1.13: Cerveza
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Producción de Cerveza
La cerveza ha sido producida por humanos desde hace 6000 a 8000 años. Los ingredientes clave son una cebada malteada, agua, lúpulo y levadura.
Pasos típicos en la producción de cerveza:
Cebada
La cebada es un cultivo ampliamente adaptable y resistente que se puede producir en áreas templadas y tropicales. Los granos o granos de cebada son el fruto de la hierba de cebada. El endospermo contiene muchos almidones como reserva alimentaria para la planta bebé. El almidón y el embrión están rodeados por la cáscara, una capa protectora alrededor del grano. Si bien la gente ha hecho cervezas con otros granos, muchas personas definen a la cerveza como la bebida alcohólica fermentada de cebada. De hecho, la ley alemana de pureza de cerveza, conocida como la Reinheitsgebot, de 1516 permite únicamente lúpulo, cebada, agua y levadura en la producción de cerveza.
Paso 1: Malteando la Cebada
El objetivo de la primera etapa de elaboración de cerveza, malteando la cebada, es acceder a los carbohidratos fermentables.
Reseña: ¿Las levaduras pueden utilizar qué azúcares? ¿Qué enzimas se utilizan?
Los granos de cebada están empapados, llamados remojo. Este proceso desencadena el metabolismo en el grano para iniciar la germinación durante 4-5 días. A medida que la planta bebé comienza a crecer, las enzimas comienzan a descomponer los almidones y la pared celular.
La pared celular que rodea el almidón que contiene endospermo está compuesta principalmente de\(\beta\) -glucano y pentosano.
- \(\beta\)-glucano es unidades de glucosa unidas a través de una mezcla de 1-3 y 1-4\(\beta\) -enlaces. Dibuja una cadena corta de\(\beta\) -glucano.
- Los pentosanos son polisacáridos elaborados a partir de pentosas como la xilosa y la arabinosa. Dibuja estos dos monosacáridos.
\(\beta\)-glucano y pentosano son polisacáridos estructurales que NO son digeribles por humanos o enzimas de levadura (es decir, fibra).
Explique por qué la germinación es necesaria para este paso del proceso de elaboración de cerveza (o cualquier producto alimenticio que utilice cebada).
Para detener la germinación y los procesos enzimáticos, el grano se calienta, llamado horneado.
- ¿Por qué deben detenerse la germinación y los procesos enzimáticos?
- Las enzimas serán necesarias durante el proceso de maceración (siguiente paso). ¿Por qué?
Variaciones del horno
Hay muchas variedades de maltas horneadas. Estos son algunos de los estilos populares:
- Malta pálida: horno bajo y lento a alrededor de 100 F y 120 F por hasta 24 horas. Esto produce una cerveza pálida.
- Malta de Viena: horneada a una temperatura relativamente baja, aunque puede calentarse hasta 160 F. Es conocida por su sabor a tostadas o galletas y el agradable color naranja.
- Malta Munich: horneada a alta temperatura, entre 195 F y 220 F. Tiene un sabor dulce y breado e imparte un bonito color ámbar.
- Malta aromática: horneada a alta temperatura, entre 195 F y 220 F. Es dulce y le da a la cerveza un sabor y aroma a malta, casi almibarado.
Asar las maltas promueve las reacciones de Maillard Esto lleva a los sabores complejos promovidos durante esta etapa.
- Enumere algunos productos formados en estas reacciones que podrían encontrarse en estas maltas.
Después del horno, el grano de malta se limpia, transporta y almacena. La mayoría de las cervecerías compran sus maltas en lugar de prepararlas.
Una malta diastática tiene suficientes enzimas (como la amilasa) para convertir el almidón en azúcares fermentables en la etapa de maceración.
- ¿Predecir cuál de los cuatro tipos de malta anteriores tendría suficiente poder diastático para convertir los almidones presentes?
- Si la malta no tiene suficiente potencia diastática, entonces ¿qué necesitará agregar el cervecero al puré? Hay varios enfoques. Trate de llegar a soluciones de diferencia.
Paso 2: Elaboración
La elaboración de cerveza implica múltiples pasos. Aquí hay una visión general.
- Molino: moler la malta en una harina llamada molienda
- Mash: mezclar el grano con agua caliente para permitir que el agua y las enzimas hidrolicen el almidón para formar el 'mosto', un líquido azucarado
- Separación de mosto: filtrar el mosto de las partículas de cáscara insolubles y otras partículas de grano. Las prácticas tradicionales utilizaron la cáscara como filtro; las cervecerías modernas utilizan filtros de polipropileno
- Hervido: se agregan lúpulos al mosto y se hierve la mezcla.
- Aclaración: se eliminan proteínas desnaturalizadas, taninos y restos de lúpulo
Hay alguna química importante ocurriendo en estos pasos. Analizaremos algunas de las enzimas, el lúpulo y los pasos de ebullición con más detalle.
Molino:
En este paso, los granos se descomponen en un molino. El tamaño de partícula, grano, puede ser determinado por el espaciado en los rotores.
Tradicionalmente se favoreció un grano grande porque el grano triturado se utilizó para el filtrado al final del proceso de elaboración.
- Un grano pequeño fino fue problemático en el filtrado. ¿Por qué?
Los cerveceros modernos utilizan granos pequeños porque utilizan filtros de polipropileno.
- ¿Por qué se favorece un grano más pequeño?
Maceración: Enzimas
Maceración es el término del cervecero para el proceso de remojo de agua caliente que hidrata la cebada, activa las enzimas de malta y convierte los almidones de grano en azúcares fermentables.
| Enzima | Temperatura Óptima (F) | pH óptimo | Rol |
|---|---|---|---|
| \(\alpha\)-amilasa | 154-162 | 5.3-5.7 | |
| \(\beta\)-amilasa | 131-150 | 5.0-5.5 | |
| \(\alpha\)amilo-1,6-glucosidasa | 95-113 | 5.0-5.8 | |
| \(\beta\)-glucanasa | 95-113 | 4.5-5.5 | |
| peptidasa | 113-131 | 4.6-5.3 | Hidroliza pequeñas proteínas en puré |
| proteasa | 113-131 | 4.6-5.3 |
- Rellene la información que falta en la mesa.
Por lo general, se agrega agua caliente para ayudar a solubilizar los almidones.
- ¿Qué pasa con estas enzimas si el agua está demasiado caliente?
- ¿Qué pasa con la cantidad de fermentación si la temperatura del agua es fría?
- En base a su lectura, defina los siguientes métodos de temperatura para macerar:
- Infusión:
- Decocción:
- Temperatura programada:
- Algunas cervecerías agregan grano no malteado como el arroz o el maíz, llamado adjunto, que ha sido hervido en una olla separada. ¿Cuál es el propósito de este paso?
- Para las cervezas ligeras, los cerveceros agregan amylo-\(\alpha\) -1,6-glucosidasa. ¿Cuál es el propósito de este paso?
Maceración: Lúpulo
El lúpulo es una vid trepadora perenne y el cono de la flor se utiliza para agregar sabores 'amargos' y aromas al mosto de cerveza durante esta fase de producción de cerveza. Por lo general, estos conos son fresados y prensados en pellets para ser utilizados por la cervecera. Otros cerveceros utilizan extractos de los conos.
Los principales componentes que el lúpulo agrega a la cerveza son los ácidos alfa (tabla 2) y las resinas (tabla 2).
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| Humulone | Cohumulone | Adhumulone |
- ¿Cómo varían estos ácidos?
Estos alfa ácidos isomerizan durante el proceso de ebullición para producir iso-alfa ácidos (ver abajo)
- Los ácidos iso-alfa son [más/menos] solubles que la humulona.
Los ácidos iso-alfa aportan el sabor amargo a la mayoría de las cervezas. También se descubrió que estos compuestos interrumpen las bombas de protones utilizadas por las bacterias grampositivas.
Durante la década de 1700, el Imperio Británico controlaba a la India manteniendo un gran ejército en la India, tenían una gran demanda de cervezas elaboradas británicas para ser enviadas a la India. Desafortunadamente, muchas cervezas se echarían a perder durante el largo viaje por mar. Se notó que las cervezas que se elaboraban a temperaturas con mayores concentraciones de lúpulo tenían menos probabilidades de estropearse —el inicio de las cervezas India Pale Ale (IPA).
- Explique cómo esos dos factores mejoraron el envío de las cervezas británicas.
La cerveza 'Lightstruck Beer' o 'skunk' es aquella en la que los ácidos iso-alfa han sufrido una reacción fotoquímica para formar MBT.
- Proponer un posible método para prevenir el 'skunking' de la cerveza.
Maceración: Resinas de lúpul
| Constituyente Resina de lúpul | |
|---|---|
| Resina blanda: | Ácidos Alfa Ácidos Beta |
| Resina Dura: | Taninos Polifenoles |
| Aminoácidos | |
| Proteínas y carbohidratos | |
- Los ácidos beta no isomerizan durante el hervor. Dibuja algunos ácidos beta.
Los taninos son compuestos polifenólicos astringentes.
Ácido tánico (ejemplo de un tanino):
Los compuestos taninos están ampliamente distribuidos en muchas especies de plantas, donde juegan un papel en la prevención de la depredación. El sabor astringente predomina en fruta inmadura, vino tinto o té.
- ¿Cómo podrían impactar estos sabores en la cerveza?
Maceración: Lúpulo Aroma
El lúpulo agregado después de hervir se llama 'lúpulo seco'.
Los aceites de lúpulo (aceite esencial) a veces se agregan después de hervir el mosto. Estos 'lúpulos aromáticos' son compuestos volátiles no polares que tienen aromas y sabores fuertes. Existen entre 400 y 1000 compuestos diferentes en el aceite de lúpulo, incluyendo estructuras como mirceno, humuleno, cariofileno,\(\beta\) -pineno, geraniol, linalol y farneseno.
- Dibuja algunos de estos productos naturales de isopreno.
- ¿Qué sabores están asociados con estas estructuras?
- ¿Qué tan solubles crees que son estos compuestos en la cerveza? ¿Predeciría que estarían presentes en gran cantidad?
- ¿Por qué se agregan estos lúpulos aromáticos después del hervor?
Herviendo el mosto:
Hay varios objetivos de hervir el mosto. Explique la importancia de cada uno de estos pasos:
- Isomerizar los ácidos alfa
- Compuestos volátiles evaporados especialmente sulfuro de dimetilo
- Mata bacterias y levaduras silvestres
- Desactivar enzimas del grano
- Concentrar el mosto por evaporación ya que el agua utilizada en el macerado y rociado ha producido un mosto menor en gravedad específica (concentración de azúcar disuelto)
- Desnaturalizar las proteínas del grano para que se agrupen (Esto se suele hacer en dos pasos: 1) rotura en caliente: las proteínas desnaturalizadas coagulan y flotan hacia la superficie. La trub (restos del lúpulo, taninos y las proteínas coaguladas) se puede eliminar y 2) romper el frío: Después de hervir, el mosto se enfría a la temperatura de fermentación y se coagularán más proteínas.
Elaboración: Adjuntos
Los adyuvantes líquidos (azúcares/jarabes) generalmente se agregan en la etapa de ebullición del mosto. Pueden ser azúcares extraídos de plantas ricas en azúcares fermentables, notablemente sacarosa de caña o remolacha o jarabe de maíz. Los adyuvantes líquidos se denominan frecuentemente “extensores de mosto”.
- ¿Por qué se agregan estos después del puré?
- ¿Cuáles son las ventajas de un extensor de mosto?
- El uso de sacarosa agregada en realidad puede disminuir el contenido de azúcar en la cerveza final. Explique.
Elaboración: Aclaración
Este es un proceso de filtrado que varía según el cervecero.
- ¿Listar 3-4 componentes que se eliminan del mosto durante el proceso de clarificación?
- Algunos cerveceros discuten sobre si quitar la rotura fría y la trub. ¿Cuáles son las ventajas de mantener la trub en el mosto para la fermentación?
Paso 3: Fermentación
Hay cientos de cepas de levadura. Muchas levaduras de cerveza se clasifican como tipo de “fermentación superior” (Saccharomyces cerevisiae) y o “fermentación inferior” (Saccharomyces uvarum, anteriormente conocido como Saccharomyces carlsbergensis). Hoy, como resultado de la reciente reclasificación, ambos tipos de levaduras se consideran cepas de S. cerevisiae.
Fermentación superior
Las cepas de levadura Ale se utilizan mejor a temperaturas que van de 10 a 25°C, estas levaduras se elevan a la superficie durante la fermentación, creando una cabeza de levadura muy espesa y rica. La fermentación por levaduras ale a estas temperaturas relativamente más cálidas produce una cerveza alta en ésteres, considerada como una característica distintiva de las cervezas ale. Estas levaduras se utilizan para elaborar cervezas ales, porteadores, stouts, Altbier, Kölsch y cervezas de trigo.
Fermentación inferior
Las cepas de levadura lager se utilizan mejor a temperaturas que van de 7 a 15°C, a estas temperaturas, las levaduras lager crecen menos rápidamente que las levaduras ale, y con menos espuma superficial tienden a asentarse en el fondo del fermentador a medida que la fermentación se acerca a su finalización. Estas levaduras se utilizan en la elaboración de licores Pilsners, Dortmunders, Märzen, Bocks y American malt.
Levadura Salvaje
La cerveza que se elabora a partir de levaduras naturales/silvestres y bacterias se denominan cervezas fermentadas espontáneas. Una de las levaduras típicas es la cepa Brettanomyces lambicus que se utiliza para producir cervezas lambicas tradicionales. Este método de elaboración se ha practicado durante décadas en la región de Flandes Occidental de Bélgica. Visitaremos 3 Cervecería Fonteinen en Bélgica que se especializa en cervezas lambic.
- Reseña: Explicar el efecto Crabtree.
- ¿Por qué es importante agregar oxígeno al mosto durante la fermentación?
Sabores de Fermentación: Alcoholes superiores (alcoholes de fusel)
Los alcoholes de cadena más larga producidos por la levadura durante la fermentación también pueden contribuir al aroma y sabor de la cerveza. Principalmente estos alcoholes pueden aumentar el calentamiento de la sensación en boca.
Los alcoholes de Fusel se derivan del catabolismo de aminoácidos a través de una vía que fue descrita por primera vez por Ehrlich. Los aminoácidos representan una fuente principal del nitrógeno asimilable en el mosto. Aminoácidos que son absorbidos por las levaduras y convertidos en alcoholes de fusel por la vía de Ehrlich (valina, leucina, isoleucina, metionina y fenilalanina).
La vía de Ehrlich se muestra a continuación para la fenilalanina.
- Dibujar las estructuras de los alcoholes que se formarían a partir de valina, leucina e isoleucina.
Demasiado de los alcoholes de fusel de mayor peso proporciona un sabor alcohólico fuerte (de hecho, la palabra fusel es del alemán para licor malo).
Los alcoholes de fusel se pueden producir por cantidades excesivas de levadura o temperaturas de fermentación superiores a 80°F.
- ¿Cómo se puede prevenir niveles demasiado altos de producción de levadura?
Sabores de fermentación: Producción de ésteres
Muchos de estos ésteres se derivan de alcoholes que reaccionan con acetil CoA.
- Dibujar el mecanismo para esta reacción incluyendo el intermedio. Recuerde que los tioésteres son derivados carbonílicos activados.
- Dibujar los productos de los alcoholes de fusel que reaccionan con acetil CoA.
Algunos de los ésteres se derivan de alcoholes que reaccionan con tioésteres activados de la vía de síntesis de ácidos grasos.
- Dibujar los productos de algunos de estos alcoholes reaccionando con diversos derivados de ácidos grasos.
Sabores de fermentación: Perfil de sabor a éster
| Ester | Estructura | Perfil de Sabor |
|---|---|---|
| Butanoato de etilo |  |
Papaya, mantequilla, manzana, perfume |
| Hexanoato de etilo |  |
Manzana, afrutado, dulce |
| 2-metilbutanoato de etilo |  |
Dulce, afrutado, parecido a la uva |
| Acetato de etilo |  |
Solvente, afrutado, dulce |
| Octanoato de etilo |  |
Manzana, dulce, afrutado |
| Acetato de isoamilo |  |
Plátano, estery, manzana, solvente |
| Acetato de 2-feniletilo |  |
Rosas, miel, manzana, dulce |
| Acetato de isobutilo |  |
Plátano, estery, manzana, solvente |
Por lo general, los cerveceros quieren un saldo de ésteres presentes en el producto final pero no demasiados.
- Predecir cómo estos factores afectarán la cantidad de compuesto éster y alcoholes de fusel presentes en el producto final.
- Temperatura de fermentación:
- Fermentación con 'trub' (contiene muchos nutrientes de levadura):
- Gravedad específica del mosto:
- Levadura 'brea' (concentración de inoculación):
Sabores de fermentación: cetonas
Si bien la presencia de ésteres y alcoholes de fusel puede potenciar el sabor y aroma de las cervezas, la presencia de cetonas generalmente se considera indeseable.
Los más comunes son la formación de diacetilo y acetoína. El diacetilo se describe con mayor frecuencia como un sabor mantecoso. Se desea en pequeñas cantidades en muchas cervezas, pero puede ser desagradable en grandes cantidades y en lagers; incluso puede adquirir armónicos rancios.
- Revisión: ¿Cuál es la vía para la producción de diacetilo (y las formas reducidas)?
El diacetilo puede ser el resultado del proceso normal de fermentación o el resultado de una infección bacteriana. El diacetilo es producido temprano en el ciclo de fermentación por la levadura y se metaboliza gradualmente hacia el final de la fermentación.
La cerveza a veces se somete a un “reposo diacetilo”, en el que su temperatura se eleva ligeramente durante dos o tres días después de que se completa la fermentación.
- ¿Cuál es el propósito de este tiempo de descanso?
Tipos de Cerveza
Estilo de cerveza es un término utilizado para diferenciar y categorizar las cervezas por diversos factores, incluyendo apariencia, sabor, ingredientes, método de producción, historia u origen. No existe un método acordado para distinguir los estilos de cerveza.
Hay algunas categorías generales que se utilizan para describir los estilos de cerveza:
Levaduras: Ales vs Lagers
- Ale: Cepas de fermentación superior que tienden a producir más ésteres.
- Lager: Cepas fermentadoras inferiores que tienden a producir más compuestos de azufre.
- Levadura Weizen: Se utiliza en cervezas de trigo al estilo alemán y se considera una levadura ale.
- Brettanomyces: Levadura silvestre con sabores como corral, fruta tropical y más.
Tipos de malta:
- Es el principal ingrediente fermentable y hay una gran variedad de asados. Los asados más oscuros imparten más sabores a chocolate, café, caramelo y tostados.
- Los adjuntos pueden impartir diferentes sabores.
Lúpulo:
- El lúpulo proporciona una gama de compuestos que influyen en el aroma, sabor, amargor, retención de la cabeza y astringencia de la cerveza.
- La cantidad y la tensión y el tiempo pueden afectar el rango de sabor.
- Gamas de sabor y aroma: cítricos, tropical, afrutado, floral, herbario, cebolla-ajo, sudoroso, especiado, amaderado, verde, pino, abeto, resinoso
Contenido de alcohol:
- El contenido de alcohol puede variar de 2% a más de 14%
- El alcohol fusel también puede existir en la cerveza
Nivel de carbonatación:
- La carbonatación es un ingrediente principal en la cerveza. La carbonatación se puede detectar como un aroma (ácido carbónico) y tiene una sensación en boca y sabor. También afecta a la espuma.
- La carbonatación puede ser natural (producida por la levadura durante la fermentación) o añadida a la cerveza bajo presión. También se puede agregar N2 a la cerveza, proporcionando burbujas más pequeñas y una sensación en boca más suave que el CO2.
Craft Beer.com ofrece una guía de estilo agradable sobre los diferentes nombres de las cervezas con información sobre las cepas de levadura, aroma de lúpulo, IBU (International Bitterness Units), contenido de alcohol, carbonatación para cientos de estilos de cerveza.
- Craft Beer.com Guía de estudio de estilo de cerveza
John Palmer también ofrece una mesa agradable que coloca una amplia gama de estilos de cerveza en una tabla comparando una serie de cervezas y cervezas en malta vs afrutada y dulce vs amarga.
- John Palmer, Cómo elaborar cerveza, Capítulo 19, Una cuestión de estilo, Ales vs Lagers
Elige tus cervecerías favoritas o cervecerías elegidas por tu instructor.
- Elige 3-6 cervezas de estas cervecerías y busca algunas de sus categorías: ale vs lager, lúpulo, acondicionamiento post-elaboración, tipos de malta, etc.