«En este trabajo desarrollaremos los conceptos principales de cebada cervecera y sus criterios de calidad, hidrolisis del almidon y fermentacion de los hidratos de carbono para la obtencion de alcohol en cervezas industriales.» Autor: Mariano Palma
La cebada cervecera La cebada (hordeum vulgare) suministra el almidón necesario para la fabricación de cerveza, el cual es transformado posteriormente en la sala de cocción en extracto fermentable. Es necesario producir cebadas que brinden maltas ricas en extractos por medio de cultivos de variedades adecuadas. Tipos de cebadas y variedades La cebada es un cereal cuyas espigas se destacan por tener barbas particularmente largas. Se diferencia aquí entre algunos tipos y muchas variedades, que tienen importancias diferentes para la fabricación de malta. Tipos de cebada Estas se dividen en invernal y estival. En ambos existen variedades que, según el ordenamiento de los granos sobre el raquis (eje de la espiga), pueden ser clasificadas en variedades de dos hileras o de seis hileras. Las de dos hileras tiene granos grandes e hinchados, usualmente con una cascara delgada, finamente arrugada, con ello esta cebada contiene relativamente más substancias útiles y tiene menos cascaras, conteniendo así menos taninos y compuestos amargos. Los granos son todos muy uniformes y el contenido de extracto es alto, por lo cual esta tiene todas las ventajas para ser malteada. La de seis hileras tiene granos de tamaño irregular. Debido a que los granos no tienen suficiente lugar para el crecimiento, aquellos ubicados en las hileras de granos laterales son más delgados y su extremo distal esta curvado, lo cual sirve como característica para reconocerlas. La diferencia con la cebada de dos hileras es que esta tiene menor cantidad de almidón pero mayor cantidad de enzimas, lo que la hace buena para cervezas que tienen mucho almidón proveniente de otros cereales, sin embargo en la actualidad no es común que sea utilizada para la fabricación de cerveza destinándose generalmente para alimento animal. Existen gran cantidad de variedades, 500 aproximadamente, y en el cultivo se da mucha importancia a aspectos cualitativos. Criterios de calidad Resistencia a enfermedades y parásitos, buena estabilidad. Elevada capacidad de aprovechamiento de nutrientes. Alto rendimiento en granos. Buena forma en distribución de granos. Buena capacidad de absorción de agua. Bajo contenido de albuminas (su porción crece en el malteado). Alto poder germinativo. Buena capacidad en formación de enzimas. Evaluación de la cebada a maltear La calidad de la cebada suministrada influye de manera decisiva en la malta y en la cerveza fabricada a partir de esta. Por ello, la evaluación es muy importante para el maltero. – La evaluación se realiza: Por control de calidad manual. Por ensayos técnicos –química. Control de calidad manual La evaluación manual es la que toma criterios externos. Olor: debe ser limpio, fresco y pajoso. Un olor insulso o a humedad indica un almacenamiento inadecuado. Humedad: el grano debe sentirse seco, si se queda pegado en la mano indica un nivel de agua elevado. Color y brillo: el aspecto debe ser claro, brillar y ser uniforme. Si fueron dañados por lluvias su aspecto es gris y mate, la cosecha temprana tiene un color verdoso y si es rojo indica una infección masiva. Propiedades de la cáscara: La cáscara tiene que estar finamente arrugada, esto indica que es delgada y buena en extractos. Si la cáscara es lisa indica que es gruesa y por lo tanto alta en taninos que no son deseados en la cerveza. Forma y tamaño: los granos deben ser grandes, llenos, redondos y uniformes. Exámenes mecánicos y químicos Clasificación La clasificación es el examen más importante y es realizable de forma rápida y sencilla. La cebada es separada en cuatro componentes, por medio de tamices vibrantes de 2,8 mm, 2,5mm y 2,2 mm. Todo lo que queda retenido en el tamiz 1 (2,8mm) y el 2 (2,5) es grado 1, todo lo que pasa a través de tamiz 1 y 2 pero queda retenido en el 3, es grado 2. Todo lo que pasa por los tres tamices se vende como forrajera. Masa de mil granos Dado que la masa de mil granos crece al aumentar el contenido de agua, se calcula sobre la base de la materia seca. La masa de mil granos puede estar relacionada con el resultado de la clasificación y con el rendimiento del extracto. Se separan los granos partidos o extraños. Se calcula: Masa de 1000 granos secos al aire (g)=masa corregida de grano X 1000/cantidad de granos enteros. Masa de 1000 granos, como materia seca (g)= masa de 1000 granos, secos al aire X (100-W)/1000. Friabilidad, estado del endospermo Con este examen se puede llegar a conclusiones sobre la capacidad esperable de procesamiento en la maltería y sobre la calidad de la malta que será producida. El examen del endospermo se realiza por corte de muestras, mediante un instrumento para la comprobación para granos vítreos, un dispositivo de corte transversal o longitudinal. Examen químico/técnico Cada partida es examinada respecto de sus contenidos y de proteínas, otros exámenes se realizan según necesidad. Contenido de agua El contenido de agua es determinado según el proceso de secado estándar, en el que se seca la cebada triturada a una temperatura exactamente definida a un tiempo prestablecido. Contenido de proteína El contenido de proteína tiene un papel fundamental para la fabricación de malta y de cerveza. Las cebadas más ricas en proteínas se procesan de forma dificultosa y con más merma de malteado. La determinación del contenido de proteínas se realiza en laboratorio según método Kjeldahl que es un proceso de análisis químico para determinar el contenido en nitrógeno. Exámenes fisiológicos Poder germinativo Se entiende por poder germinativo al porcentaje de granos vivientes en la muestra, independientemente de que haya concluido su reposo vegetativo o no. El 96% de los granos como mínimo debe ser capaz de germinar. Sensibilidad al agua Las cebadas difieren en su sensibilidad respecto a la absorción de agua, esto tiene que ser tenido en cuenta en el trabajo de remojo en la maltería: con creciente absorción debe restringirse el tiempo de remojo. La sensibilidad se determina por diferencia de energía de germinación con diferentes cantidades de agua. Capacidad de hinchamiento Cuanto más enzimáticamente activa es una cebada, tanto mayor es su capacidad de absorción de agua y tanto mejor es el valor cervecero de ella. El examen debe determinar si es capaz de lograr la mayor absorción posible de agua con un mínimo tiempo de remojo. Componentes de la cebada Almidón El almidón es el componente más importante con 50 % a 65 %, se forma en el grano en una maduración lenta, por asimilación y posterior condensación de glucosa. Este almidón es metabolizado como reservorio de energía por parte del embrión en la primera etapa de crecimiento hasta que esté asegurada la producción propia de energía. Los gránulos de almidón contienen hasta 5 % de lípidos, 0,5 % de sustancias albuminoideas y están compuestos por dos estructuras diferentes: -amilosa -amilopectina Estas están formadas a partir de residuos de glucosa, se diferencian notablemente en su estructura y por lo tanto en su capacidad de degradación. Amilosa La amilosa está compuesta por 200 a 400 residuos de glucosa, los cuales están unidos en una cadena helicoidal sin ramificaciones, por puentes de oxígeno en las posiciones 1,4. Generalmente representa el 25-30% Amilopectina La amilopectina está compuesta por residuos de glucosa, los cuales están unidos en las posiciones 1,4 por puentes de oxígeno. Sin embargo en intervalos de 15 a 30 unidades de glucosa, habiendo también un enlace 1,6 comparables a un árbol ramificado, el cual puede contener hasta 6000 unidades. Generalmente representan el 70-75%. Azúcar Con 1,8 – 2,0 el contenido de azúcar es muy bajo. El azúcar es el único producto transportable de metabolismo para el embrión. Dado que el grano se encuentra en la cosecha en posición de reposo solo hay presentes pocos productos catabólicos, principalmente sacarosa y algo de glucosa y fructosa. Celulosa El 5 % a 6% de celulosa se encuentra exclusivamente en la cascara y actúa como sustancia estructural. La celulosa está formada por largas cadenas, sin ramificaciones de β- glucosa en enlace 1,4, sin embargo la celulosa es insoluble y no es degradable por las enzimas. Hemilcelulosa La Hemilcelulosa son los componentes principales de las paredes celulares en el endospermo. Es tan compuestas por β-glucanos y pentosanos, los cuales forman de manera conjunta la estructura celular rígida de las paredes celulares en el endospermo. β-glucanos Bajo la denominación β-glucano se entienden largas cadenas de moléculas de glucosa, que se encuentran unidas entre sí en enlaces 1,3 y más a menudo en enlaces β 1,4. El β-glucano está contenido en la cebada con 4 a 7 % y está reticulado en forma compacta en las paredes celulares del endospermo con sustancias albuminoideas de mayor peso molecular y con pentosanos. Cuando el β- glucano entra en solución se condensan las moléculas formando puentes de hidrogeno y forman asociaciones, que son filamentos finos formados por micelas, dispuestas de forma antiparalelas. Pentosanos Los pentosanos están compuestos por las pentosas xilosa y arabinosa. Los pentosanos contienen principalmente largas cadenas de residuos de 1,4 – D – Xilosa. En algunas posiciones hay unidades de arabinosa unidas a estas largas cadenas. Los pentosanos rodean a los β- glucanos, por eso son degradados en la germinación en primer lugar. Hidrolisis del almidón Para la fabricación de cerveza es necesario que el almidón sea degradado predominantemente a maltosa. Aparte de ello se forman productos intermedios, las dextrinas límite, que no son fermentables. Para saber si la degradación fue completa se utiliza el método de coloración en yodo. La degradación del almidón ocurre en tres etapas, cuyo orden no es modificable, pero se funden una con otra: El engrudamiento (pasta) La licuefacción La sacarificación – Engrudamiento Por engrudamiento se entiende al hinchamiento y posterior reventamiento de los gránulos de almidón en solución caliente y acuosa. Las moléculas del almidón liberadas en esta solución viscosa son mucho mejor atacadas por las amilasas que el almidón no engrudado. – Licuefacción Las cadenas largas del almidón rotas muy rápidamente por la α-amilasa en cadenas más pequeñas. Por licuefacción se entiende a la disminución de la viscosidad del almidón Engrudado, por parte de la α-amilasa. – Sacarificación La α-amilasa rompe las cadenas de amilosa y amilopectina progresivamente hasta obtener dextrinas con 7 a 12 residuos de glucosa. La β- amilasa disocia dos residuos de los grupos terminales de las nuevas cadenas formadas. Con esto la α-amilasa forma así mismo, con cada disociación, dos cadenas terminales que pueden ser atacadas por la β- amilasa, al disociar maltosa. Debido a la diferente longitud de las cadenas se forman, aparte de maltosa, otros azucares, tales como glucosa y maltotriosa. En todos los casos, la degradación se detiene 2 a 3 residuos de glucosa antes de los enlaces 1,6 de la amilopectina, dado que estos enlaces 1,6 no pueden ser rotos por la α-amilasa ni por la β- amilasa. Las dextrinas límite siempre se encuentran en el mosto normal. Los productos de degradación del almidón formados durante la maceración (engrudamiento, licuefacción y sacarificación) se diferencian notablemente en lo referente a su fermentabilidad por la levadura: Dextrina límite: no fermentable. Maltotriosa: es fermentada por todas las cepas de levadura, cuando ya está fermentada la maltosa. Maltosa: al ser disacárido es rápidamente fermentado. Glucosa: es la primera utilizada por la levadura. Atenuación limite La fracción porcentual de azúcares fermentables en el extracto total del mosto determina la atenuación límite. Por medio de la atenuación límite, se establece el contenido alcohólico de la cerveza y con ello influye decisivamente en el carácter de la mima. La composición normal de extracto fermentable de las cervezas claras (cervezas tipo pilsener) con un grado de fermentación aparente del 80% es el nivel óptimo buscado en la industria. Fermentación – Grado de fermentación Durante la fermentación, el extracto es transformado permanentemente. El alcance de esta transformación se llama grado de fermentación. La diferencia entre el contenido del extracto del mosto al inicio de la fermentación y el contenido de extracto en la cerveza se llama contenido de extracto fermentado. El cálculo del grado de fermentación (V) se realiza según la fórmula: V= contenido de extracto fermentado X100 Contenido del grado del mosto al inicio de fermentación – Ejemplo: Al inicio de la fermentación: 12% de extracto Al final de la fermentación: 4% de extracto Por lo tanto se ha fermentado un: 8% de extracto 12% de extracto=100 8 de extracto = 8 X100% =66,66 12 El grado de fermentación es 66,7% Fermentación del azúcar La levadura es el único ser vivo que es capaz de sustituir la respiración intensiva en energía por la fermentación. Debe aclararse ahora en que consiste la particularidad de la fermentación alcohólica y como son las relaciones energéticas. – Fermentación alcohólica como glicolisis anaerobia Como todos los seres vivos, la célula de levadura requiere de energía para procesos que dependen de esta, por ejemplo: La formación de nuevas sustancias celulares. La absorción y asimilación de sustancias del medio ambiente. La degradación y excreción de compuestos innecesarios o dañinos. El trasporte de sustancia dentro de la célula. La conversión de la glucosa en 2 piruvato, a través de 10 etapas intermedias se denomina glicolisis. La levadura es el único ser vivo que bajo determinada circunstancia, como la ausencia de aire, puede conmutar a fermentación alcohólica, a partir del piruvato: —> Respiración Glucosa –> Piruvato —> Fermentación Alcohólica La fermentación alcohólica se expresa, según la fórmula de Gay- Lussac: De un mol de glucosa =180g se forman durante la fermentación alcohólica 92 g de alcohol y 88 g de CO2. Es decir que el azúcar es separado en partes casi iguales en la masa de alcohol y CO2.En esto, la porción volumétrica del dióxido de carbono es incomparablemente más grande que la del alcohol, dado que los gases tienen una densidad sustancialmente menor. En conclusión Los criterios de calidad para la cebada que será malteada son: resistencia a enfermedades y parásitos, elevada capacidad de aprovechamiento de nutrientes, alto rendimiento en granos, buena forma en distribución de granos, buena capacidad de absorción de agua, bajo contenido de albuminas, alto poder germinativo y buena capacidad en formación de enzimas. Estos requisitos serán evaluados a través de un control de calidad manual y por ensayos técnico –químicos. En cuanto a la hidrolisis del almidón su aspecto más importante es la degradación de éste a glucosa, maltosa y trialosa a través de las enzimas α-amilasa y β- amilasa que están presentes en el grano de cebada y durante el proceso de obtención del mosto de cerveza el cual se llama maceración, este incluye el engrudamiento o pasta, la licuefacción y sacarificación. Y en cuanto a la fermentación y su obtención de grado de alcohol óptimo podemos destacar que varía según los estilos de cerveza y que el extracto es el que define la graduación alcohólica a través de la acción enzimática de la Levadura. Bibliografía P.S.huges and E.D.Baxter Beer: quality, safety and nutricional spects, The royal Society of Chemistry 2006. Martin Boan, Diego Collini y Carolina Perez Manual cervecero. Fábrica de libros 2012. Kunze Wolfgang Technology Brewing and Malting. VLb Berlín 2006.
