolución
-
Muestra 4: Para basificar la muestra de mosto añadí bicarbonato (Na H CO 3) 1mol bicarbonat o 5 g bicarbonat o. = 0,06 moles soluto 84 g bicarbonat o 0,06 moles de soluto = 0,24 M es la concentrac ión de bicarbonto añadido 0,050 l disolución
-
Muestra 5: Está a una temperatura constante alta y el medio es ácido 13. (fig.8)
-
Muestra 6: Testigo
6º. Fermentación La fermentación es el proceso más importante de la elaboración de la cerveza y permite obtener a partir de los azúcares contenidos en el cereal, en este caso la cebada, la obtención de cerveza auténtica con alcohol y CO 2 Esto se consigue a partir de una serie de reacciones que promueven las levaduras, resultado de las cuales el azúcar se convierte en etanol produciéndose un desprendimiento desprendimiento de CO 2: Glucolisis C 6 H 12O6 → 2 CH 3 − C = O − COO → 2CH 3 − CH 2OH + 2CO2 Tras 12 horas después de haber añadido la levadura, el mosto del fermentador comenzó el proceso de fermentación. Esto se notó porque apareció una capa de espuma en la parte superior del mosto y la válvula empezó a burbujear. −
11
En el apartado de resultados se comprobará como varía la temperatura de esta muestra. En el apartado de resultados se comprobará cómo varía la temperatura de esta muestra. 13 La concentración de vinagre es de 0,24 g/l. 12
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3. RESULTADOS La exposición de los resultados se va a realizar con representaciones gráficas. Las tablas de los resultados obtenidos se adjuntan en el trabajo como material complementario.
3.1 Estudio de los parámetros que influyen en la fermentación INFLUENCIA DE LA DENSIDAD Se muestra una gráfica (fig. 9) que representa cómo la densidad de todas las muestras preparadas varía con el transcurso de la fermentación:
Variación Densidad / Tiempo distintas muestras 1050 1040 d 1030 a d 1020 i s n 1010 e D 1000 990 980
Matraz 1 Matraz 2 Matraz 3 Matraz 4 Matraz 5 1 2 5 6 7 8 10 11 11 13 13 14 14 18 18 20 20 21 21 23 23 25 25 Tiempo (días de maduración) Fig. 9 Variación de la densidad en las diferentes muestras del Experimento
La Muestra del Fermentador (fig.10), Testigo y Muestra 1 alcanzan una medida estable del densímetro de 1010, 1008 y 1006 respectivamente. Estos valores de densidad alcanzados indican el fin de la fermentación. Por otro lado, las densidades logradas después de 27 días para el resto de las muestras corresponden a valores muy altos que, junto con la medida inestable del densímetro, indican que la fermentación no ha finalizado. Esto ocurre en las muestras 2 , 3 , 5, 4 (fig. 11), con densidades finales de 1020,1022, 1020 y 1018 respectivamente. Variación de la densidad/ tiempo MUESTRA MUEST RA 4 Variación de la densidad / tiempoFERMENTADOR 1040 d a 1030 d i s 1020 n e D1010 1000
1050
d 1040 a d 1030 i s n 1020 e D1010
1000
1 2 5 6 7 8 9 10 11 11 12 12 13 13 14 14 18 18 20 20 21 21 23 23 25 25 Tiempo (día de fermentación)
Fig. 10 Densidad FERMENTADOR
1
5
7 1 0
3 1
8 1
2 1
5 2
Tiempo(día de fermentación)
Fig. 11 Densidad MUESTRA 4
10
INFLUENCIA DEL CO 2
Variación de dióxido de car bono / tiempo 70 60 50 40 30 20 10 0
MATRAZ 1 MATRAZ 2 MATRAZ 3 MATRAZ 4 MATRAZ 5 TESTIGO 1
2
5
6
7
8
10 11 13 14 18 20 21 23 25
Fig. 12 Variación de CO2 respecto al tiempo en todas las muestras 2º Experimento
En las fermentaciones fermentaciones producidas, producidas, excepto en la Muestra 3, se produce produce CO 2 (fig. 12) En la Muestra 4 es donde mayor cantidad de CO 2 se desprende (64,9 ml). A continuación se representa la cantidad de C O 2 producida en función de la variación de la densidad de las distintas muestras: Variación CO2 / Densidad Muestra 2
Variación CO2 / Densidad Muestra 1 40 30 2 O20 C 10 0
2 O C
0 3 0 1
6 1 0 1
8 0 0 1
8 0 0 1
6 0 0 1
6 0 0 1
6 0 0 1
6 0 0 1
4 3 2 1 0 -1 0
8 2 6 2 6 2 6 2 2 2 2 2 0 3 0 2 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1
Densidad
Densidad
Fig. 13 Variación CO2 / Densidad Muestra 1
Fig. 14 Variación CO2 / Densidad Muestra 2
Varia ción CO2 / Densidad Densidad Mues M uestra tra 3 0,8 0,6 2 0,4 O C 0,2 0 -0,2 0
6 2 6 2 4 2 4 2 4 2 4 2 2 3 0 2 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1
Densidad
Fig. 15 Variación CO2 / Densidad Muestra 3
Variación CO2 / Densidad Muestra 4 80 60 2 40 O C 20 0 -20 3 0 0 1
8 3 8 2 8 2 6 2 2 2 0 1 8 3 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
Densidad
Fig. 16 Variación CO2 / Densidad Muestra 4
11
Variación Variación CO2 / De De nsidad Mue stra 5 25 20 2 15 O C 10 5 0
Variación CO2 / Densidad Testigo 60 50 2 40 O30 C 20 10 0
0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 2 0 3 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
0 3 0 1
0 3 0 1
8 2 0 1
0 1 0 1
8 0 0 1
8 0 0 1
8 0 0 1
8 0 0 1
Densidad
Densidad
Fig. 17 Variación CO2 / Densidad Muestra 5
Fig. 18 Variación CO2 / Densidad Testigo
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Es un factor muy importante que hay que cont rolar tanto en la fermentación como en resto de de los procesos de la la fabricaci fabricación ón de cerveza cerveza.. Se muestra muestra una tabla tabla y una gráfic gráficaa en donde se recoge la variación de la temperatura a lo largo de la elaboración de la bebida: ( fig. 19 y 20) Temperatura del mosto (º C)
Proceso de la elaboración de cerveza
28
Transvase del mosto al cubo de fermentación que contiene agua fría Se añade la levadura al mosto Fermentación Maduración
23 18 – 24 (constante) 22
Fig. 19Tabla Variación de la temperatura a lo largo del proceso de elaboración de la cerveza
Variación temperatura / proceso de elaboración de la cerveza 30 25 20 Temperatura (º C) 15 10 5 0 Transvase
Levaduras
Fermentación
M aduración
Fig. 20 Gráfica Variación de la temperatura a lo largo del proceso de elaboración de la cerveza
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3.2 ¿Cuáles son los parámetros óptimos para la fermentación de cerveza? INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y DE LA DENS IDAD COMPARACIÓN ENTRE LAS MUESTRAS 1, 2 y TESTIGO
En la Muestra Muestra 1, cuya temperatura temperatura media media es de 34,28º C, la fermentación se lleva a cabo con la mayor rapidez finalizando en 12 días y alcanzando una densidad final constante de 1006. La Muestra 2 (fig.21) tiene una densidad final de 1020 tr as 27 días de fermentación, un valor muy alto que indica que la fermentación todavía no ha term inado. En el caso del Testigo (fig.22), (fig.22), que estuvo a una temperatura media de 16,15º C, el proceso finalizó unos días después que en la Muestra 1, siendo la medida de densidad densidad (1008) constant e. Variaición Variaición Densidad/ De nsidad/ Temperatura TESTIGO
Variaición Densidad/Temperatura MUESTRA 2
1040
d 1030 a d 1020 i s n 1010 e D 1000
1035 d 1030 a d i s 1025 n e D1020
990
1 2
5 1
7 1
6 1
7 1
5 1
6 1
5 1
1015
Tem Te m peratura (ºC)
2
1
7
7
6
5
Temperatura ( ºC)
Fig.22 Vari Variac ació iónn de la dens densid idad ad /T ª TEST TESTIG IGO O Fig.21 Variación de la densidad /T ª MUESTRA 2 COMPARACIÓN ENTRE LAS MUESTRAS DEL TESTIGO Y DEL FERMENTADOR
La temperatura en ambas muestras no es constante. La disminución de temperatura se debe a la falta de calefacción durante los fines de semana en el laboratorio y sólo hace que la fermentación tarde más en producirse. La fermentación fermentación alcohólica alcohólica se lleva a cabo con mayor mayor rapidez en el el Testigo (la densidad final es 1006) (fig. 22) que en el Fermentador (alcanza una densidad final de 1010 días después que la muestra del Testigo) ( fig. ( fig. 23) debido a que la capacidad del tanque es mayor que la de los matraces y pierde más calor. Variación Densidad / Temperatura FERMENTADOR 1040 d 1030 a d i s 1020 n e 1010 D
1000 2 1
6 1
6 1
8 1
8 1
1 4
6 1
5 1
Temperatura
Fig. 23 Variación de la densidad densidad / T ª FERMENTADOR FERMENTADOR
13
INFLUENCIA DEL pH DEL MEDIO Y DE LA DENSIDAD COMPARACIÓN ENTRE ENTRE LAS MUESTRAS 3, 4 y TESTIGO
La fermentación se produce más rápidamente cuando el medio es básico (la densidad f inal tras 27 días es de 1018) (fig.24 Muestra 3) que cuando se acidifica (fig. 25 Muestra 4) (la densidad final tras 27 días es de 1022) El valor de densidad alcanzado por la Muestra 3 (1022) es muy alto comparado con el valor alcanzado tras la fermentación del Testigo (densidad final 1008) (fig.26), (fig.26), que se lleva a cabo también en medio ácido pero a pH mayor Variaición pH / Densidad MUESTRA 3
Variaición pH / Densidad MATRAZ 4 8 6 H p
4 2
3,2 3 H 2,8 p 2,6 2,4 0 1 6 0 8 0 8 0 6 0 6 0 6 0 6 3 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
0 0 8 8 8 2 0 8 8 3 3 3 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Densidad
Densidad
Fig. 24 Variación pH / densidad MUESTRA 3 Fig. 25 Variación pH / densidad MUESTRA 4
Variaición pH / Densidad TESTIGO
H p
6 5 4 3 2 1 0 0 0 8 0 8 8 8 8 3 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
Densidad
Fig.26 Variación pH / densidad TESTIGO
IN FLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y DEL pH DEL MEDIO La Muestra 5 alcanzó una densidad de 1020 tras 27 días de ferm entación, lo que indica que el proceso todav ía no ha finalizado. A pesar de que el aumento de temperatura acelera el proc eso, una acidificación del medio lo imposibilita imposibilita 14, como se ha observado anteriormente. anteriormente.
14
Hay que tener en cuenta que la concentración de vinagre es de 0,24 g/ l
14
3.3 Recuento del número de levaduras El recuento se llevó a cabo en la s MUESTRAS 1 y 3 y en el FERMENTADOR . La gráfica representada (fig.27) muestra la media de tres tomas realizadas de cada muestra analizada. Las tablas de resultados se adjuntan en la pág. 5 de Material Complementario.
VARIACIÓN DEL NÚMERO DE LEVADURAS o r t i 400 l l / s 300 a r u d 200 a v e 100 l e d 0 º N
FERMENTADOR MUESTRA 3 MUESTRA 1 1
3
5
7
9 1 2 1 4 1 6 2 2 2 6 2 8 3 2
Día de fermentación
Fig. 27 Variación del número de levaduras
La curva de crecimiento crecimiento es la representación gráfica del número de levaduras 15 frente al tiem po. El número de levaduras aumenta con el tra nscurso de la fermentación. Una vez adaptadas al nuevo medio de cultivo, siguen llevando a cabo la ac tividad fermentadora fermentador a hasta que la falta de azúcares como nutrientes cesa el aume nto de población. S e muestran a continuación algunas fotografías del recuen to del número de levaduras ( fig. 28): 28) :
Fig. 28 Fotografías del recuento de levaduras
15
En la división división celular de las levaduras levaduras se forma forma una pequeña pequeña protuberancia que aumenta progresivamente de tamaño, luego se produce la división en el núcleo y migra hacia el botón. Finalmente cr ece hasta un tamaño suficiente y posteriormente se separa formando otra célula idéntica a la madre.
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3.4 Grado alcohólico Se midió el grado alcohólico de la muestra FERMENTADOR obteniendo estos resultados: GRADO ALCOHÓLICO DEL FERMENTADOR FECHA DIA DE GRADO ALCOHÓLICO FERMENTACIÓN 24/11/04 5 2,1 30/11/04 11 2,2 2/12/04 13 3,8 14/12/04 25 4,7 16/12/04 27 4,5 3/01/05 45 4,8
Variación grado alcohólico / tiempo FERMENTADOR
Variación densidad / tiempo FERMENTADOR d a d i s n e D
o 5 c i o l d ó a r h o G c l a 0
1100
1000 1
5
7
9 1 1
3 1
8 1
2 1
5 2
Tiempo (días de m aduración)
5 4
1
5
7
9
1 1 3 1 1 8
2 1
5 2
Tiempo (días de maduración)
Fig. 29 Variación de la densidad y del grado alcohólico con respecto al tiempo de maduración.
Con las gráficas (fig.29) se com prueba como a medida que disminuye la densidad aumenta el índice de grado alcohólico. COMPARACIÓN DEL GRADO ALCOHÓLICO DE LA CERVEZA E LABORADA CON CERVEZAS COMERCIALES
Se va a realizar una comparación de los grados alcohólicos de 10 cervezas comerciales con el alcanzado en la cerveza elaborada artesanalmente. Como se comprueba con la gráfica (fig. 30), 30), la cerveza ela borada artesanalmente ha adquirido un índice alcohólico semejante al de la mayoría de las cervezas comerciales.
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5 4
MARCA DE CERVEZA Keler Heineken Tropical Pils Aguila Amstel HR Stearling Coords Gold Tropical Premiun Mahou Classic 1664 de Kroneuburg Cerveza elaborada
GRADO ALCOHÖLICO 6,7 5,2 5,1 5,1 5,1 4,5 5,2 5,9 4,9 5,3 4,8
Comparación del Indice alcohólico de cervezas comerciales o 8 c 7 i l 6 ó 5 h o 4 c l 3 a 2 . 1 G0
r e l e K
n e k e n i e H
l a c s i i p l P o r T
a l e l i t u s g m A A
R H
g n i l r a e t S
l n s d u d a c i r l i o o p m o G o e r r C T P
u o h a M
g r e u d b u 4 e 6 n 6 o 1 r K
Marca de cerveza
Fig. 30 Comparación de grados alcohólicos entre la cerveza elaborada y otras comerciales
3.5 Cata El sabor característico de la cerveza lo han proporcionado los compuestos procedentes de la cebada fermentada, que destilan junto con el alcohol y el agua. El lúpulo ha dado un sabor amargo a la bebida. Para llevar a cabo la cata de cerveza se trató de percibir características organolépticas (aroma, sabor y gas) a las que se adjudican determinadas puntuaciones, siendo la máxima puntuación posible en cada apartado 1 punto. (fig. 31) Tres personas al azar llevaron a cabo la cata de la cerveza elaborada. Las tablas de re sultados obtenidos se adjuntan en la pág. 6 de Material Complementario. Estos resultados se se representan en en la gráfica de la la figura 32. 32 .
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a a d z e a r v r o e b a C l e
Con el gráfico se comprueba cómo van mejorando diversos aspectos de la cerveza elaborada con el transcurso del tiempo, ya que en los últimos días de la cata, las puntuaciones dadas para cada uno de ellos son más próximas a 1 punto.
Puntuación 1
Aroma Limpio
Amargor Muy fina, no rasca al tragar ni deja retorgusto amargo Fina
2
Casi limpio
3
Ligero aroma casi imperceptible a oxidado y/o diacetilo
Ga s Agradable Normal Poco efecto
Deja algo de retrogusto amargo
4
Aroma claro a otros componentes ajenos
Deja retrogusto amargo
Muy poco
5
Fuerte aroma a levadura autodializada o mustio
Rasca y deja retrogusto amargo largo rato
Aguada
Fig. 31 Puntuaciones para establecer las características organolépticas de la cerveza
5 4
n ó i c 3 a u t n 2 u P
AMARGOR AROMA CO2
1 0 9 2
3 1
3 3
5 3
7 3
9 3
4 1
3 4
5 4
7 4
9 4
Tiempo de maduración (días) Fig. 32 Variación de las características organolépticas: amargor, aroma y cantidad de gas / tiempo
INTERPRETACIÓN DE LA CATA: Gas El efecto de CO 2 al liberarse es normal porque se colocó la cerveza embotellada embotellada durante 14 días a una temperatura de 22 º C, facilitando el desarrollo del gas de la cerveza de forma natural. Calidad del amargor
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Las buenas cervezas son aquellas que no dejan retrogusto amargo largo rato. La cerveza elaborada ha dejado retrogusto amargo en la mayoría de las catas, pero con el transcurso de la maduración la calidad del amargor es más fina. Aroma El aroma es óptimo si es limpio. A lo largo de la cata, en la mayoría de las ocasiones, el aroma es casi limpio. Ha habido algunos días en que la cerveza tenía un aroma a otros componentes, probablemente al desinfectante que se utilizó para lavar las botellas. 4. CONCLUSIONES -
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La temperatura es un factor muy importante en la elaboración de cerveza y durante la fermentación debe ser constante. Si hay variaciones de temperatura significativas e l proceso se realiza con menor eficacia. S e planteó a mod odo de hipótesis que a temperaturas altas y bajas no se llevaría a cabo la fermentación. Pues bien, el proceso es más rápido a temperaturas altas, como demuestras el fermentador de 37º C, que a temp eraturas comprendidas comprendidas entre 18º C – 20º C. A temperaturas bajas la fermentación tarda mucho en finalizar y esto puede deberse a que las levaduras son incap aces de llevar a cabo el proceso. La cantidad de CO 2 producida durante la fermentación aumenta ya que el proceso que tiene lugar es: Glucolisis C 6 H 12O6 → 2 CH 3 − C = O − COO → 2CH 3 − CH 2 OH + 2CO2 −
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Con la fermentación el medio se acidifica debido a los radicales libres del alcohol producido y a que se combina con el agua mayor cantidad de CO 2, liberándose más iones hidronio al medio, según ésta reacción: CO2 + H 2O → H 2CO3 Contrarrestándose la hipótesis, el proceso de fermentación es más eficaz en un medio básico que ácido. Esto puede haber ocurrido porque la concentración de vinagre de la fermentación acidificada fue demasiado alta, hecho que junto la autoxicidad del etanol producido en el proceso pudo hacer que las levaduras terminaran por morir, parándose parándose la fermentación. fermentación. No se ha podido alcanzar alcanzar la concentración adecuada de vinagre para que se produzca el proceso con ma yor rapidez.
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El número de levaduras aumenta con el transcurso de la fermentación. Un a vez adaptadas al nuevo medio de cultivo, siguen llevando a cabo la actividad fermentadora hasta que la falta de azúcares como nutrientes junto con la formación de etanol, cesan el aumento de población siendo el número de levaduras que mueren mayor que el número de levaduras que se dividen. A medida que disminuye la densidad con la fermentación aumenta el índice de grado alcohólico porque durante dicho proceso, el azúcar de la malta se convierte en etanol, disminuyendo la densidad del mosto. Aunque se ha r ealizado una cata de la cerveza de forma subjetiva, que no puede considerarse como argumento único, se ha comprobado que la calidad de la
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cerveza en botella mejora a medida que transcurre el tiempo, como consecuencia del proceso de maduración. Creo que se ha conseguido una cerveza de calidad muy alta como resultado de haber intentad o controlar todos los parámetros de temperatura, tiempo y técnicas correctas de elaboración.
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