Producción de cerveza 1. 2. 3. 4. 5.
Malteado Macerado Cocción Ferm erment entación Decantación
Cebada malteada
fermentador Tonel de maceración
olla
filtro
tanque de almacenamiento
El MALTEADO Los granos de cebada, no contienen azúcares fermentables. Por lo tanto el almidón de los granos debe ser SACARIFICADO antes de su fermentación por las levaduras. El malteado corresponde a las primeras etapas de la germinación y su objetivo es la germinación controlada del grano de cebada mediante la cual se producen enzimas –amilasas, -g -glu luca cana nasa sass y proteasasprotea sas- que sirven para para hidrolizar hidrolizar materiales materiales de reserva reserva del grano.. grano
Estructura del grano de cebada
Célula del endospermo
tegumento
gránulos de almidón
matriz proteica
pared celular
Pared celular de una Célula del endospermo -glucano -glucano -glucano + pentos pentosano ano
pared proteína
β-glucanos -1,3 o
o
-1,4 glucosa
β 1 o 4
1 1
o 4
1
3
1 3
El MALTEADO El malteado comienza empapando la cebada en agua durante 2 días a 10-16ºC, para aumentar su contenido en agua hasta un 45%. Después del empapado, la cebada se germina parcialmente durante 3-5 días bajo condiciones controladas de temperatura (16-19ºC) y aireación que ayudan a la respiración del grano y evitan que se acumule el calor.
SECADO u HORNEADO Primero se seca a 50-60ºC Primero 50-60ºC hasta reducir reducir la humedad humedad al 12%, luego se somete somete a temperaturas temperaturas de 80-110ºC 80-110ºC hasta un 1-5% 1-5% de humedad. El horneado suele durar dos días y tiene como objetivo detener las transformaciones bioquímicas para que el grano sea estable para almacenarse. Inhibe la actividad enzimática Refuerza la coloración y produce sustancias que influencian el sabor
stout lager
MACERADO Objetivo : la preparación de un extracto con azucares fermentables, aminoácidos, vitaminas etc, a partir de la cebada malteada. --- La La cebada malteada se tritura y tritura y se mezcla con agua a temperatura controlada para lograr la hidrólisis de almidón por las amilasas y también de las proteínas por proteasas activadas durante la germinación . --- A veces se añade cebada no malteada y otros granos como maíz, arroz, harina de trigo etc. A estos sustratos se les llama ADJUNTOS. Bioquímica de la maceración Hidrólisis del almidón
-amilasas β -amilasas α -amilasa -amilasa
dextrinasa limite (enzima dextrinasa (enzima desram desramificant ificante) e) α -glucosidasa -glucosidasa carbox car boxipe ipepti ptidas dasa a áci ácida da Hidrólisis del β glucano β --glucano endo- β -glucanasas -glucanasas Hidrólisis de proteínas
Proceso de maceración Infusión Decocción Temperatura programada
proteasas
Amilosa
Amilopectina
la amilosa está constitui constituida da por varios cientos cientos de unidades de glucosa unidas entre sí por enlaces α1-4
la amilopectina es de peso molecular mucho más elevado y tiene de 10.000 a 100.000 unidades de glucosa. Los segmentos que se encuentran entre los puntos de ramificación tienen aproximadamente 17-25 unidades de glucosa con enlaces semejantes a los de la amilosa, mientras que las ramificaciones están unidas por enlaces α1-6 y algunas en α-1,3.
Bioquímica de la maceración
amilosa
glucosa maltotriosa
-amilasa
-amilasa
maltosa
Almidón glucosa
-amilasa
glucosa, -amilasa maltosa, Almidón -1,4 maltotriosa dextrinas
maltosa amilosa
dextrina
amilopeptina
Almidón
-amilasa -amilasa
dextrina límite glucosa
maltosa
maltotriosa dextrinasa
dextrina límite
maltosa dextrinas -1,4
amilopeptina
-amilasa maltosa, dextrinas -1,4
Almidón
dextrinasa -1,6
dextrinas -1,4
-glucosidasa
glucosa -1,4 terminales
ESTABILIDAD n ó α- amilasa d i amilasa m β- am l a dextrinasa o n a c u l g a n í e t o r p
α-glucosidasa β−glucanasas
Carb Carbox oxip ipep eptitida dasa sa Peptidasas
PRODUCTO
60-70ºC (muy alta) 57-65ºC (a (alta) inestable a 65ºC inestable a 65ºC
mezcla de oligosac. y dextrinas maltosa y dextrinas limite α- 1,4 1,4 dext dextrin rinas as glucosa
38-50ºC (moderada) inestables a 65ºC term termoe oest stab able le a 65ºC 65ºC
tri y tetrasacáridos
38-50ºC (moderada) inactivadas a 65ºC
péptidos y aminoácidos
-glucano ano solubl solublee β-gluc
Enzimas comerciales Pullulanasa Bacillus acidopullulycus , Thermus Thermus acuati acuaticus cus…… …… desramificante Amiloglucosidasa Aspergi Aspergillu llus s niger niger , Rhizop Rhizopus us niveus… niveus… ……aumenta la fermentabilidad Endo- β-glucanasa Bacillus subtilis, Trichoderma en el Aspergi Aspergillu llus s niger niger , B. subtilis Proteasas Glucosa oxidada A. niger Acetolacta Acetolactato to descarbox descarboxilasa ilasa B. licheniformis
mejora la recuperación macerado y el filtrado impide el enturbiamiento por los polifenoles/proteína polifenoles/proteína elimina O2, estabiliza el sabor maduración, elimina diacetilo
Proceso de maceración: 1) infusión infusión 2) decocció decocción n y 3) tempertura tempertura prog programada ramada
Infusión: es el proceso clásico que se usa en las cervezas británicas Infusión: Tª 62-65ºC, 62-65ºC, 1-2 h, en depósitos depósitos de 7-9 7-9 m de diámetro diámetro por 2 m de pro Utiliza malta muy bien tratada y modificada puesto que a esta temper las β –glucanasas y las proteasas son inactivadas rápidamente. Malta y adjuntos molidos Agua caliente (70ºC) brazo aspersor rotatorio
COCCION Una vez que la sacarificación ha llegado al punto deseado, el extracto acuoso se separa del residuo del grano y se cuece, tradicionalmente con lúpulo en un recipiente de cobre. Hu Humu mulu lus s lupu lupulu lus s Fam. cannavinaceas El lupulo lupulo contie contiene ne compuesto compuestos s terpenoides terpenoides,, -ácidos y β -ácidos, humul humulonas onas y lupulo lupulonas nas α -ácidos β -ácidos, (sabor amargo) La cocción produce: Isomerización de los α -ácidos -ácidos a iso- α - ácidos α-ácidos que son más amargos. Esterilización y concentración del caldo. Inacti Ina ctivaci vación ón de enzim enzimas as Desnaturalización y precipitación de proteínas no deseadas Eliminación de compuesto volátiles no deseados (sabor) Desarrollo de compuestos que dan sabor y color
FERMENTACION Saccharomyces cerevisiae
5-10μm 1-7μm
FERMENTACION
Ciclo de vida de S. cerevisiae CONJUGACION
Haploide
ESPORULACION
Diploide
FERMENTACION Las fermentaciones de cerveza son fuertemente inoculadas con cepas especiales de levaduras derivadas de una fermentación previa. Antes de Pasteur, la selección y el mantenimiento de las cepas era un arte empírico. Louis Pasteur, 1866 *Las levaduras son las responsables de la fermentación alcohólica
Emil Christian Hansen, 1883 *Desarroll *Desarrolló ó la técnica técnica de de cultivo cultivo puro *Aisló *Aisló cultiv cultivos os puros puros de levadur levaduras as cerveceras
ALE
LAGER
Laboratorio, W303
LAGERlevaduras de FONDO fermentadores lentos cervezas ligeras Tª 1010-15ºC 15ºC 7-14 días ALES y STOUTlevaduras de SUPERFICIE fermentadores vigorosos cervezas fuertes Tª 2 0 º C 2-7 días
FERMENTACION Toma de azúcares en Saccha Saccharom romyce yces s cerevi cerevisia siae e Sacarosa Galactosa
Invertasa Glucosa
Melibiosa Melibiasa (solo en las cepas lager )
Glucosa
Fructosa
Glucosa Fructosa
Glucosa
-glucosidasa
Célula de levadura Permeasa Maltosa
Maltotriosa
Respiradero, colector de CO2
visor
CO2 Salida del refrigerante
suelo
chaqueta de refrigeración
entrada/salida refrigerante
FERMENTACION
Vasija de fermentación cilíndrica
Fermentación alcohólica
FERMENTACION
Pyruvate descaboxylase
Alcohol deshydogenase
FERMENTACION
1) PRODUCTOS DE LA FERMENTACIÓN: etanol, CO2 y glicerol
2) SUBPRODUCTOS DE LA FERMENTACION:
Ácidos:
ácido acético ácido succinico ácido láctico ácido caproico
Alcohol Alcoholes es superio superiores res : Alifáticos--------- pro propil pilico ico (tr (treon eonina ina) )
aromáticos------- 2-fenil-etanol.
butílico e isobutí butílico isobutílico lico (vali (valina) na) amílico (isoleucina) hexanol
Ésteres: (acetato de etilo), aldehidos (acetaldehido) Dicetonas: diacetil diacetilo o y 2,3 pent pentano ano diona
FERMENTACION
HOOC 2 Piruvato CO CH3 Rotura química
-acetolactato
Diacetilo
Descarboxilación CH3 oxidativa
CO HOOC COH CH3
CH3 CO CO CH3
-acetolactato descarboxilasa
2-oxo-3 metil butanoato valina
Acetoin reductasa
Diacetil reductasa
Acetoína
2,3-butanodiol
CH3 CHOH
CH3 CHOH CHOH
CO CH3
CH3
FERMENTACION
Metabolismo de las levaduras durante la fermentación Azúcares
CO2 Etanol
Acetaldehido
Oxígeno Membranas
Glucosa Piruvato
Ciclo TCA
Energía Acidos Acid os graso grasoss Insaturados Esteroles Aminoácidos
Esteres
Alcoholes superiores Dicetonas
Ácidos orgánicos
Compuestos Volátiles de S Aminoácidos
MADURACIÓN Después de la fermentación la levadura se separa de la cerveza por sedimentación en la base cónica y se obtiene la “cerveza verde” 1) Carbonatación. Se realiza una fermentación secundaria para carbonatar la cerveza *se añade azúcar (ales) *se añade caldo de fermentación fresco, 10% (con azucares y levaduras, krausening) *se mantiene mantiene a 8ºC 8ºC durante durante semanas semanas o meses meses (lager). (lager). 2) Envejecimiento, no se añaden azucares ni levaduras. La cerveza se mantiene a 14º C durante 7-10 7-10 días y se filtra. filtra. Los recipientes recipientes se purgan purgan con CO2 para eliminar compuestos compuestos volátiles volátiles no deseados. deseados. La carbonatación carbonatación se realiza durante durante el envasado en botellas o latas. 3) Control de la turbidez. Se añaden proteasas 4) Prevención de la oxidación. Se añade ácido ascórbico o SO 2 y enzimas: glucosa oxidasa y catalasa
alfa-acetolactato ctato descarb descarboxilasa oxilasa bacteriana bacteriana 5) Acelerando la maduración. Se añade alfa-acetola 6) Acabado. Cervezas sin alcohol 7) Empaquetado 8) Co Cont ntam amin inac ació ión n
PERSPECTIVAS La tendencia es a emplear enzimas inmovilizadas, que no introducen proteínas extrañas en el producto y se pueden reutilizar, por ejemplo para reducir el nivel de dextrinas alfa-glucosidasa o eliminar el oxígeno con glucosa oxidasa y catalasa o prevenir la formación de diacet dia cetilo ilo con alf alfa-a a-acet cetola olacta ctato to des descar carbo boxil xilasa asa Para reducir la necesidad de enzimas comerciales y reducir la dependencia de enzimas de la malta se han ideado sistemas para introducir los genes para determinados enzimas y la capacidad para secretarlas.
*) Enzimas amilolíticas amilolíticas para facilitar la hidrólisis hidrólisis del almidón almidón y beta glucanasas… glucanasas… *) Enzimas que capten oxígeno, que transformen el α –acetolac –acetolactato tato a acetoína acetoína.. *) Enzimas que permitan la utilización de otros carbohidratos, como celobiosa, lactosa y xilosa. *) Levaduras con mayor tolerancia a etanol, CO 2 y osmótica. 1*) Cepas de levaduras que no estén sometidas a represión r epresión catabólica, con mayor velocidad de fermentación.
Ale Ale is is a ty type of beer brewed from barley malt with with a toptop-fe ferm rmen entiting ng brew brewer erss yeas yeastt that that ferments ferments quickly, quickly, giving giving a sweet, sweet, full body and a fruity fruity,, and and someti sometimes mes butter butter-li -like, ke, tast taste. e. Many Many types ypes of ale ale incl includ udee pale ale ale, ale, bro brow wn ale, ale, dark dark ale, ale, Belg Belgia iann ale, ale, Ger Germa mann ale, ale, and and crea cream m ale.
Leffe Lef Leffe is a Bel Belgian gian bran brandd of Abbey bbey bee beer. Lef Lefffe beer beerss are are mark market eted ed as pre premi mium um ales ales..
Lager Lage Lagerr beer beer,, whic whichh was was firs firstt brew brewed ed in Germ German anyy some some 500 500 yea years ago. ago. The The word ord Lage Lagerr come comess from from Germ Germaan and mea means “to “to stor store” e”.. Trad Tradititio iona nalllly, y, the the beer beer is stor stored ed in barr barrel elss for for seve severa rall weeks eeks or longe ongerr befo before re bein beingg serv serveed. Lage Lagerr is also also a gene genera rall name name that that incl includ udes es seve several ral vari variat atio ions ns or styl styles es,, such such as Pilsne Pilsner, r, Vienna Vienna and Märzen Märzen..
Stout Guinness A dry dry st stou outt th that at or orig igin inat ated ed in Ar Arth thur ur Gu Guin inne ness ss’s ’s St St.. James’s James ’s Gate Brewe Brewery ry in Dublin Dublin,, Ireland Ireland.. The The dist di stin inct ctiv ivee fe feat atur uree in th thee fl flav avou ourr is th thee ro roas aste ted d barl ba rley ey wh whic ich h re rema main inss un unfe ferm rmen ente ted. d. It is ex extr trem emel elyy popu po pula larr wi with th th thee Ir Iris ish h an and d is th thee be best st se sell llin ing g alco al coho holi licc dr drin inkk of al alll ti time me in in Irel Irelan and, d, whe where re Guinness Guin ness & Co. makes makes almo almost st €2bi €2billio llion n annually annually..
