tesis raúl valenzuela final
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UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Y TECNOLOGÍA QUÍMICA
Profesor Patrocinante:
Eduardo Castro MonteroDepartamento de Ciencia de los Alimentos
y Tecnología Química, Universidad de Chile
Directores de Memoria:
José Romero ReyesDepartamento de Ciencia de los Alimentos
y Tecnología Química, Universidad de Chile
Patricia Araos PérezDepartamento de Educación Ambiental y
Participación Ciudadana, Comisión Nacional del Medio Ambiente
“ELABORACIÓN ARTESANAL DE CERVEZA ORGÁNICA DE
QUÍNOA”
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN
ALIMENTOS
RAÚL ALBERTO VALENZUELA VENEGAS
SANTIAGO-CHILE
2007
ix
A Dios y La Virgen, a mis padres Raúl e Irma, a mi hermano Guillermo y a mi novia Victoria, quienes me apoyaron siempre en esta
ix
larga y difícil carrera.
AGRADECIMIENTOS
Al profesor Eduardo Castro por su influencia en mi formación
profesional, así como guía en el desarrollo de esta memoria.
Al Profesor José Romero Reyes por tener su puerta siempre abierta
cuando lo requerí.
A la profesora Lilian Abugoch por sus aportes, excelente disponibilidad y
darme la oportunidad de desarrollarme como ayudante.
A la Profesora Patricia Araos Pérez, por su carisma y apoyo
incondicional cuando lo necesité.
A mis compañeros que me acompañaron en la carrera y que
demostraron ser además mis amigos.
A todos los profesores que de una u otra manera me enseñaron y
guiaron para llegar a mi meta de ser profesional
A Marta Argomedo, Carlos Zamora, Oscar Vega y Manuel Fonseca por
su excelente disposición y colaboración, que en mucha medida hicieron posible
que esta memoria se realizara.
ix
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA……………………………………………………………………. ii
AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………. iii
ÍNDICE GENERAL………………………………………………………………... iv
RESUMEN…………………………………………………………………………. viii
SUMMARY..................................................................................................... ix
I. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….. 1
1.1 Antecedentes generales…………………………………………………… 4
1.1.1 La quínoa: Aspectos generales…………………………………….. 4
1.1.1.1 Descripción del grano de quínoa..………………………..... 4
1.1.1.2 Valor nutritivo ………………………………………………… 6
1.1.1.3 Producción……………………………………………………. 7
1.1.2 Cerveza y cervecería: consideraciones generales……………….. 7
1.1.2.1 Producción y consumo mundial de cerveza………………. 8
1.1.2.2 Producción y consumo nacional de cerveza……………… 9
1.1.2.2.1 Producción nacional……………………………… 9
1.1.2.2.2 Cervecería artesanal……………………………... 10
1.1.2.2.3 Consumo de cerveza en Chile………………….. 10
1.1.3 Características de la cerveza……………………………………….. 11
1.1.3.1 Composición………………………………………………….. 11
1.1.3.2 Clasificación de las cervezas………………………………. 12
1.1.3.3 Tipos de fermentaciones……………………………………. 13
1.1.3.3.1 Fermentación baja o cerveza lager…………….. 13
1.1.3.3.2 Fermentación alta o cerveza ale………………... 13
1.1.4 Calidad de la cerveza………………………………………………... 14
1.1.4.1 Color…………………………………………………………... 15
1.1.4.2 Grados de alcohol…………………………………………… 15
1.1.4.3 Espuma……………………………………………………….. 15
1.1.4.4 Turbidez………………………………………………………. 16
1.1.4.5 Amargor………………………………………………………. 17
1.1.5 Normativa legal chilena ……………………………………………… 17
1.2 Objetivos................................................................................................ 19
ix
1.2.1 Objetivo general............................................................................ 19
1.2.2 Objetivos específicos.................................................................... 19
II. MATERIALES Y MÉTODOS...................................................................... 21
2.1 Lugar de trabajo.................................................................................... 21
2.2 Materias primas.................................................................................... 21
2.3 Elaboración de cerveza de quínoa....................................................... 22
2.3.1 Malteado....................................................................................... 23
2.3.1.1 Remojo.............................................................................. 23
2.3.1.1.1 Determinación de la humedad inicial del grano. 24
2.3.1.2 Germinación...................................................................... 24
2.3.1.2.1 Porcentaje de germinación................................. 25
2.3.1.2.2 Porcentaje de crecimiento de raíz...................... 25
2.3.1.3 Secado/tostado................................................................. 25
2.3.1.4 Desgerminado................................................................... 26
2.3.2 Grano Malteado............................................................................ 26
2.3.3 Molienda....................................................................................... 26
2.3.4 Maceración................................................................................... 26
2.3.4.1 Retención de sólidos......................................................... 27
2.3.5 Lupulado.................................................................................... ... 28
2.3.6 Inoculación con S. cerevisiae (cepa UCH-M4 y S-33)................. 28
2.3.7 Fermentación............................................................................... 29
2.3.8 Evaluación del proceso fermentativo........................................... 30
2.3.8.1 Producción de dióxido de carbono (CO2)......................... 30
2.3.8.2 Graduación alcohólica...................................................... 30
2.3.8.3 Extracto real..................................................................... 30
2.3.8.4 Extracto seco primitivo..................................................... 31
2.3.8.5 Grado de fermentación..................................................... 31
2.3.8.6 Acidez total....................................................................... 31
2.3.8.7 Determinación de pH........................................................ 32
2.3.9 Determinación de nitrógeno............................................... 32
2.3.10 Refrigeración...................................................................... 32
2.3.11 Clarificación y envasado.................................................... 33
2.3.11.1 Clarificación......................................................... 33
2.3.11.2 Envasado............................................................ 33
ix
2.3.12 Determinación de aceptabilidad........................................ 34
2.3.13 Almacenamiento……………………………………………. 35
III. Resultados y discusiones......................................................................... 36
3.1 Remojo................................................................................................ 36
3.2 Germinación........................................................................................ 37
3.3 Molienda.............................................................................................. 39
3.4 Maceración.......................................................................................... 40
3.5 Variables del proceso fermentativo..................................................... 42
3.5.1 Concentración de inóculo.......................................................... 42
3.5.2 Temperatura de fermentación.................................................... 43
3.5.3 Comparación de cepas de levadura S-33 y UCH-M4................ 43
3.6 Clarificación......................................................................................... 45
3.7 Resultados de los análisis físico químicos realizado a las cervezas
obtenidas con las diferentes cepas de levadura................................. 47
3.8 Clasificación de la cerveza obtenida con la cepa S-33....................... 50
3.9 Aceptabilidad....................................................................................... 51
3.10 Posibles usos para la torta resultante de los procesos de filtración. 52
IV. CONCLUSIONES.................................................................................. ... 55
V. BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................... 56
VI. ANEXOS
Anexo 1: Determinación de la humedad inicial del grano
Anexo 2: Especificación técnica cepa de levadura S-33
Anexo 3: Determinación de la graduación alcohólica
Anexo 4: Determinación del extracto real
Anexo 5: Cuantificación del nitrógeno total y estimación del contenido
en proteína pura
Anexo 6: Carbonatación en botella con azúcar
Anexo 7: Determinación de aceptabilidad
Anexo 8: Ganancia de humedad durante 5 días
Anexo 9: Ganancia de humedad durante 8 horas
Anexo 10: Determinación de la densidad del mosto
Anexo 11: Determinación de la densidad de la cerveza
ix
Anexo 12: Cálculo del extracto seco primitivo
Anexo 13: Cálculo del grado de fermentación
Anexo 14: Cálculo de la acidez total
ix
RESUMEN
La cerveza orgánica de quínoa producida artesanalmente representa
una gran oportunidad de innovación y desarrollo. El objetivo de este trabajo fue
elaborar artesanalmente una cerveza orgánica, utilizando un grano distinto a la
cebada como la quínoa. Se estudiaron las condiciones de malteado del grano,
el tipo de molienda, el tiempo y temperatura de maceración. Se evaluó la
influencia de dos cepas de levadura Saccharomyces cerevisiae (S-33 y UCH-
M4) a diferentes temperaturas (16, 20 y 25º C). El proceso fermentativo se
controló determinando: producción diaria de anhídrido carbónico, producción de
alcohol, extracto real, extracto seco primitivo, grado de fermentación, acidez
total y pH. Se estimó la cantidad de nitrógeno en las cervezas obtenidas y se
evaluaron distintos métodos de clarificación. Se realizó un panel de
aceptabilidad para evaluar las características sensoriales de las cervezas
obtenidas, en el cual se analizó el aroma, color, calidad de la espuma, sabor,
gas, amargor y aceptabilidad general. La cerveza obtenida con la cepa S-33
fue la mejor evaluada. Se utilizó grano de quínoa previamente lavado para
eliminar las saponinas. Las condiciones óptimas de malteado del grano fueron
6 a 8 horas de remojo y dos días de germinación. El tipo de molienda que
permitió una mayor cantidad de extracto fermentable en el mosto fue como
harina. El tiempo de estacionamiento y temperatura donde las enzimas
amilasas degradaron con mayor facilidad el almidón fue 62-65º C por una hora
y 72-75º C por otra hora. Se agregó lúpulo con 6,1% de ácidos en una
relación de 1 g/L mosto. La cepa de levadura influyó en los parámetros físico
químicos de graduación alcohólica, extracto real, extracto seco primitivo, grado
de fermentación, acidez total y pH. También influyó en las características
sensoriales. La temperatura determinó la actividad fermentativa, y el proceso
de clarificación determinó la transparencia de la cerveza. La cerveza producida
con la cepa UCH-M4 en las condiciones señaladas presentó parámetros físico
químicos deficientes y fue mal evaluada por el panel de aceptabilidad, por el
contrario, la cerveza producida con la cepa S-33 entregó parámetros físico
químicos similares a los de las cervezas comerciales y fue muy bien evaluada
ix
por el panel de aceptabilidad, sin embargo, la calidad de la espuma y el nivel
de anhídrido carbónico percibido por dicho panel, fue mal evaluado.
SUMMARAY
Artisanal development organic quinoa beer
Organic quinoa beer produced artisanally represents a great opportunity
for innovation and development. The objective of this work was to develop
artisanal organic quinoa beer, using quinoa instead of barley. The conditions of
malting, milling type, time and temperature mashing was tested. Influence of
two yeast culture Saccharomyces cerevisiae (S-33 and UCH-M4) was
evaluated to different temperatures (16, 20, 25º C). The fermentative process
was monitored by determining: daily production of carbonic anhydride, alcohol
production, dry extract primitive, degree of fermentation, total acidity and pH.
The amount of nitrogen in beer obtained and differents methods for clarification
was evaluated. A panel to assess the acceptability of sensory characteristics of
beers obtained was conducted, which analyzed the smell, color, quality of the
foam, taste, gas, bitterness and overall acceptability, beer obtained with S-33
yeast culture was the best evaluated. Quinoa previously washed to remove
saponins was used. The ideal conditions of malted grain were to 6 to 8 hours of
steeping and two days of germination. The type of milling allowing greater
amount of fermentable extract in the wort was as flour. The time and
temperature where enzymes amylases degraded more easily starch was 62-65º
C for one hour and 72-75º C for another hour. Hop with 6,1% of acid was
added in a ratio of 1 g/L. The parameters physical chemical of alcohol, real
extract, dry extract primitive, degree of fermentation, total acidity, pH and
sensory characteristic was influenced for the yeast culture. The temperature
determinated the fermentative activity and the clarification process determinated
the transparency of beer. Beer produced with UCH-M4 yeast culture under the
conditions identified presented deficient physical chemical parameters and was
poorly evaluated for panel acceptability, on the contrary, beer produced with S-
33 yeast culture gave physical chemical parameters similar to commercial beer
and was evaluated very well for panel acceptability, however, the quality of the
ix
foam and carbonic anhydride level perceived for that panel was poorly
evaluated.
30
I. INTRODUCCIÓN
En Chile, CCU (Compañía Cerveceras Unidas) controla cerca del 90% del
mercado de la cerveza a través de sus diferentes marcas, siendo la más
importante Cristal. Sin embargo, en los últimos años el consumidor de esta
bebida se ha sofisticado y se ha atrevido a probar cosas nuevas, abriéndose a
los productos artesanales (Diario Estrategia, 2006).
Hoy se estima que 5% de los compradores de cerveza exigen un producto
artesanal, con más cuerpo, aroma y sabor que las industriales, no sólo piden
una simple cerveza, sino que especifican su tipo, es decir lager, ale, stout, y
saben apreciar los diferentes niveles de amargor de cada una (Diario
Estrategia, 2006).
Una familia, en Chile, destina $15 mil/año a comprar cerveza, y se
ingieren cerca de 27 litros per cápita anuales, una cifra infinitamente menor a la
de Alemania o Irlanda, donde una persona bebe 200 litros. Sin embargo, los
productores artesanales están confiados en incrementar la demanda en al
menos cinco litros en el corto plazo, lo que ubicaría a Chile en niveles similares
a Argentina, que bordea los 34 litros por habitante al año (Diario Estrategia,
2006).
Estudios sugieren que los niveles de homocisteína en sangre (Hci) tienen
una relación causal respecto a las enfermedades cardiovasculares. Por tanto,
reducir los niveles de Hci podría ser importante desde un punto de vista clínico
y se buscan estrategias alimentarias que permitan conseguirlo. Se descubrió
que el tabaco y consumo de café incrementaban los niveles de Hci, mientras
que la cerveza los reducía. La elevada concentración en vitaminas del grupo B
de la cerveza podría ser potencialmente responsable de este efecto saludable
en su consumo (Housemoan, 2004).
Otros estudios indican que la cerveza puede estimular el vaciado gástrico,
lo que tendría implicaciones para el aumento del apetito y la mejora de la
digestión (Yokoo, 2004).
30
Por otro lado, los crecientes niveles de deterioro de los ecosistemas hacen
necesario a la sociedad buscar alternativas de producción más amigables con el
medioambiente.
La producción silvoagropecuaria, no ajena a este problema global, ha
generado alternativas sustentables y ecológicas, destacando la Agricultura
Orgánica con un creciente desarrollo, tanto a nivel nacional como mundial. (NCh
2439 Of. 2004).
Si bien los chilenos aún no son grandes consumidores de productos
orgánicos, la producción poco a poco se consolida en el país. La razón esta
clara: el mercado internacional los demanda. Y la proyección es que la tendencia
va en aumento. La cantidad de personas que está dispuesto a pagar cuatro
veces más por productos orgánicos crece alrededor de 2% cada año en los
países de Europa del sur y el doble en los del norte. En Alemania, Austria,
Inglaterra o Escandinavia entre el 3 y el 6% del total de los alimentos son
orgánicos, mientras que en naciones de Europa del sur, como Francia e Italia, el
porcentaje alcanza sólo a 1 o 2%, debido a la preferencia por este tipo de
alimentos recién se está desarrollando, mientras que los del norte ya tienen la
costumbre asumida.
Un reflejo de esta dinámica es la importancia que se le está dando a este
tipo de productos en los supermercados, que son los líderes de distribución
orgánica en Europa. Así como en Chile está de moda que las grandes cadenas
de supermercados saquen productos con marcas propias, como bebidas de
fantasía, aceites, arroz, detergentes o mayonesas, que por lo general son más
baratos, en Europa se está haciendo lo mismo, pero con los productos
orgánicos. Son las llamadas marcas “bio”, sobre las cuales los supermercados
no sólo ponen su nombre, además se responsabilizan y fiscalizan toda la cadena
de producción y distribución.
Otro indicio del boom de los orgánicos son las campañas de promoción que
los gobiernos de Europa del Este, con ayuda de la UE, están realizando.
30
Según datos de la Asociación de Productores Orgánicos de Chile, los
principales destinos de las exportaciones son EE.UU. con 58,4%, seguido por
la Unión Europea, 29,4%; Japón, 5,7%, y Canadá, 4,9%. De ellos, el 28,8% son
congelados, en su mayoría frambuesas y moras; el 13,5% corresponde a
procesados, como vino tinto y aceite de oliva; el 7,2% son deshidratados, y sólo
el 5,1% corresponde a fruta seca, de las cuales el 82% son manzanas y kivis.
(El Mercurio, 2007).
Por todo lo anterior, la creación de productos procesados orgánicos, así
como lo es la cerveza artesanal, resulta una muy buena alternativa para apoyar
la iniciativa del desarrollo sustentable, y es una excelente oportunidad de
innovación y desarrollo.
30
1.1. Antecedentes generales
1.1.1 La Quínoa: Aspectos generales
La quínoa, fue clasificada por primera vez por un científico alemán
llamado Christian Willdenov, esta es un pseudocereal de la familia
Chenopodiaceae. La palabra Chenopodium deriva del griego y significa pata
de ganso, lo cual se aprecia en la forma de sus hojas (Fuentes, 1972).
Se cree que es una planta originaria de las orillas del Lago Titicaca y es
una planta alimenticia muy antigua en el área andina. Según algunas
investigaciones su cultivo data de 5000 años a. C. Los incas reconocieron su
alto valor nutricional y las aprovecharon de manera integral, reemplazando a
las proteínas animales (Repo Carrasco y col., 2000).
La historia muestra que la quínoa es uno de los cultivos más antiguos de
los pueblos americanos. Su desarrollo posterior se equipara con el maíz y la
papa. Sin embargo, su cultivo no ha progresado porque la cultura española que
penetró en las tierras americanas, impulsó principalmente el trigo y la cebada
en el grupo de los cereales.
1.1.1.1 Descripción del grano de quínoa
El grano, está constituido por el fruto maduro sin el perigonio, es de
forma lenticular, elipsoidal, cónica o esferoidal, presenta tres partes bien
definidas que son: episperma, embrión y perisperma, las que se pueden
diferenciar en la figura 1. La episperma está constituida por 4 capas: una
externa de superficie rugosa, quebradiza, la cual se desprende en su mayoría
al frotarla, en ella se ubica la saponina que le da el sabor amargo al grano,
cuya adherencia es variable con los genotipos, tiene células de forma alargada
con paredes rectas; la segunda capa es muy delgada y lisa, se observa sólo
cuando la capa externa es translúcida; la tercera capa es de coloración
amarillenta, delgada y opaca y la cuarta capa, translúcida, está compuesta sólo
por un extracto de células (Villacorta y Talavera, 1976).
30
El embrión esta formado por dos cotiledones y la radícula, constituye el
30% del volumen total del grano el cual envuelve al perisperma como un anillo,
con una curvatura de 320 grados, es de color amarillento, mide 3,54 mm de
longitud y 0,36 mm de ancho, en algunos casos alcanza una longitud de 8,2
mm y ocupa un 34% de todo el grano y con cierta frecuencia se encuentran 3
cotiledones (Gallardo y col., 1997)
El perisperma es el principal tejido de almacenamiento y está
constituido mayormente por gránulos de almidón, es de color blanquecino y
representa prácticamente el 60% de la superficie del grano, sus células son
grandes y de mayor tamaño que las del endosperma, de forma poligonal con
paredes delgadas, rectas y con grandes agregados de almidón, estos
agregados están compuestos por miles de gránulos de almidón individuales.
Figura 1. Grano de quínoa
Fuente: Tapia (2000).
Gallardo y col. (1997), indican que la quínoa también posee endosperma
el cual es de tipo celular, formado por varias capas rodeando completamente al
embrión y separado de él por una capa de aire y que probablemente, después
que la semilla se hidrata, las células del endosperma se ponen en contacto con
el embrión que lo consume rápidamente durante su crecimiento.
30
1.1.1.2 Valor nutritivo
El grano de quínoa posee un alto valor nutritivo determinado por su
contenido en proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales, comparado con
otros cereales (tabla 1). Sin embargo, posee ciertas sustancias amargas,
conocidas como saponinas, que limitan el uso del grano a nivel industrial.
Tabla 1. Composición proximal de los cereales y granos andinos (g/100 g b.h.)
Grano Proteína Grasa Fibra Cenizas Carbohidratos
Trigo
Manitota
16,0 2,9 2,6 1,8 74,1
Trigo Inglés 10,5 2,6 2,5 1,8 78,6
Cebada 11,8 1,8 5,3 3,1 78,1
Avena 11,6 5,2 10,4 2,9 69,8
Centeno 13,4 1,8 2,6 2,9 80,1
Arroz 9,1 2,2 10,2 7,2 71,2
Maíz 11,1 4,9 2,1 1,7 80,2
Sorgo 12,4 3,6 2,7 1,7 79,7
Quínoa 14,4 6,0 4,0 2,9 72,6
Kañiwa 18,8 7,6 6,1 4,1 63,4
Kiwicha 14,5 6,4 5,0 2,6 71,5
Fuente: Repo Carrasco (1992)
El verdadero valor proteico de la quínoa está en la calidad de su
proteína, es decir, en la combinación de una mayor proporción de aminoácidos
esenciales para la alimentación humana, que le otorgan un alto valor biológico.
El promedio de proteínas en el grano es de 16%, pero puedo contener hasta
30
23%, más del doble que cualquier otro cereal. Además las proteínas contenidas
están cerca del porcentaje que dicta la FAO para la nutrición humana (Repo
Carrasco, 1992)
Las semillas contienen entre 58 y 68% de almidón y 5% de azúcares, a
pesar de que los granos de almidón son bastantes pequeños, éstos contienen
cerca de 20% de amilasa, y forman gelatina entre los 55 a 65º C. La grasa
contenida es de 4 a 9%, de los cuales la mitad contiene ácido linoléico,
esencial para la dieta humana (Avilés y Jinés, 2000).
1.1.1.3 Producción
El cultivo de la quínoa se realiza principalmente en los países andinos
como Perú, Ecuador, Bolivia, Colombia y Chile (Ministerio de Agricultura del
Perú, 2005).
El fotoperíodo requerido para florecer es probable que limite el éxito en
EUA, Japón, Europa y otras áreas industrializadas para ecotipos que
provengan de similares latitudes en los Andes. Este cultivo ya ha demostrado
ser promisorio a escala de granja en partes altas de Colorado y cerca de los
estados de Washington y Oregón, como así también Inglaterra y Escandinava
(Fundación Biodiversidad, 1999).
Las zonas donde más se ha cultivado quínoa en Chile, y en donde aún
se sigue haciendo, son el altiplano nortino de la primera región y en el centro
sur, entre San Fernando y Concepción; últimamente se ha sembrado también
en las zonas de Luco, Pichilemu, Melipilla y Cauquenes (Wilson, 1990).
La productividad es aproximadamente 3000 kg/ha y muchas veces se
llegan a cosechar hasta 5000 kg/Ha, lo que se compara a la cosecha del trigo
en la zona andina (Ministerio de Agricultura del Perú, 2005).
1.1.2 Cerveza y cervecería: consideraciones generales
En el sentido más amplio, la palabra cervecería puede definirse como los
procesos combinados para preparar bebidas, a partir de la infusión de granos
30
sanos que han germinado y la subsiguiente fermentación de la solución
azucarada producida en dicha infusión y en la que parte de estos carbohidratos
es convertida en etanol y dióxido de carbono.
De la definición anterior puede deducirse, que cualquier grano sano
(habitualmente gramináceos) puede emplearse, siempre que la semilla o grano
tenga suficientes polisacáridos de reserva nutritiva (endosperma). Los granos
cereales tal cuales son alimentos relativamente poco atractivos, por lo que la
combinación de maceración en agua, molidos y mezclados con agua, los
convierte en productos mucho más agradables. Estos procesos, partiendo de
productos inicialmente crudos, indudablemente han constituido la base de las
industrias de malteado, cervecería y panadería, tal como las conocemos en la
actualidad (Hornsey, 1999).
1.1.2.1 Producción y consumo mundial de cerveza
Europa es el principal productor a nivel mundial de cerveza con 514.612
mil hectolitros durante el año 2003 seguido por Asia con 396.638 mil hectolitros
para el mismo período. Australia/Oceanía es el continente donde menos se
produce cerveza, con tan solo 21.379 mil hectolitros (Asociación
Latinoamericana de Fabricantes de cerveza, 2005).
En la figura Nº 2 se muestra que los países de mayor consumo de
cerveza en Hispanoamérica para el año 2004 fueron: Venezuela, México, Brasil
y Panamá. Chile ocupa el décimo lugar en el ranking, con un consumo per
cápita de 27,03. Los países de El Salvador, Guatemala, Uruguay y Nicaragua
son los que presentan un menor consumo per cápita de cerveza.
30
Figura 2. Consumo
per cápita por país en
Hispanoamérica (litros/habitante).Fuente: Asociación Latinoamericana de Fabricantes de Cerveza
(Alaface) (2005).
El mayor productor de cerveza en Hispanoamérica es Brasil con 82.590
miles de hectolitros durante el 2004, luego le siguen México, Venezuela y
Argentina. Chile se ubica en el séptimo lugar con una producción de 4.190
miles de hectolitros para el mismo periodo. Los países que presentan menor
producción de cerveza son: Ecuador, Bolivia y Paraguay (Asociación
Latinoamericana de Fabricantes de cerveza, 2005).
1.1.2.2 Producción y consumo nacional de cerveza
1.1.2.2.1 Producción nacional
El mercado cervecero nacional, donde la producción anual llegó en 2004
a 4.190 miles de hectolitros (Asociación Latinoamericana de Fabricantes de
Cerveza, 2005), está compuesta mayoritariamente por dos empresas:
Compañía Cervecerías Unidas S.A. (CCU) que compite con sus productos
Cristal, Escudo, Morenita, Royal Guard, Paulaner, Kunstman y Austral, y
Cervecería Chile S.A. con sus productos Becker y Báltica.
CCU controla cerca del 90% del mercado de la cerveza y Cervecerías
Chile, principal competidor de CCU, posee menos del 10%. Sin embargo,
durante el 2006 se estimó que el 5% del consumo total corresponde a cerveza
artesanal (Chilealimentos, 2006).
1.1.2.2.2 Cervecería Artesanal
30
La cerveza es un dilema no resuelto en Chile. Mientras la mayoría de los
bebedores optan por los archiconocidos envases de litro o pagan más por
conseguir una rubia importada, hay quienes creen que pueden darle un giro y
aventurarse en desarrollar nuevos sabores. El mundo de las cervezas
artesanales ha despertado. Y hoy por hoy se puede encontrar algunos buenos
ejemplos de lo que se está haciendo por estas latitudes.
En este contexto, un grupo de cerveceros chilenos formó la Asociación
de Cerveceros Artesanales, integrada por las cervecerías Kross, Crater, Szot,
Cervecera del puerto, D´olbek, Gutmann, Oceanik, Capital, Casa cervecera
Puerto Montt, Los Colonos, J. Bello y Valvier, cuyo objetivo es promover el
consumo de cerveza elaborada artesanalmente.
En cuanto a estilos de cerveza se trata, en Chile, como en otras partes
del mundo, hay dos que predominan: Ale o Lager, además de las cervezas
especiales, donde se agregan ingredientes como frambuesa, frutilla, guindas,
duraznos, damascos, uvas, manzanas, peras, limón, naranjas, entre otros
(Planeta vino, 2007).
1.1.2.2.3 Consumo de cerveza en Chile
Chile ocupa el lugar número 37 en el mundo y número 10 en América
Latina en la clasificación de consumo de cerveza, detrás de Colombia
(Asociación Latinoamericana de Fabricantes de Cerveza, 2005).
El consumo de cerveza casi dobla al consumo de vino. La cerveza
representa el 64,3 % de todas las ventas de bebida alcohólica en Chile. El vino
tiene una cuota de mercado del 28,2 % y la opción nacional de licor fuerte, el
pisco, sólo tiene parte del 5,9 %. Hace cuatro años la cerveza tenía el 57,7 %
del mercado, mientras el vino y pisco tenían el 35,5 % y el 6%,
respectivamente. AC Nielsen sostiene que el aumento del consumo de cerveza
representa la demanda del consumidor por bebidas alcohólicas menos fuertes.
Esta tendencia también está apoyando la venta de bebidas alcohólicas
premixtas, sobre todo las que mezclan el alcohol y el jugo de fruta (Diario del
vino, 2007).
30
1.1.3 Características de la cerveza
1.1.3.1 Composición
Desde muy antiguo se sabe que la cerveza puede ser un importante
contribuyente a la dieta. Para los hombres primitivos, la elaboración estaba
estrechamente relacionada con la del pan, pues ambos se elaboran con
cereales, agua y levadura y ambos tenían un valor nutritivo similar (Baxter y
Hughes, 2001).
En la tabla 2 se aprecian los principales componentes de la
cerveza, comparada con la leche y el vino.
Tabla 2. Composición típica de la cerveza; principales componentes.
Niveles típicos (g/100 ml)
Ingrediente Cerveza Vino Leche
Agua 92-95 85 – 91 88 – 90
Alcohol 2,5 – 3,5 9 – 14 0
Carbohidratos
totales1,5 – 3 0,1 – 6,0 5
Proteínas totales 0,2 – 0,6 0,02 3
Lípidos Despreciable Despreciable 3 – 4
Minerales 0,2 – 0,3 0,1 – 0,3 0,2 – 0,5
Vitaminas y otros
micronutrientes0,002 0,0003 0,002
Fibra 0,3 – 1,0 Despreciable Despreciable
Polifenoles y
compuestos de
0,002 – 0,06 0,03 – 0,074 0
30
lúpulo
Fuentes: Baxter y Hughes (2001).
Se observa que la cerveza contiene cantidades significativamente
mayores de los principales nutrientes (proteínas carbohidratos, fibra y
vitaminas) que el vino. Su contenido en vitaminas es tan adecuado como el de
la leche, en tanto que el contenido en grasa es muy inferior. Sin embargo, la
leche tiene un contenido en proteínas superior al de la cerveza.
1.1.3.2 Clasificación de las cervezas
Las cervezas pueden clasificarse de muchas maneras, como se
desprende de la siguiente tabla.
Tabla 3. Clasificación de las cervezas.
Géneros de cervezas
Según el extracto seco
Ligera, de taberna, fuerte, extrafuerte
Clases de cerveza Según
clase de levadura Fermentación alta Fermentación baja
Tipos de cervezaDortmund
München
Pilsen
Wiener (vienesa)
Variedades de cervezaLager
Export
Marzo
Bock
Doble Bock
Weizen
Exportweizen
Weizenbock
Weizen doblebock
Kölsh
Alt (antigua)
Fuente: Vogel (1999).
Según Kunze (1996), la fermentación es una etapa clave en el proceso
productivo, en ella el mosto o caldo de cerveza se transforma en alcohol
30
gracias a la intervención de levaduras especiales. Dependiendo de la clase de
levadura usada, las cervezas son clasificadas internacionalmente en dos
categorías básicas: cervezas de alta fermentación o Ale, y cervezas de baja
fermentación o Lager.
1.1.3.3 Tipos de fermentaciones
Existen muchísimos tipos de cerveza, teniendo en cuenta el modo de
fermentación se pueden distinguir tres categorías: fermentación baja,
fermentación alta y fermentación espontánea.
1.1.3.3.1 Fermentación baja o cervezas lager
La palabra Lager se deriva del vocablo alemán “lagern” que significa
guarda o permanencia en bodega y se refiere al largo periodo de reposo de la
cerveza para una lenta fermentación. Este proceso se realiza a bajas
temperaturas (10 a 12°C), y en él la levadura se mantiene al fondo del
estanque permitiendo que el lúpulo y la cebada malteada dominen el aroma y
sabor del producto (De Clerk, 1957).
Según Compton (1977), las levaduras “bajas” fueron empleadas por
primera vez en Baviera para producir las cervezas llamadas Lager o Lagern.
Estas levaduras se definen como aquellas que al final de la fermentación se
van al fondo del tanque de fermentador.
Las levaduras Saccharomyces carlsbergensis y Saccharomyces
cerevisiae de cervecería se clasifican de acuerdo con su modo de acción. S.
carlsbergensis es una levadura de fondo que no suele formar esporas, se
adapta bien a la fermentación lenta a bajas temperaturas y es la preferida para
elaborar cerveza tipo Lager. La levadura de S. cerevisiae produce una fuerte
fermentación a temperatura elevada y tiende a flotar en la superficie. Es
preferida para la elaboración de cerveza tipo pilsener (Rojas y Serna, 2000).
30
1.1.3.3.2 Fermentación alta o cervezas Ale
La cerveza tipo Ale se originó en Baviera en la época medieval y
posteriormente ha llegado a ser el tipo predominante en el mundo. Esta
cerveza es, por tradición, el producto de la fermentación de las cepas “de
superficie”, de Saccharomyces cerevisiae, denominada así debido a que una
parte de la levadura sube hasta formar una densa “cabeza de levaduras” en la
superficie del fermentador (Brown y col., 1989).
La fermentación de la cerveza Ale ocurre de manera más rápida y a
temperaturas de 20° C aproximadamente, actuando la levadura en la superficie
del mosto. Además, tienen un elevado porcentaje de alcohol y son muy
aromáticas (De Clerk, 1957).
La cerveza tipo Ale es distinta de la cerveza Lager por la disminución
más rápida del extracto de azúcar en la etapa de fermentación, causada por el
uso de levadura Saccharomyces cerevisiae, que permanece en suspensión, y
por las temperaturas más altas utilizadas (20 - 23°C) (Knudsen, 1977).
Según Schmidt-Hebbel (1966), las levaduras “altas” se pueden
diferenciar de las “bajas” por fermentar el trisacárido rafinosa hasta un tercio, al
formar sólo fructosa y melibiosa, pues les falta la enzima melibiasa que sigue
descomponiendo la melibiosa, en glucosa y galactosa, ambas fermentables.
1.1.4 Calidad de la cerveza
Según Posada (1995), la calidad de la cerveza naturalmente presupone
la ausencia de aspectos reconocidos generalmente como indeseables. La
calidad de la cerveza depende de varios factores que tienen relación con las
materias primas utilizadas, con el proceso de elaboración y principalmente con
el mercado consumidor que evalúa esta calidad. Entre los parámetros más
importantes de evaluación de calidad están el sabor, la presencia y
permanencia de espuma, color, grado alcohólico y la presencia de residuos o
precipitados (estabilidad).
30
Las características físico-químicas de la cerveza son los términos que se
usan para definir los requerimientos de los cuerpos regulatorios, pero como
definición de la calidad de una cerveza, el análisis químico es tanto limitado
como ilimitado. Es ilimitado porque las técnicas analíticas modernas pueden
medir miles de compuestos dentro de la cerveza, la mayoría de los cuales no
tienen influencia reconocida en el sabor (Kunze, 1996).
1.1.4.1 Color
El color del mosto se intensifica durante la ebullición, si la ebullición es
prolongada, en especial a presión, se produce un marcado oscurecimiento. El
pH elevado y el oxígeno, también favorecen la coloración intensa. Los dos
principales fenómenos que intensifican el color son: la oxidación de polifenoles
y la interacción de carbohidratos y compuestos nitrogenados (Hornsey, 1999).
1.1.4.2 Grado alcohólico
El C2H5OH se forma durante la etapa de fermentación del mosto
(proceso anaeróbico), en el cual la levadura convierte la glucosa en etanol y
dióxido de carbono según la siguiente ecuación estequiométrica:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + calor (Knudsen, 1977).
Los principales productos de fermentación son etanol y CO2, aunque
también se forman numerosos subproductos, que contribuyen de forma
importante al aroma de la cerveza. Al respecto los ácidos orgánicos, alcoholes
y ésteres son especialmente importantes (Brown y col.,1989).
El porcentaje de azúcares fermentables en el extracto total determina el
contenido alcohólico en el producto final (Briggs y col., 1981).
1.1.4.3 Espuma
30
La formación de espuma es uno de los factores más importantes en la
evaluación de calidad que realizan los consumidores, ya que transmite la
primera impresión del producto tan pronto es servido. La espuma se forma
principalmente por el CO2 disuelto en el líquido y debido al contenido proteico
de la cerveza (De Clerk, 1957).
1.1.4.4 Turbidez
Puesto que la cerveza es rica en polifenoles y polipéptidos, no resulta
para nada sorprendente que tenga tendencia a formar partículas en el tiempo.
Con excepción de dos tipos de cervezas de ciertos nichos, como la cerveza de
trigo o la cerveza fermentada en botellas agitadas, la turbidez, es generalmente
inaceptable para el consumidor y, además, una preocupación para el cervecero
(Baxter y Hughes, 2001).
La pérdida de brillo, el descenso de la transparencia, el grado de
enturbiamiento, incluso la floculación, precipitación y sedimentación, son las
sucesivas manifestaciones visuales de la falta de estabilidad o inestabilidad de
la cerveza. Así, la turbidez u opacidad de la cerveza se puede deber a las
siguientes causas: biológica, coloidal y una química, ésta última debido a
diversos agentes como el oxalato de calcio (Ros, 1980).
a) Turbidez biológica. La mayoría de las bacterias son incapaces de crecer
en la cerveza, debido a que no pueden tolerar el pH bajo, la concentración de
alcohol, y/o la falta de oxígeno para su crecimiento. Su presencia se debe a
una mala higiene y limpieza de los equipos utilizados (De Clerk, 1957).
b) Turbidez coloidal. Los coloides presentes en la cerveza tienden a coagular
en estructuras cada vez más grandes, hasta que luego de un tiempo se
transforman en una turbidez visible que finalmente precipita. El tiempo que
30
tarde en hacerse visible depende de diversos factores, como el contenido y tipo
de proteínas, taninos (compuestos polifenólicos), del medio que involucra pH,
temperatura, oxidación, presencia de sales, metales trazas, agitación y también
de condiciones de exposición a la luz y adsorción en el filtro, que pueden
acelerar o retardar la aparición de turbidez coloidal (De Clerk, 1957).
Este tipo de turbidez son la fuente más común de problemas en la
industria cervecera. La interacción es inicialmente intermolecular, pues
probablemente son complejos formados por enlaces-hidrógeno entre los
polifenoles y proteínas. Los subsiguientes procesos oxidativos pueden dar
lugar a enlaces covalentes entre las porciones proteínas y polifenol. La
formación del complejo inicial es reversible, en tanto que los agregados
formados covalentemente son persistentes. Pueden ocurrir interacciones
hidrofóbicas secundarias entre polipéptidos y polifenoles. Muchas cervezas
comerciales pueden desarrollar la llamada turbidez fría (definida como turbidez
que está presente a 0º C pero no a 20º C), si se mantienen frías inclusive
durante breves periodos de tiempo. Estas desaparecen (se disuelven) si se
deja calentar la cerveza. Cuando se almacena por períodos más largos, la
formación de turbidez se hace cada vez más irreversible, que termina en una
situación de turbidez permanente (definida como turbidez que está presenta a
20º C). La presencia de turbidez fría potencia la formación de turbidez
permanente, si bien la formación de turbidez fría es reversible, se debe
minimizar la propensión a que se forme para asegurar una buena estabilidad
física (Baxter y Hughes, 2001).
1.1.4.5 Amargor
El amargor es una característica de la cerveza reconocida por casi todos
los consumidores y atribuible en gran medida a un grupo de compuestos
llamados iso-–ácidos provenientes del lúpulo (Baxter y Hughes, 2001).
En la determinación del amargor, se mide la cantidad de ácidos
extraídos del lúpulo y convertidos en sustancias amargas solubles durante la
ebullición del mosto dentro del estanque de cocción (Swistowiez, 1977). Según
Cerdan (2000), el nivel de tenor amargo de la cerveza se mide por medio de
30
unidades internacionales de amargor (IBU del inglés; Internacional Bitterness
Units). Muchas veces, para simplificar se mencionan las IBU simplemente
como BU. El IBU es una medida de concentración de los ácidos iso- en partes
por millón. Un IBU equivale a un miligramo de iso-–ácidos por litro de cerveza.
1.1.5 Normativa legal chilena
Según el Decreto supremo Nº 78 que reglamenta la ley Nº 18.455 que fija
las normas sobre producción ,elaboración y comercialización de alcoholes
etílicos, bebidas alcohólicas y vinagres en Chile, en su articulo Nº 41 señala
que la cerveza deberá elaborarse con un mínimo de 65% de cebada malteada.
Esto, imposibilita denominar cerveza a otra bebida fermentada que utilice 100%
de otro cereal malteado en su elaboración. A pesar de esto, para el presente
trabajo se hablará de cerveza de quínoa, para un mejor entendimiento del
tema.
En cuanto a parámetros físico químicos, el Decreto Supremo Nº 78 que
complementa la Ley 18455, sólo establece el rango de pH que pueden tener
las cervezas (tabla 16). El Reglamento Sanitario de los Alimentos en Chile no
establece ninguna especificación para la elaboración de cerveza.
En Argentina, el Código Alimentario Argentino, es mucho más específico
en cuanto a parámetros físico químicos. En este se establecen los rangos de
acidez total, pH y grado de fermentación, entre otros. (Tabla 4).
Tabla 4. Rangos de los parámetros físico químicos existentes en la normativa
Argentina y Chilena.
Argentina Chile
Parámetro físico químico Rango
Acidez total (expresada
como ácido láctico)
≤ 3% p/p No existe
pH Entre 4 y 5 Entre 3,8 y 4,5
Grado de fermentación ≥46% No existe
Fuente: Decreto Nº 78 (1986). Código Alimentario Argentino (2006).
30
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Elaborar cerveza orgánica a partir del grano de quínoa.
1.2.2 Objetivos específicos
Determinar las condiciones óptimas de germinación del grano,
proceso conocido como malteado.
Evaluar la influencia que la molienda del grano produce en la
calidad y separación del mosto.
Determinar los parámetros óptimos de maceración
(tiempo/temperatura) para obtener la mayor cantidad de extracto en el
mosto. Se entiende por extracto a los azúcares fermentables.
Realizar distintos tipos de filtración del mosto para determinar así,
el mejor método de separación.
Determinar la influencia que tiene el tiempo de ebullición en la
concentración del mosto y en la calidad microbiológica del producto final.
Determinar el efecto en las características organolépticas del
producto final al adicionar lúpulo y comprobar su efecto como agente
esterilizador.
30
Evaluar el proceso fermentativo, determinando lo siguiente:
-Concentración de inóculo
-Producción de anhídrido carbónico (CO2) en el tiempo procedente de la
fermentación de los azúcares del mosto.
-Temperatura de fermentación.
Caracterizar físico químicamente:
-Producción de alcohol por parte de las levaduras (grado alcohólico).
-Extracto Real.
-Extracto seco primitivo.
-Grado de Fermentación.
-Acidez total y pH.
-Determinar el tipo y cantidad de proteínas presente en el producto
fermentado.
Determinar posibles usos para la torta resultante de los procesos de
filtración.
Evaluar el grado de aceptabilidad del producto fermentado mediante un
panel de consumidores no entrenados.
30
II. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Lugar de trabajo
La parte experimental de la memoria se realizó en los laboratorios de
Procesos de Alimentos y Microbiología Aplicada de la Facultad de Ciencias
Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile.
2.2 Materias Primas
Se utilizaron granos de quínoa (Chenopodium quinoa Willd),
previamente lavados (para eliminar la saponina), provenientes de la VI Región,
y que cuentan con certificación orgánica.
Se utilizaron dos cepas levaduras, UCH-M4 y S-33. La primera
corresponde a una cepa de la especie Saccharomyces cerevisiae aislada el
año 2003 del valle del Maule, VII Región de Chile, libre de GMO y utilizada
principalmente en vinos. La segunda también corresponde a una cepa de
Saccharomyces cerevisiae utilizada en cervezas a base de trigos y libre de
30
GMO. Por último el lúpulo utilizado es orgánico de la variedad Cascade con un
contenido promedio de 6,1% de ácidos.
2.3 Elaboración de cerveza de quínoa
Tras numerosos ensayos se llegó al diagrama específico de elaboración
de cerveza de quínoa.
Remojo(35-40% Humedad)
Determinación de humedad.
↓Germinación(14 – 16º C)
Determinación de % de germinación y largo de raíz.
↓Secado/Tostado
(50 - 100º C)↓
Degerminado↓
Grano Malteado(3% Humedad)
↓
Molienda Determinación de ° brix obtenidos en el mosto.
↓Maceración
(62 - 65 ºC/60 minutos72 – 75°C/60 minutos)
Determinación de ° brix y densidad del mosto.
↓Lupulado
30
↓Inoculación S. cerevisiae
(2*108 ufc/mL) Determinación de cepa de levadura
y concentración de inóculo.↓
Fermentación(16º C – 25 ºC)
Determinación de temperatura y producción de CO2.
↓Refrigeración
(5º C)↓
Clarificación y envasado Determinación del método de clarificado.
↓
Almacenamiento
Determinación de densidad, ° alcohólico, extracto real, extracto seco primitivo, grado de fermentación, pH, acidez total, nitrógeno y aceptabilidad.
Figura 3. Diagrama de bloques de elaboración de cerveza de Quínoa.
Para llevar a cabo la elaboración de cerveza se tomó como referencia el
método propuesto por Mesones (2000) adecuado al grano de quínoa, ya que,
según los análisis obtenidos por Ramírez (2006), con este método se obtiene
un mosto de calidad cervecera.
Se cuidó a lo largo de todo el proceso llevar a cabo buenas prácticas de
manufactura, para asegurar así, un producto inocuo (Baxter y Hughes, 2001).
2.3.1 Malteado
Se reconoce como malteado del grano a la etapa que comprende 4
procesos: remojo, germinación, secado/tostado, degerminado.
El objetivo del malteado es preparar y transformar las reservas nutritivas
del grano a sustratos apropiados para macerar, en el proceso de elaboración
de cerveza (Hornsey, 1999).
2.3.1.1 Remojo
Previo al remojo se realizó la desaponificación del grano de quínoa.
30
Se realizaron dos experimentos para entender mejor en la expresión de
resultados. En el primero se colocaron 4 ± 0,1 g de Quínoa, previamente
limpiados y lavados, con 500 g de agua destilada en recipientes cerrados.
Cada 24 horas los recipientes se agitaron para proveer de oxígeno a la muestra
(Hornsey, 1999). El remojo se realizó durante 5 días entre 14 y 16º C y se
determinó la ganancia de humedad a los días 1,2,3,4 y 5 para medir el
incremento de humedad y determinar el tiempo en que las muestras alcanzaron
la humedad ideal para la germinación (35 – 40%) (Repo Carrasco, 1992).
Debido a que en la experiencia anterior se alcanzó una humedad del
56% en el primer día, se planteó un nuevo experimento de remojo, en el cual
se determinó el incremento de humedad cada 1 hora hasta alcanzar la
humedad ideal. Las cantidades de muestra y agua fueron las mismas que en el
primer experimento.
2.3.1.1.1 Determinación de la humedad inicial del grano
La humedad fue determinada a 3 g de muestra en una estufa durante 24
horas ± 5 minutos a una temperatura de 105 a 106º (Association of Official
Analytical, 1990). Una vez que la muestra se secó, se colocó en un desecador,
se pesó para calcular la pérdida de peso debida a la eliminación de agua.
El porcentaje de humedad de la muestra se calculó mediante la siguiente
fórmula:
W1 = Masa de la cápsula seca + masa de la muestra húmeda
W2 = Masa de la muestra después del secado
W3 = Masa de la muestra húmeda.
El cálculo se encuentro en el anexo 1.
2.3.1.2 Germinación
30
Una vez finalizado el remojo y alcanzada la humedad ideal, se retiró el
agua de los recipientes de remojo y se tomó muestra para realizar pruebas de
germinación. La germinación se llevó a cabo en placas Petri selladas con papel
parafilm a temperatura ambiente (14 – 16º C) durante 3 días. Los recipientes se
abrieron una vez al día y se realizaron 2 a 3 volteos con el fin de eliminar el
dióxido de carbono producido por la respiración, distribuir la temperatura y
evitar que el crecimiento excesivo de las raíces formen una red (Hough, 1990).
Las raíces fueron medidas al segundo día ya que se observó un crecimiento
favorable, sin embargo, se dejaron germinar durante los 3 días con el fin de
observar el comportamiento de las semillas.
Además se midieron los ° brix en el mosto a partir de granos germinados
por 1, 2 y 3 días.
2.3.1.2.1 Porcentaje de germinación
Este análisis consistió en dividir de forma homogénea en cuatro partes
los granos utilizados en la experiencia de germinación. Posteriormente se
cuantificaron los granos germinados y se determinó el porcentaje de
germinación mediante la siguiente fórmula.
2.3.1.2.2 Porcentaje de crecimiento de raíz
Para medir el tamaño de raicillas, se seleccionaron 10 granos
germinados al azar de las muestras seleccionadas en el porcentaje de
germinación. Posteriormente se midió el tamaño de la raíz en cada grano.
Finalmente el tamaño de raíz se expresa en relación al tamaño del grano de
quínoa, como se muestra a continuación.
30
T1 = Tamaño de la raicilla (mm)
T2 = Tamaño del grano (mm)
2.3.1.3 Secado/tostado
Las temperaturas se controlaron cuidadosamente, con el objeto de secar
lo más rápidamente el grano, sin destrucción de las enzimas producidas
durante la germinación. Estas enzimas son muy vulnerables al calor cuando el
grano está húmedo y por tanto las temperaturas al comienzo del secado se
controlaron entre 50 a 70º C. La actividad enzimática durante esta fase,
especialmente de proteasas y amilasas, se encuentra potenciada,
desarrollándose colores como consecuencia de una reacción de aminoácidos y
azúcares, que produce las llamadas melanoidinas. Cuando el grano ha
alcanzado 15-18% de humedad, las proteínas se hacen estables, lo que se
denomina “Punto de ruptura” (Hornsey, 1999). En este momento la temperatura
se elevó a 80º C. Finalmente, cuando se alcanzó un 5-8% de humedad la
temperatura se elevó hasta 100º C con lo que se consiguió el curado de la
malta.
2.3.1.4 Degerminado
Posterior al secado se procedió a retirar la raíz del grano mediante
fricción, esto se vió facilitado ya que al estar el grano tostado, la raíz se torna
quebradiza. Con esto se consiguió obtener un grano malteado con 3% de
humedad.
2.3.2 Grano Malteado
Es el grano que se obtiene de los procesos anteriormente descritos y
que posee 3% de humedad.
2.3.3 Molienda
Para determinar la influencia de la molienda en la extracción de mosto,
los granos malteados fueron sometidos a distintos tratamientos de trituración,
30
obteniéndose diferentes tamaños de partículas. Se trabajó con harina, grano
entero, grano fracturado y mezcla de harina con grano en una proporción de
40% de grano.
2.3.4 Maceración
Se mezcló harina de quínoa malteada con agua destilada en una
proporción de 1:5, se agitó para lograr una mezcla homogénea y se dejó
reposar por 15 minutos. La mezcla obtenida se sometió a 50 – 55º C por 30
minutos, en este rango de temperatura actúan las enzimas proteolíticas
(Hornsey, 1999). Posteriormente se elevó la temperatura a 60 – 65º C y se
procedió a variar el tiempo de estacionamiento de 60 a 120 minutos, finalmente
se volvió a elevar la temperatura a 72 – 75º C y se varió el tiempo de
estacionamiento en intervalos de 30 minutos hasta alcanzar los 90 minutos. Se
eligieron los rangos de temperatura anteriores ya que son el ideal para que las
enzimas y amilasas degraden el almidón presente en los granos y
produzcan la sacarificación. Para controlar el proceso anterior se usó el método
del yodo. Se tomó una muestra de la maceración y se mezcló con yodo en
proporciones iguales, si la mezcla resultante oscurece en color indica que la
sacarificación es incompleta y se considera positiva la prueba. La sacarificación
habrá llegado a completarse en el momento en que la mezcla de una muestra
de maceración y de yodo no cambie de color (Mesones, 2000).
La amilasa cataliza la hidrólisis de la cadena lineal (amilosa) y la
ramificada (amilopectina) del almidón, rompiendo enlaces 1,4 interiores
(endoamilasa) para formar una mezcla de dextrinas; por ello se la conoce como
enzima dextrinogénica (mezcla de amilodextrina, eritrodextrina, acrodextrina y
maltodextrina) con poca producción de maltosa (Schmidt Hebbel y
Pennacchiotti, 2001).
La amilasa se la conoce con el nombre de enzima sacarogénica, pues
actúa sobre la amilosa, rompiendo unidades 1,4, dando maltosa. Sobre la
amilopectina actúa en las uniones 1,4 de la cadena recta, y detiene su acción
a distancia de 2 unidades de glucosa antes de atacar las uniones 1,6. Se
trata de una exo-amilasa, ya que actúa sobre el terminal de la molécula;
30
mientras la amilosa es transformada totalmente en maltosa, la cadena
ramificada de la amilopectina se conserva en un 40-45% sin hidrolizar (Schmidt
Hebbel y Pennacchiotti, 2001).
Se probó como afecta en la elaboración de cerveza, la adición de una
enzima comercial, ésta fue amilasa procedente de especies fúngicas con
actividad de 100000 SKB. Se utilizó según la especificación técnica del
fabricante.
2.3.4.1 Retención de sólidos
El mosto obtenido de la maceración se pasó a través de un tamiz con el
fin de retener las partículas de mayor tamaño y así conseguir una solución sin
sólidos suspendidos.
2.3.5 Lupulado
Se agregó lúpulo con un contenido de ácidos de 6,1% en una relación
de 1 g lúpulo/L mosto. Se llevó a autoclave por 15 minutos a 121º C, con esta
operación se logró un mosto estéril, cese de toda actividad enzimática de la
malta, coagulación de proteínas, aporte del sabor amargo al mosto por
isomerización de las resinas del lúpulo e intensificación del color del mosto
(Hornsey, 1999). Luego se realizó una filtración para separar el sedimento
formado.
En ensayos anteriores se procedió de la misma forma descrita
previamente, pero en vez de llevar a autoclave se dejó ebullir durante media
hora. Este proceso generaba un producto de color pálido, no característico y
una pérdida del 70% de volumen por evaporación del mosto, lo cual no
concuerda con lo propuesto por Hornsey (1999), donde un 15% de pérdida de
volumen por evaporación del mosto es el porcentaje máximo que se debería
perder independiente del régimen de ebullición.
30
2.3.6 Inoculación con S. cerevisiae (cepa UCH-M4 y S-33)
Para la cepa UCH-M4 se dispuso de la levadura como crema,
refrigerada en tubos con agar Sabouraud, los cuales se renovaron
periódicamente para mantenerla fresca y en óptimas condiciones. Para la cepa
S-33 se dispuso de la levadura en polvo deshidratado, y se rehidrató de
acuerdo a las especificaciones técnicas (anexo 2).
Para la preparación del inóculo de ambas cepas, la levadura se traspasó
a un matraz Erlenmeyer con 100 mL de un medio líquido YEPD modificado
(tabla 5) y se incubó a 30º C por 24 horas. De este cultivo se inoculó
directamente al mosto. También se probó inoculando la levadura rehidratada
sin pasar por la preparación de inóculo.
Como control se realizó un conteo inicial de levaduras en placas Petri de
los dos inóculos y de la levadura rehidratada. Para ello se dispuso de las cepas
en suspensión líquida (medio YEPD modificado), previamente cultivadas a 30º
C por 24 horas y de la levadura rehidratada. Luego se sembró en placas Petri
con agar Sabouraud, estas placas fueron incubadas a 30º C por 48 horas.
Tabla 5. Medio líquido YEPD modificado (Yeast Extract Peptone Dextrose) (g/L agua)
Peptona 20
Glucosa (C6H12O6) 15
Sulfato de Amonio (NH4)2SO4 5
Fosfato diácido de potasio (KH2PO4) 1
Extracto de levadura 1
2.3.7 Fermentación
Las experiencias consistieron en fermentar el mismo volumen de mosto
obtenido de la maceración con una concentración predeterminada de inóculo
(cepa UCH-M4 y S-33) a diferentes temperaturas. Los rangos de cada
parámetro se presentan en la tabla 6.
Tabla 6. Parámetros y sus rangos aplicados en las micro fermentaciones.
30
Parámetro Rango
Cepa de levadura UCHM4 – S33
Concentración de inóculo (ufc/mL mosto) 1,55 * 107 – 11,4 * 107
Sólidos solubles mosto (º Brix) 11 -14
Sólidos Solubles cerveza (º Brix) 6,5 - 7
Densidad mosto 1,0437 - 1,0499
Densidad Cerveza 1,0214 - 1,0231
Temperatura (º C) 14 – 25
2.3.8 Evaluación del proceso fermentativo
Para evaluar el proceso fermentativo se determinó la producción de
dióxido de carbono en el tiempo y la temperatura de fermentación. Luego del
almacenamiento, se midió la producción de alcohol, acidez total, pH y grado de
aceptabilidad del producto final.
2.3.8.1 Producción de dióxido de carbono (CO2)
La determinación del dióxido de carbono liberado en el proceso se
realizó por pesada directa del matraz cada 24 horas durante el proceso
fermentativo, asumiendo que la pérdida de peso correspondería al CO2
liberado. La producción de CO2 se expresó en gramos de CO2/L de mosto.
2.3.8.2 Graduación alcohólica
Se determinó por picnometría. (European Brewery Convention.
Analytica EBC, 1975).
30
Para el cálculo se utilizó la tabla que se encuentra en el anexo 3, así, a
partir de la densidad del destilado se obtiene la graduación alcohólica la cual
puede expresarse en %p/p, %v/v o º G.L.
2.3.8.3 Extracto Real
El extracto real se calculó a partir de la densidad del residuo de
destilación sin el alcohol, una vez restablecido su peso inicial por adición de
agua destilada (European Brewery Convention. Analytica EBC, 1975).
Para el cálculo se utilizó la tabla que se encuentra en el anexo 4, donde,
a partir de la densidad obtenida se consiguió el % de extracto (g/100 g).
2.3.8.4 Extracto seco primitivo
El extracto seco primitivo se calculó, mediante la fórmula de Balling, a
partir de la gradación alcohólica y el extracto real (European Brewery
Convention. Analytica EBC, 1975).
El extracto seco primitivo expresado en % peso (g/100) viene dado por la
fórmula:
Siendo:
A = Graduación alcohólica (g/100 g)
Er = Extracto real de la cerveza (g/100 g)
2.3.8.5 Grado de fermentación
El grado de fermentación es el porcentaje de extracto seco primitivo que
ha sido fermentado, se determinó a partir del extracto real y del extracto seco
primitivo de la cerveza (American Society Of Brewing Chemists, 1985).
30
El grado de fermentación expresado en % (GF) viene dado por la
fórmula:
Siendo:
GF = Grado de fermentación en %
Er = Extracto real
E.S.P = Extracto seco primitivo
2.3.8.6 Acidez total
Se determinó por valoración con NaOH 0,1 N (American Society of
Brewing Chemist, 1941).
La acidez expresada como % de ácido láctico vendrá dado por la
siguiente fórmula:
Siendo:
d = Densidad en g/ml de la cerveza, medida a 20° C/20° C
V1 = Volumen de NaOH, en ml, empleados en la valoración
V2 = Volumen, en ml, tomados de cerveza
0,09 = Valor de 1 miliequivalente de una solución 0,1 N de ácido láctico. Se
expresó la acidez con dos cifras decimales
2.3.8.7 Determinación del pH
Se determinó la concentración de iones hidrógeno con un medidor de pH
ajustado a 4,0 y a 7,0 con soluciones tampón (Association of Official Analytical,
1975).
2.3.9 Determinación de nitrógeno
30
Se determinó la cantidad de nitrógeno total y se estimó el contenido de
proteína bruta a las cervezas obtenidas con las cepas de levadura S-33 y UCH-
M4 mediante el método de Kjeldahl (anexo 5).
2.3.10 Refrigeración
El producto se almacenó a temperatura de refrigeración (aprox. 5º C)
durante una semana, con el fin de detener la actividad fermentativa, lograr un
afinamiento de los flavores y la sedimentación de las levaduras (Baxter y
Hughes, 2001).
2.3.11 Clarificación y envasado
2.3.11.1 Clarificación
Para obtener una mayor limpidez, el producto fermentado se sometió a tres
procesos de clarificación, cuyos resultados se evaluaron en forma visual.
1) Centrifugación: 3000 rpm durante 5 minutos.
2) Filtrado al vacío.
3) Aplicación de un clarificante (Isinglass).
2.3.11.2 Envasado
El producto una vez clarificado, se envasó en botellas de vidrio de 333
ml y se le añadió azúcar para una correcta carbonatación, de acuerdo al anexo
6.
La cerveza verde, cerveza obtenida luego del clarificado, contiene gas
CO2 disuelto en el líquido, la cantidad de gas disuelto residual de la
fermentación es dependiente de la temperatura a la cual fermentó esa cerveza,
30
a menor temperatura más gas disuelto y por tanto se requiere agregar menos
azúcar para su carbonatación (Fix, 1989).
La carbonatación final alcanzada será la suma de dos factores:
a) Carbonatación residual al final de la fermentación.
b) Carbonatación lograda por adición de azúcar.
Dentro de la levadura, la glucosa sigue la ruta conocida como Ruta
metabólica glicolítica y bajo condiciones de anaerobiosis los mayores productos
obtenidos son etanol y CO2 (Hornsey, 1999).
Teóricamente una molécula de glucosa produce dos moléculas de etanol
y dos moléculas de CO2 (Belitz, 1997). En la práctica no toda la glucosa se
convierte en etanol y CO2 ya que un porcentaje se transforma en biomasa.
En sus estudios Balling obtuvo por mediciones empíricas la siguiente
relación.
2,0665 g Glucosa 1 g Etanol + 0,9565 g CO2 + 0,11 g pérdidas
Llevando todo a 1 g de CO2
2,16 g Glucosa 1,0455 g Etanol + 1 g CO2 + 0,12 g pérdidas
Por lo tanto, 2,16 g de glucosa van a producir 1 g de CO2.
2.3.12 Determinación de aceptabilidad
Se evaluó la aceptabilidad de las cervezas obtenidas con los dos tipos
de cepas de levaduras, mediante escala Hedónica con puntajes del 1 al 9
(tabla 7) donde a mayor puntaje mejor aceptabilidad (Anexo7). Esta prueba
afectiva mide el grado de agrado o desagrado que experimenta el consumidor
frente a un producto.
30
La referida escala permite, mediante el puntaje numérico preestablecido,
conocer el grado de satisfacción del consumidor frente al consumo del
producto.
Se evaluó también la existencia de diferencias estadísticamente
significativas entre los atributos sensoriales de las cervezas obtenidas con las
diferentes cepas de levadura. Este análisis se realizó con el Software
Statgraphics Plus 5.1
Tabla 7. Puntaje y grado de aceptación.
Puntaje Grado de aceptación
1 me disgusta extremadamente
2 me disgusta mucho
3 me disgusta moderadamente
4 me disgusta levemente
5 no me gusta ni me disgusta
6 me gusta levemente
7 me gusta moderadamente
8 me gusta mucho
9 me gusta extremadamente
Para la interpretación de los datos, se utilizó la escala de la tabla 8.
Tabla 8. Clasificación de la aceptabilidad.
Puntajes Clasificación
1,00 – 4,44 Zona de rechazo
4,45 - 5,44 Zona de indiferencia
30
5,45 – 9,00 Zona de aceptación
Fuente: Sernac (2002).
2.3.13 Almacenamiento
La cerveza obtenida se almacenó por una semana, con el fin de alcanzar
el equilibrio de los flavores.
III. RESULTADOS Y DISCUSIONES
Se aplicó en el proceso logrado de la figura 3.
3.1 Remojo
La tabla 9 muestra la ganancia de humedad en el tiempo al día 1, 2, 3, 4
y 5 de remojo (Anexo 8)
Tabla 9. Porcentaje de humedad alcanzado durante el remojo a temperatura
ambiente.
Tiempo
(días)1 2 3 4 5
Humedad
(% b.h.)49,6 ± 0,1 56,4 ± 0,1 56,3 ± 0,1 56,9 ± 0,1 56,9 ± 0,1
30
En este experimento se superó la humedad ideal de germinación
después del primer día de remojo, por lo cual hubo que realizar una nueva
experiencia, sin embargo se continuó con el experimento con el fin de observar
el comportamiento del grano.
En el nuevo experimento se determinó el incremento de humedad cada
una hora hasta alcanzar la humedad ideal para la germinación. Esto se
muestra en la tabla 10 (Anexo 9).
Tabla 10. Porcentaje de humedad alcanzado durante el remojo a temperatura
ambiente.
Tiempo
(horas)1 2 3 4 5 6 7 8
Humeda
d (%
b.h.)
14,8 ±
0,2
23,7 ±
0,1
27,1 ±
0,1
31,7 ±
0,1
34,3 ±
0,1
36,8 ±
0,1
39,0 ±
0,1
41,1 ±
0,1
En la tabla 10 se puede apreciar que la humedad ideal para la germinación (35
– 40% de humedad) se alcanza entre las 6 y 8 horas de remojo.
3.2 Germinación
Los resultados a los dos días de germinación son mostrados en la tabla
11.
Tabla 11. Resultados del porcentaje de germinación y tamaño de raicillas a
temperatura ambiente
Porcentaje de germinación (%) Tamaño de raicillas (tamaño
raíz/tamaño grano)
85,5 ± 0,002 2,5 ± 0,056
Se puede ver en la tabla 11 que el porcentaje de germinación de los
granos fue de un 85,5%. No existe una norma Chilena para la germinación de
granos de quínoa, pero según la norma Mexicana para la cebada malteada
(NMX-FF-043-SCFI, 2003), el porcentaje de germinación debería ser superior
al 85%, por lo que la muestra se encuentra dentro de la especificación.
30
Para observar como afecta el tiempo de germinación en la cantidad de
azúcares simples presentes en los granos, quínoa con 1, 2 y 3 días de
germinación fue sometida a maceración, luego de lo cual se midió los ° brix del
mosto obtenido. Se mantuvieron constantes las siguientes variables:
-Secado: Se mantuvieron las condiciones del punto 2.3.1.3
-Estado del grano: harina
-Relación: quínoa/agua (1:5)
-Maceración previa a 50-55º C por 30 minutos.
- Maceración: 62-65º C por 60 minutos, 72-75º C por 60 minutos.
Los resultados obtenidos son mostrados en la tabla 12.
Tabla 12. ° Brix obtenidos en el mosto a partir de granos con diferente tiempo de
germinación a temperatura ambiente.
Tiempo (días) ° Brix
0 3
1 14
2 13-14
3 12
Se observa que el grano sin germinar presenta un bajo contenido de °
brix, entendiéndose éstos, como el cociente de sacarosa disuelto en un líquido.
Durante la germinación hay un aumento de los ° brix seguido por un descenso
de los mismos. Esto concuerda con lo propuesto por la FAO, donde estudios de
Repo-Carrasco (1992) muestran lo que sucede con los azúcares simples a lo
largo de la germinación del grano de quínoa (tabla 13).
Tabla 13. Contenido de almidón y azúcares en granos germinados de quínoa
(g/100g)
Días de
germinaciónGlucosa Fructosa Sacarosa Maltosa Almidón
0 1,7 < 0,2 2,9 1,4 48
1 20,0 < 0,2 4,5 25,0 46
2 15,0 0,33 5,0 19,0 41
3 14,0 0,47 4,3 15,0 40
Fuente: Repo-Carrasco (1992).
30
Puede observarse en la tabla 13 que entre los días 2 y 3 hay un
descenso en la cantidad de sacarosa en los granos quínoa, esto puede
asociarse al descenso de ° brix de la tabla 12. Si bien, numéricamente los
datos de ambas tablas no coinciden para la sacarosa, si coinciden en el
descenso de su valor durante los días 2 y 3, esto pudo deberse a que los
granos utilizados en la tabla 12 fueron sometidos a maceración, con lo cual se
permitió la acción de las enzimas amilasas generando una mayor cantidad de
sólidos solubles y sacarosa.
El descenso de sacarosa y por ende de los ° brix durante los días 2 y 3
observado en la tabla 12, se debe a una excesiva hidrólisis del almidón que
determina a su vez un excesivo crecimiento del embrión durante la
germinación, esto proporciona extractos pobre para la cervecería. La hidrólisis
del almidón es producto de las enzimas líticas que se forman a causa de la
estimulación del embrión por parte del ácido giberélico (hormona vegetal
natural), y que son transferidas el endospermo donde modifican el almidón
(Hornsey, 1999).
3.3 Molienda
Se mantuvieron constantes las siguientes variables:
-Germinación: 2 días (85,5%)
-Secado: Se mantuvieron las condiciones del punto 2.3.1.3
-Relación: quínoa/agua (1:5)
-Maceración previa a 50-55º C por 30 minutos.
-Maceración: 62-65º C por 1 hora, 72-75º C por 1 hora.
Los resultados obtenidos se pueden apreciar en la tabla 14.
Tabla 14. ° Brix obtenidos en el mosto a partir de los tratamientos de la molienda.
Producto Obtenido ° Brix
30
Grano entero 6-7
Grano entero + Harina (60 mesh) 8
Grano fracturado 12
Harina (60 mesh) 12
En la tabla 14 se puede apreciar que mientras el tamaño de partícula es
menor, mayor es la cantidad de ° brix en el mosto, es decir, hay una mayor
cantidad de azúcar la cual puede ser fermentada posteriormente por las
levaduras.
Se puede ver también que hay una equivalencia de ° brix entre harina y
grano fracturado, esto pudo deberse a que el grano fracturado entró en
contacto con el agua y produjo una solución de almidón de concentración
similar a la producida con harina, lo que permitió que fuera rápidamente
atacado por las enzimas durante la maceración (Hornsey, 1999).
Partículas excesivamente grandes afectarán la hidrólisis del almidón
durante la maceración, siendo las velocidades de conversión lentas e
incompletas (Hornsey, 1999), esto explica el bajo contenido de azúcar reflejado
en los ° brix obtenidos para el grano entero y la mezcla con harina que se
muestra en la tabla 14.
3.4 Maceración
Se mantuvieron constantes las siguientes variables:
-Germinación: 2 días (85,5%).
-Secado: Se mantuvieron las condiciones del punto 2.3.1.3.
-Estado del grano: Harina.
-Relación quínoa/agua (1:5).
-Maceración previa a 50-55º C por 30 minutos.
Los resultados obtenidos son mostrados en la tabla 15.
Tabla 15. Resultados obtenidos con los distintos tiempos de maceración
62º C 72º C ° Brix Densidad Prueba
30
(tiempo/minutos) (tiempo/minutos) (*) yodo
60 30 11-12 1,0437 Positivo
60 60 13 1,0499 Positivo
60 90 11 1,0435 Positivo
120 30 12-13 1,0470 Positivo
120 60 12 1,0440 Positivo
120 90 12 1,0450 Positivo
(*) El cálculo se encuentra en el anexo 10, tabla 15.
Se observa en la tabla 15 que existen diferentes combinaciones tiempo
temperatura en donde actúan las enzimas amilasas, y dependiendo del tiempo
de estacionamiento se consigue una mayor o menor conversión de los
almidones a azúcares y otras sustancias no fermentables. Esto no implica
necesariamente que a mayor tiempo de estacionamiento mayor conversión del
almidón. La prueba del yodo dio positiva para todas las combinaciones de
tiempo y temperatura, lo que indica que aún queda almidón sin ser degradado
por las enzimas amilasas.
Se observó que manteniendo constante la temperatura a 62º C por 60
minutos y variando el tiempo de estacionamiento a 72º C, se consiguió la
mayor y menor cantidad de ° brix. Con 30 y 90 minutos a 72º C se obtuvieron
alrededor de 11 º brix, esto pudo deberse a que 30 minutos es un tiempo
insuficiente para que la enzima amilasa actúe y rompa los enlaces 1,4 de
cadena recta de la amilosa y amilopectina. Con 90 minutos pudo haber ocurrido
una degradación de la sacarosa, ya que ésta se hidroliza con relativa facilidad
por calentamiento en medio ácido (Calvo, 2007), lo que disminuyó los ° brix en
el mosto.
En el caso de mantener constante la temperatura a 62º C por 120
minutos y variar el tiempo de estacionamiento a 72º C, se obtuvieron resultados
similares a la combinación óptima finalmente encontrada, en este caso hubo
una actividad mayor de la amilasa que transformó casi en su totalidad la
amilosa en dextrinas (Schmidt Hebbel y Pennacchiotti, 2001).
30
Finalmente se observa que la combinación óptima es 60 minutos a 62º C
y 60 minutos a 72º C, que es donde se producen la mayor cantidad de ° brix y
se obtiene una densidad mayor. Cuantas más sustancias disueltas hay en el
mosto, mayor es la densidad, entendiéndose como sustancias disueltas a los
azúcares fermentables y no fermentables (Baxter y Hughes, 2001).
Se puede apreciar que no se consiguió una sacarificación completa, ya
que en todos los casos la prueba del yodo dio positiva, es decir, hubo cambio
de color.
Se probó la adición de una enzima industrial en la elaboración de
cerveza manteniendo constantes las siguientes variables:
-Germinación: 2 días (85,5%).
-Secado: Se mantuvieron las condiciones del punto 2.3.1.3.
-Estado del grano: Harina.
-Relación quínoa/agua (1:5).
-Maceración previa a 50-55º C por 30 minutos.
Los resultados son mostrados en la tabla 16.
Tabla 16. Resultados obtenidos con incorporación de amilasa
62º C
(tiempo/minutos)
72º C
(tiempo/minutos)
° Brix Densidad
(*)
Prueba
yodo
60 60 14 1,050 Negativo
(*) El cálculo se encuentra en el anexo 10, tabla 16.
Se observa en la tabla 16, que si bien el incremento de ° brix y densidad
no es significativo, si lo es la prueba del yodo, ya que ésta da negativa, lo que
implica que se ha producido la sacarificación completa del mosto y por
consiguiente la degradación del almidón. A su vez se observa un mosto con
una menor viscosidad.
30
3.5 Variables en el proceso fermentativo
3.5.1 Concentración de inóculo
La tabla 17 muestra el valor promedio de dos ensayos de recuento inicial
de levaduras, correspondiente a 345 * 106 ufc/mL de levadura rehidratada, 30
106 ufc/mL de medio líquido YEPD de cepa S-33 y 42 * 107 ufc/mL de medio
líquido YEPD de cepa UCH-M4.
Tabla 17. Conteo inicial de levaduras
Levadura rehidratada Inóculo S-33 Inóculo UCH-M4
Ensayo A Ensayo B Ensayo A Ensayo B Ensayo A Ensayo B
Recuento
(*106
ufc/mL)
359 331 30,5 30 40,5 43,4
Promedio
(*106
ufc/mL)
345 30 42
Se observa que el recuento más alto lo dio la levadura rehidratada, esto
se debió a que al traspasar la levadura a un medio de cultivo como en el caso
del inóculo S-33 y UCH-M4, se produjo una dilución de las cepas de levadura.
3.5.2 Temperatura de fermentación
Para evaluar el efecto de la temperatura en la fermentación se realizaron
ensayos a 16 y 25º C, manteniendo constantes las siguientes variables:
-Sustrato inicial: 13 º brix.
-Inóculo UCH-M4
-Concentración de inóculo: 42 * 106 ufc/mL
La actividad fermentativa se presenta en la siguiente figura, expresada
como producción de dióxido de carbono en el tiempo.
30
Figura 4. Efecto de la temperatura en la actividad fermentativa de la cepa
UCH-M4.
En la figura 4 se observa claramente que la actividad fermentativa a 25º
C es mayor que a 16º C, sin embargo no necesariamente la rapidez tiene
relación con la obtención de un producto de calidad (Romero, 2006).
3.5.3 Comparación de cepas de levadura S-33 y UCH-M4
Para determinar la actividad fermentativa de las distintas cepas de
levadura utilizadas en la fermentación se realizaron ensayos manteniendo
constantes las siguientes variables:
-Sustrato inicial: 13 º Brix.
-Concentración de inóculo: 36 * 106 ufc/ml
-Temperatura: 16º C.
30
La actividad fermentativa se presenta en la siguiente figura, expresada
como producción de dióxido de carbono en el tiempo.
Fig ura 5.
Actividad fermentativa de las cepas S-33 y UCH-M4
Se observa en la figura 5 que las actividades fermentativas son
prácticamente iguales, por lo que se podría deducir que la cepa de levadura
utilizada no tendría influencia alguna en las características del producto
fermentado. Sin embargo, se comprobó tanto analíticamente como con un
panel de aceptabilidad, que el tipo de cepa de levadura utilizada influye
enormemente en las características organolépticas y físico químicas finales del
producto, por lo cual para el embotellado, se trabajó solo con el producto
fermentado proveniente de la cepa S-33, que resultó ser el más aceptado y con
mejores características físico químicas.
De acuerdo a los datos obtenidos en las experiencias anteriores se
probó el efecto de la temperatura en la actividad fermentativa de la cepa S-33,
manteniendo constante las siguientes variables:
-Sustrato inicial: 13 º Brix.
-Concentración de inóculo: 36 * 106 ufc/mL
La actividad fermentativa es mostrada en la siguiente figura, expresada
como producción de dióxido de carbono en el tiempo.
30
Figura 6. Comparación de la actividad fermentativa de la cepa S-33
a 16 y 20º C.
Se observa claramente en la figura 6 que la actividad fermentativa es
mayor a 20º C. Ésta puede ser considerada como la temperatura adecuada de
fermentación, ya que según la especificación técnica de la levadura S-33, el
rango de fermentación se encuentra entre 15º C – 25º C, y como se vio en la
figura 10, a 25º C se produjo una fermentación demasiado rápida, lo que
ocasionó que se desarrollaran aromas desagradables provenientes de
alcoholes superiores (como propanol, alcohol isoamílico, alcohol isobtutílico)
(Hornsey, 1999) , y a 16º C, se produjo una fermentación muy lenta, lo que
condujo a una demora en la aparición de los aromas y características
esperadas en el producto fermentado.
3.6 Clarificación
El filtrado al vacío como método de clarificación no fue efectivo y se
descartó de inmediato. La centrifugación (Figura 7, izquierda) si es capaz de
eliminar las partículas y levaduras en suspensión y se logra un producto con
una turbidez aceptable. Sin embargo, el empleo de una sustancia clarificante
entrega un producto mucho más claro y transparente (figura 7, derecha), esto
30
se debe a que la sustancia clarificante y los sedimentos formados quedan en el
recipiente de fermentación junto con la levadura (Vogel, 1999).
Figura 7. Resultados del proceso de clarificación. Izquierda, producto
sometido a centrifugación, derecha, producto tratado con clarificante.
La sustancia utilizada como clarificante es conocida como Isinglass (la
denominación inglesa es “Isinglas”, con cuyo nombre se conoce el producto en
el comercio. Esta es la vejiga natatoria desecada de esturiones, siluros o
cazones. Se vende en lámina y se utiliza a razón de 0,5-1 g por 10 litros de
cerveza (Vogel, 1999).
Para comprender como funciona el Isinglass se puede recordar las
propiedades de los imanes. Las cargas iguales se rechazan y las opuestas se
atraen. El Isinglass está compuesto de grandes moléculas cargadas
positivamente. Cuando es introducido en la cerveza estas moléculas positivas
se adhieren a las levaduras cargadas negativamente, agrupándolas. El
30
Isinglass puede hacer crecer el tamaño de un grupo de células de levadura
fácilmente 100 veces (Gigliarelli, 2007).
3.7 Resultados de los análisis físico químicos realizados a las cervezas
obtenidas con las diferentes cepas de levadura
Los resultados son mostrados en la tabla 19.
Tabla 18. Resumen de los análisis físico químicos realizados a las cervezas
obtenidas mediante las cepas de levadura S-33 y UCH-M4.
Determinaciones S-33 UCH-M4
Densidad (anexo 11) 1,01259 1,01089
Grado alcohólico (% p/p) 4,34 1,55
Grado alcohólico (% v/v) 5,42 1,95
Extracto real (%) 3,83 4,90
Extracto seco primitivo (%)
(anexo 12)
12,13 7,97
Grado de fermentación (%)
(anexo13)
69,80 39,51
pH 4,5 4,3
Acidez total (% ácido
láctico) (anexo 14)
0,39 0,19
Proteínas (%) (anexo 4) 0,96 ± 0,014 0,92 ± 0,007
En la tabla 18, se observa que ambas cepas de levadura producen una
cerveza que cumple con la normativa legal para cervezas en Chile en cuanto a
los parámetros físico químicos (Ley 18455, 1985).
La cerveza elaborada con cebada contiene una media de 0,2 a 0,3% de
material proteico (Baxter y Hughes, 2001). Como se observa en la tabla 18, la
cerveza obtenida con las distintas cepas de levadura posee un contenido de
proteínas relativamente más alto, esto se debe a que la quínoa tiene un alto
contenido de proteínas comparada con otros cereales (Junge, 1978).
Se observa también, que con la cepa UCH-M4 se obtiene una cerveza
con un bajo grado alcohólico y un extracto seco primitivo menor, lo que a su
30
vez produce un grado de fermentación más bajo que con la cepa S-33. Lo
anterior indica que la cepa de levadura influye directamente en las
características físico químicas del producto final y va a determinar el carácter
de la cerveza, ya que, según Vogel (1999), éste viene determinado
básicamente por el contenido de alcohol y de las sustancias sin fermentar
disueltas. Por ello, es particularmente importante controlar la tasa de
sustancias disueltas y el contenido de extracto seco, durante todo el proceso
de elaboración de la cerveza.
La cantidad de alcohol que genera la cepa S-33 produce una cerveza
con un grado alcohólico que se encuentra dentro del rango de las cervezas
nacionales (tabla 19), no así la cepa UCH-M4. Según Baxter y Hughes (2001)
las levaduras son responsables de gran parte de las características propias que
distinguen una cerveza de otra, entre estas características se encuentra el
alcohol.
Tabla 19. Grado Alcohólico de algunas cervezas nacionales.
Marca Grado alcohólico (%v/v)
Austral 4,6
Baltica 5,8
Beck´s 5,0
Dorada 6,0
Grolsch 5,0
Heiniken 5,0
Kunstmann 4,0
Fuente: Sernac, Departamento de estudios, 2002.
La cerveza obtenida con la cepa UCH-M4 tiene un grado de fermentación
bastante bajo y está fuera del rango establecido por el Código Alimentario
Argentino; para Chile no existe especificación para ese parámetro.
Tabla 20. Análisis físico químicos de algunas cervezas artesanales e industriales de
Argentina.
30
Determinaciones Densida
d (g/ml)
Grado
Alcohólic
o (%v/v)
Extract
o real
(%)
Extracto
seco
primitiv
o (%)
Grado de
fermentació
n (%)
Acidez
(%
ácido
láctico
)
pH
Identificación
I: industrial
A: artesanal
1-4 número de
muestra
RU
BIA
S
I1R 1,0073 5,1 3,6 11,5 69,0 1,9 4,
3
I2R 1,0096 4,9 4,2 11,8 64,3 1,3 4,
2
A1
R
1,0150 4,8 5,3 12,6 58,2 2,6 4,
6
A2
R
1,0085 4,2 3,6 10,2 64,6 1,8 4,
5
A3
R
1,0085 7,4 4,6 15,9 70,9 1,0 4,
7
A4
R
1,0094 6,0 5,4 14,6 63,2 2,3 3,
8
NE
GR
AS
I1N 1,0110 5,1 4,9 14,3 65,8 1,4 4,
4
I2N 1,0139 5,8 5,5 14,4 61,8 1,6 4,
2
A1
N
1,0165 5,2 5,9 13,9 57,4 2,0 4,
5
A2
N
1,0097 5,7 4,4 13,2 66,5 1,9 4,
6
A3
N
1,0069 6,3 3,9 13,5 71,4 3,2 3,
6
A4
N
1,0131 6,2 4,5 14,8 67,8 2,0 3,
9
Xx: no cumple con la normativa Chilena
Xx: no cumple con la normativa Argentina
Xx: no cumple ni con la normativa Chilena ni Argentina
Fuente: Gutierrez (2002).
Al comparar los datos de la tabla 18 y 20, se observa que la cerveza obtenida a
partir de la fermentación de mosto de quínoa con la cepa S-33 no presenta
30
grandes diferencias en los parámetros físico químicos con las cervezas
elaboradas en Argentina en forma industrial y artesanal, sólo en el parámetro
de la acidez se observa diferencia. A pesar de esto, igualmente cumple con la
normativa Argentina; para Chile no existe ninguna especificación para la
acidez.
Los principales ácidos contenidos en la cerveza son, además del ácido
carbónico, el acético, láctico y succínico (Tabla 21). Los niveles finales de estos
ácidos que proceden de la levadura, dependen del vigor de la fermentación
liberándose más ácidos cuando la fermentación es más vigorosa (Baxter y
Hughes, 2001), por lo que el bajo nivel de acidez pudo deberse a una
fermentación poco vigorosa.
Tabla 21. Ácidos orgánicos representativos existentes en la cerveza
Ácido Niveles típicos en la
cerveza (mg/l)
Descriptores del sabor
Acético 30-200 Ácido, vinagre
Propanoico 1-5 Ácido, vinagre, leche
Pentanoico 0,03-0,1 Sudor, olor corporal
Láctico 20-80 Ácido
Succínico 16-140 -
Fuente: Baxter y Hughes, 2001
Algunas cervezas de la tabla 20 no cumplen con lo especificado en el
Código alimentario argentino, donde se establece que la acidez expresada
como ácido láctico no debe ser superior al 3% p/p y el pH debe estar
comprendido entre 4 y 5. Tampoco cumplen con lo establecido en la
reglamentación Chilena donde el pH debe estar en el rango de 3,8 a 4,5.
3.8 Clasificación de la cerveza obtenida con la cepa S-33
En la reglamentación Chilena, ya sea Reglamento Sanitario de los
Alimentos o Ley 18455, no existe una clasificación para las cervezas, por lo
que para poder clasificar la cerveza obtenida, se recurrió al Código Alimentario
Argentino en donde si se encuentran dichas especificaciones (tabla 22).
30
Tabla 22. Clasificación de la cerveza de acuerdo al Código Alimentario Argentino.
ESP (%) Grado Alcohólico (%v/v)
5≤ESP<10,5 Cerveza Liviana G.A.≤0,5 Cerveza sin
alcohol
10,5≤ESP<12 Cerveza G.A.>0,5 Cerveza con
alcohol o cerveza
12≤ESP≤14 Cerveza Extra
ESP>14 Cerveza Fuerte
Fuente: Código alimentario Argentino (2007).
Según las especificaciones la cerveza obtenida podría ser clasificada
como cerveza extra, con alcohol o cerveza.
3.9 Aceptabilidad
A continuación se presentan los promedios de los puntajes obtenidos
para las dos cervezas obtenidas con las distintas cepas de levadura.
Tabla 23. Promedios obtenidos para cada atributo de cada cerveza
Atributo S-33 UCH-M4
Aroma 8,2 2,9
Color 7,0 5,6
Espuma 3,8 3,5
Sabor 7,7 2,5
Gas (CO2) 3,9 3,1
Amargor 7,9 7,5
Aceptabilidad general 7,9 2,3
Como se observa en la tabla 23, para los atributos de aroma, color sabor
amargor y aceptabilidad general, la cerveza elaborada con la cepa de levadura
S-33 se encuentra dentro del rango de aceptación; los atributos de gas y
espuma se encuentran en la zona de rechazo. El bajo nivel de gas indica que la
carbonatación realizada en botella fue insuficiente (Revista Mash, 2006). La
poca estabilidad de la espuma pudo deberse a la formación de la misma
durante el proceso de fermentación, que da como resultado la adsorción de los
ácidos del lúpulo a la espuma de la levadura. También pudo deberse a la
30
presencia de sustancias surfactantes que son enormemente dañinas para la
estabilidad final de la espuma de la cerveza (Baxter y Hughes, 2001).
Los atributos de aroma, espuma, sabor, gas y aceptabilidad general para
la cerveza elaborada con la cepa de levadura UCH-M4 se encuentran en la
zona de rechazo, sólo los atributos de color y amargor están en la zona de
aceptación.
Los atributos de color, espuma, gas y amargor no tienen relación con la
cepa de levadura que se utilice para elaborar la cerveza, ya que como se ve en
la tabla 24, para estos atributos no existe diferencia significativa en un intervalo
de 95% de confianza. A su vez, el aroma, sabor y calidad general si dependen
del tipo de cepa de levadura, ya que entre estos parámetros si existe diferencia
significativa.
Tabla 24. Variabilidad entre cervezas elaboradas con cepas
de levadura S-33 y UCH-M4
Atributo p-value Diferencia
significativa
Aroma 0,00 Si
Color 0,34 No
Espuma 0,42 No
Sabor 0,00 Si
Gas (CO2) 0,12 No
Amargor 0,28 No
Calidad general 0,00 Si
3.10 Posibles usos para la torta resultante de los procesos de filtración
Durante la fase de maceración, al agua caliente se mezcla con la malta
obtenida de los granos para extraer sus azúcares. Una vez que esta fase ha
terminado, la mezcla pasa a ebullición donde se le añade el lúpulo. Antes de
esto, el mosto se filtra para que vaya limpio, quedando retenida toda la malta.
30
Por su alto contenido en proteínas, el destino tradicional del grano es
venderlo como alimento para ganado.
Por ejemplo, la fábrica de Budweiser en la ciudad de San Luis en
Estados Unidos, tiene una capacidad de más de 15 millones de hectólitros al
año y produce un sobrante de grano de más de 250.000 toneladas, lo que ha
creado todo un sistema de distribución de grano en 250 km alrededor de la
ciudad que condiciona toda la agricultura y ganadería de la zona.
El grano sobrante, después de elaborar la cerveza deberá utilizarse
antes de 10-15 días ya que pasado este tiempo se estropea. Por eso las
grandes fábricas tienen prensas que extraen la humedad de la mezcla que
hace que el sobrante se pueda conservar más tiempo y se pueda transportar
con más facilidad.
En países o áreas donde la ganadería no puede absorber todo este
sobrante, el grano acaba casi siempre en los vertederos, lo que supone,
además de un gesto poco ecológico un gasto de una materia que contiene un
valor alto de proteínas que pueden reutilizarse A raíz de lo anterior surgen
varias opciones en las cuales se puede utilizar no tan solo el grano sobrante,
sino que también el agua. Por ejemplo:
El grano sobrante sirve de sustrato para el cultivo de
champiñones; cuatro toneladas son suficientes para producir una
tonelada de champiñones.
El grano al ser rico en proteínas, se puede utilizar para el cultivo
de lombrices, que posteriormente servirán de alimento para
pollos.
Casi el 80% del agua que se utiliza para elaborar cerveza no
acaba en una botella, sino que se desperdicia. Por eso se puede
diseñar un sistema para reutilizarla.
Lo primero que se hace es cultivar algas Spirulina, que genera un
80% de proteína que puede ser utilizada posteriormente como
suplemento alimenticio para los niños.
30
El agua que sobra después de este proceso se lleva a unas
piscifactorías donde se cultivan distintas especies, con una
productividad de unas 15 toneladas por hectárea al año. Para la
piscifactoría se utiliza tanto el agua sobrante como los residuos
sólidos generados en el cultivo de champiñones, lombrices y
pollos.
Otra nueva aplicación para utilizar el grano sobrante, es el de
ayudar a limpiar terrenos contaminados. Este proceso, llamado
“Remediation” en Estados Unidos, se basa en que el grano
sobrante es el medio ideal para que florezcan las bacterias que
pueden “consumir” los hidrocarburos que componen la estructura
de aceites y gasolinas.
Un terreno por sus propios medios y con sus propias bacterias
puede tardar de 10 a 100 años en regenerarse, dependiendo del
nivel de contaminación, empleará sólo 1 año si se utiliza este
proceso de “Remediation” que emplea grano sobrante para el
crecimiento de bacterias.
(Cervezas del mundo, 2006).
30
IV. CONCLUSIONES
La elaboración de una bebida fermentada, como la cerveza, a partir de
granos de quínoa orgánica si es posible. Deben tenerse en cuenta una serie de
consideraciones, tales como, la morfología, estructura bioquímica, capacidad
diastásica del grano y la cepa de levadura utilizada en la fermentación, esta
última, determina los parámetros físico químicos y el grado de aceptabilidad
general de la cerveza, el cual fue 7,9 para la cepa S-33 y 2,3 para la cepa
UCH-M4.
La cerveza de quínoa elaborada con la cepa S-33 tiene un alto grado de
aceptabilidad entre los consumidores, a pesar de tener bajos niveles de
espuma y dióxido de carbono.
La baja capacidad de formación de espuma, se puede mejorar, plegando
la espuma formada durante la fermentación hacia el mosto. La cantidad de
dióxido de carbono se puede corregir utilizando un llenador a contrapresión
para inyectar el gas.
Los parámetros óptimos para la obtención de mosto fueron los siguientes:
Remojo : 6 – 8 horas
Germinación : 2 días
Molienda : harina (60 mesh)
Maceración : 1era etapa: 30 min/50-55ºC; 2da etapa: 60
30
min/62-65º C; 3era etapa: 60 min/72-75º
C
Lupulado : 1 g lúpulo (6,1% a ácidos)/L mosto; 15
min/121º C
Los parámetros óptimos de fermentación fueron los siguientes:
Cepa de levadura : S-33
Estado de la cepa : rehidratada
Concentración cepa : 345 *106 ufc/ml
Temperatura de fermentación : 20 º C
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ANEXO Nº 1
Determinación de la humedad inicial del grano
La muestra es llevada a la estufa a 105ºC, hasta que se llega a peso constante
Tabla 1. Determinación de humedad
Muestra A Muestra B
Peso cápsula (g) 32,1823 27,7145
Peso inicial muestra (g) 3,0069 3,0087
Peso cápsula + muestra
antes del secado35,1892 30,7232
Peso cápsula + muestra,
peso constante (g)34,8802 30,4200
Humedad (% b.h) 10,2764 10,0774
Promedio 10,2 ± 0,140
ANEXO 2
Especificación técnica cepa levadura S-33
ANEXO 3
Determinación de la graduación alcohólica
Determinación de la densidad por medio del picnómetro
Determinación del peso del picnómetro vacío:
Limpiar el picnómetro con mezcla crómica caliente y enjuagar
cuidadosamente con agua destilada. Secar durante tres horas en estufa
de 105-108 ºC. Enfriar en el desecador hasta la temperatura ambiente.
Pesar, con precisión de cuatro cifras decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de agua:
Llenar el picnómetro hasta la marca con agua destilada. Tapar y ponerlo
en un baño de agua a 20ºC durante 20 minutos.
Estando la temperatura equilibrada, enrasar el picnómetro (siempre
sumergido en el baño de agua) con la ayuda de un capilar.
Secar la parte vacía del cuello del picnómetro con papel de filtro.
Colocar el tapón, retirar el picnómetro del baño de agua y secar
cuidadosamente.
Pesar el picnómetro lleno de agua con precisión de cuatro cifras
decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de muestra:
Después de vaciar el picnómetro, lavar varias veces con la muestra y
proceder igual que en la determinación del peso del picnómetro lleno de
agua, sustituyendo el agua por la muestra.
Cálculos
Calcular la densidad a 20º C, aplicando la siguiente fórmula:
D = c-a / b-a
Siendo:
a = peso picnómetro vacío.
b= peso picnómetro lleno de agua hasta el enrase.
c= peso picnómetro lleno de muestra para analizar hasta el enrase.
Se utiliza la tabla 3 para calcular, a partir de la densidad del destilado, la
graduación alcohólica expresada en gramos de alcohol en 100 gramos de cerveza.
Tabla 2. Grados alcohólicos producidos por cepa S-33 y UCH-M4
S-33 UCH-M4
a (g) 45,3188 45,3443
b (g) 95,1675 95,1489
c (g) 94,7835 95,0055
D 0,99229 0,99712
Alcohol (%) 4,34 1,55
Tabla 3. Contenido de alcohol expresado en tanto por ciento para diferentes densidades.
Densidad % Densidad % Densidad % Densidad % Densidad %
0,99236 4,30 0,99171 4,70 0,99105 5,10 0,99041 5,50 0,98978 5,90
0,99234 4,31 0,99169 4,71 0,99103 5,11 0,99040 5,51 0,98976 5,91
0,99233 4,32 0,99167 4,72 0,99102 5,12 0,99038 5,52 0,98974 5,92
0,99231 4,33 0,99166 4,73 0,99100 5,13 0,99037 5,53 0,98973 5,93
0,99229 4,34 0,99164 4,74 0,99098 5,14 0,99035 5,54 0,98971 5,94
0,99228 4,35 0,99163 4,75 0,99097 5,15 0,99033 5,55 0,98970 5,95
0,99226 4,36 0,99161 4,76 0,99095 5,16 0,99032 5,56 0,98968 5,96
0,99224 4,37 0,99159 4,77 0,99093 5,17 0,99030 5,57 0,98967 5,97
0,99223 4,38 0,99158 4,78 0,99092 5,18 0,99029 5,58 0,98965 5,98
0,99221 4,39 0,99156 4,79 0,99090 5,19 0,99027 5,59 0,98963 5,99
0,99220 4,40 0,99154 4,80 0,99809 5,20 0,99026 5,60 0,98962 5,60
Fuente: European Brewery Convention (1975).
ANEXO 4
Determinación del extracto real
Determinación de la densidad por medio del picnómetro
Determinación del peso del picnómetro vacío:
Limpiar el picnómetro con mezcla crómica caliente y enjuagar
cuidadosamente con agua destilada. Secar durante tres horas en estufa
de 105-108 ºC. Enfriar en el desecador hasta la temperatura ambiente.
Pesar, con precisión de cuatro cifras decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de agua:
Llenar el picnómetro hasta la marca con agua destilada. Tapar y ponerlo
en un baño de agua a 20ºC durante 20 minutos.
Estando la temperatura equilibrada, enrasar el picnómetro (siempre
sumergido en el baño de agua) con la ayuda de un capilar.
Secar la parte vacía del cuello del picnómetro con papel de filtro.
Colocar el tapón, retirar el picnómetro del baño de agua y secar
cuidadosamente.
Pesar el picnómetro lleno de agua con precisión de cuatro cifras
decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de muestra:
Después de vaciar el picnómetro, lavar varias veces con la muestra y
proceder igual que en la determinación del peso del picnómetro lleno de
agua, sustituyendo el agua por la muestra.
Cálculos
Calcular la densidad a 20º C, aplicando la siguiente fórmula:
D = c-a / b-a
Siendo:
a = peso picnómetro vacío.
b= peso picnómetro lleno de agua hasta el enrase.
c= peso picnómetro lleno de muestra para analizar hasta el enrase.
Se utiliza la tabla 5 para calcular, a partir de la densidad del residuo de la
destilación, el porcentaje de extracto (g/100 g).
Tabla 4. Extracto real producido por capa S-33 y UCH-M4.
S-33 UCH-M4
a (g) 45,3188 45,3443
b (g) 95,1675 95,1489
c (g) 95,9160 96,1094
D 1,01502 1,01929
Extracto real (%) 3,83 4,90
Tabla 5. Contenido de extracto real expresado en tanto por ciento
para diferentes densidades.
Densidad % de
extracto
g/100 g
% de
extracto
g/100 g
Densidad % de
extracto
g/100 g
% de
extracto
g/100 g
1,01439 3,67 3,72 1,01622 4,13 4,19
1,01442 3,68 3,73 1,01626 4,14 4,20
1,01446 3,69 3,74 1,01630 4,15 4,21
1,01450 3,70 3,75 1,01634 4,16 4,22
1,01454 3,71 3,76 1,01638 4,17 4,23
1,01458 3,72 3,77 1,01641 4,18 4,24
1,01462 3,73 3,78 1,01645 4,19 4,25
1,01466 3,74 3,79 1,01649 4,20 4,26
1,01470 3,75 3,80 1,01653 4,21 4,27
1,01474 3,76 3,81 1,01657 4,22 4,28
1,01478 3,77 3,82 1,01661 4,23 4,29
1,01482 3,78 3,83 1,01665 4,24 4,30
1,01486 3,79 3,84 1,01669 4,25 4,31
1,01490 3,80 3,85 1,01673 4,26 4,32
1,01494 3,81 3,86 1,01677 4,27 4,33
1,01498 3,82 3,87 1,01681 4,28 4,34
1,01502 3,83 3,88 1,01685 4,29 4,35
1,01506 3,84 3,89 1,01689 4,30 4,36
ANEXO Nº 5
Cuantificación del nitrógeno total y estimación del contenido en proteína pura.
Método Kjeldahl
Pesar en balanza analítica una cantidad adecuada de muestra para la
sensibilidad del método.
Introducir la muestra en un tubo de mineralización.
Agregar bajo campana, una mezcla mineral constituida por 0,6 g de
CuSO4 y 12 g de K2SO4 y 20 ml de H2SO4 conc., con probeta.
Colocar el tubo en el equipo de digestión térmica con arrastre y
eliminación de vapor de SO2 y dejar reaccionar hasta que la solución se
vuelve completamente transparente.
Una vez terminada la digestión, enfriar el tubo y agregar 1 ml de
fenolftaleína y llevar al equipo destilador Büchi.
Agregar cantidad suficiente de NaOH al 30%.
Durante la destilación recolectar los vapores de NH3 a la salida del
destilador, en un matraz de 500 ml que contenga 50 ml H2SO4 de
concentración conocida (0,1 N) y al cual se le agregaron 2-5 gotas de
indicador rojo de metilo.
Valorar el excedente de ácido con NaOH 0,1 N (viraje de rosado a
amarillo) y determinar los mg de N reaccionantes y luego el % de
proteína como sigue:
Donde:
V1 y N1=Volumen y normalidad del H2SO4
V2 y N2=Volumen y normalidad del NaOH
Luego:
Tabla 6. Determinación del contenido de nitrógeno y porcentaje de proteína en
cervezas producidas con cepa S-33 y UCH-M4.
S-33 UCH-M4
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 1 Muestra 2
V1 (ml) 50 50 50 50
N1 (N) 0,1 0,1 0,1 0,1
V2 (ml) 40,2 40,3 40,8 40,9
N2 (N) 0,0985 0,0985 0,0985 0,0985
Peso Muestra
(g)
9,3752 9,3750 9,3820 9,3860
Nitrógeno (mg) 0,01456 0,01426 0,01373 0,01359
Proteína (%) 0,97 0,95 0,92 0,91
Promedio 0,96 ± 0,014 0,92 ± 0,007
ANEXO 6
Carbonatación en botella con azúcar
La siguiente tabla entrega el nivel aproximado de CO2 remanente o
residual en una cerveza verde al final de la fermentación en función de la
temperatura.
Tabla 7. CO2 remanente en cerveza en función de la temperatura
Temperatura (º C) Cantidad de CO2 (g/L)
0 3,34
2 3,14
4 2,95
6 2,75
8 2,55
10 2,36
12 2,20
14 2,06
16 1,94
18 1,86
20 1,73
22 1,63
La tabla siguiente muestra los niveles deseados de carbonatación para
diferentes estilos de cerveza.
Tabla 8. Niveles de carbonatación para diferentes estilos de cerveza.
Estilo de cerveza Cantidad de CO2 (g/L)
British-style ales 2,7 - 3,9
Porters and stouts 3,3 - 4,5
Belgian ales 3,7 – 4,7
European lagers 4,3 – 5,3
Australian lagers 4,7 – 5,3
Lambic 4,7 – 5,3
Fruit lambic 5,9 – 8,8
German wheat beer 6,5 – 8,8
Se tomó como referencia el estilo Porter, aunque se podría haber
tomado cualquiera. El producto fue fermentado a 20º C, por lo que la
carbonatación residual será de 1,73 g/L y según el estilo escogido se debería
llevar a 4 g/L (valor promedio).
Lo anterior quiere decir que el aporte de azúcar tiene que ser tal que
genere:
Aporte=4 g/L – 1,73 g/L = 2,27 g/L o bien,
Ahora queda determinar cuanto CO2 se puede obtener por gramo de
azúcar.
2,16 g glucosa 1 g CO2
Lo anterior muestra que se debe adicionar 2,16 gramos de glucosa por
cada gramo de CO2 requerido.
Por lo tanto:
2,16 g glucosa 1 g CO2
X g glucosa 2,27 g CO2
X = 4,9 g glucosa
Es decir, se necesitarán 4,9 g/L de glucosa para una Stout que fermento
a 20º C.
ANEXO 7
Determinación de aceptabilidad
Tabla 9. Puntajes por atributos, aroma, color, calidad de la espuma, sabor, gas, amargor,
aceptación general y promedios correspondientes a cerveza obtenida con cepa S-33
Set Muestra
Aroma Color Calidad
espuma
Sabor Gas
(CO2)
Amargor Aceptación
general
I S8 7 4 8 4 8 8
II S8 7 4 8 4 8 8
III S8 6 4 7 4 8 8
IV S7 6 5 7 5 7 7
V S8 8 4 8 4 8 8
VI S9 7 3 8 5 9 9
VII S9 7 3 8 3 8 8
VIII S8 8 3 8 3 8 8
IX S9 7 4 7 3 8 8
X S8 7 4 8 4 7 7
Promedio 8,2 7,0 3,8 7,7 3,9 7,9 7,9
Tabla 10. Puntajes por atributos, aroma, color, calidad de la espuma, sabor, gas,
amargor, aceptación general y promedios correspondientes a cerveza obtenida con
cepa UCH-M4
Set Muestra
Aroma Color Calidad
espuma
Sabor Gas
(CO2)
Amargor Aceptación
general
I S4 7 4 2 3 7 3
II S4 7 4 2 3 7 2
III S3 6 3 2 4 8 2
IV S3 5 3 3 4 8 2
V S3 5 3 3 4 7 3
VI S2 5 3 2 3 8 2
VII S2 5 3 4 2 8 2
VIII S3 6 4 2 2 7 3
IX S2 5 4 2 2 8 2
X S3 5 4 3 4 7 2
Promedio 2,9 5,6 3,5 2,5 3,1 7,5 2,3
ANEXO 8
Ganancia de humedad durante 5 días.
Tabla 11. Humedad inicial de la muestra
Muestra A B
Peso muestra (g) 4,0 4,0
Peso canastillo (g) 1,0 1,1
Peso canastillo +
muestra (g)5,0 5,0
Agua muestra inicial
(g)0,4 0,4
Tabla 12. Ganancia de humedad durante 5 días.
Tiempo
(días)1 2 3 4 5
Muestra A B A B A B A B A B
Peso
canastillo +
muestra (g)
8,1 8,1 9,3 9,2 9,3 9,2 9,3 9,3 9,4 9,4
Peso
muestra
húmeda (g)
7,1 7,1 8,2 8,2 8,2 8,1 8,3 8,3 8,3 8,3
Agua
absorvida
(g)
3,1 3,1 4,2 4,2 4,2 4,2 4,3 4,3 4,3 4,3
Humedad
(% b.h.)49,5 49,7 56,3
56,4
56,4 56,2 56,8 56,9 56,8 57,0
Promedio ±
49,6 ± 0,1 56,4 ± 0,1 56,3 ± 0,1 56,9 ± 0,1 56,9 ± 0,1
ANEXO 9
Ganancia de humedad durante 8 horas.
Tabla 13. Humedad inicial de la muestra
Muestra A B
Peso muestra (g) 4,0 4,0
Peso canastillo (g) 1,0 1,1
Peso canastillo +
muestra (g)5,0 5,0
Agua muestra inicial
(g)0,4 0,4
Tabla 14. Ganancia de Humedad durante 8 horas.
Tiempo
(horas)1 2 3 4 5 6 7 8
Muestra A B A B A B A B A B A B A B A B
Peso
canastill
o +
muestra
(g)
5,3 5,2 5,7 5,7 6,0 6,0 6,3 6,3 6,5 6,5 6,7 6,7 6,9 6,9 7,1 7,1
Peso
muestra
humeda
4,2 4,2 4,7 4,7 4,9 4,9 5,3 5,2 5,5 5,4 5,7 5,6 5,9 5,8 6,1 6,0
Agua
absorbid
a (g)
0,2 0,2 0,7 0,7 0,9 0,9 1,3 1,2 1,5 1,4 1,7 1,7 1,9 1,9 2,1 2,1
Humedad
(% b.h.)14,9
14,7
23,8
23,6
27,0
27,2
31,8
31,6
34,4
34,2
36,8
36,7
39,1
39,0
41,1
41,0
Promedi
o ± 14,8 ± 0,2 23,7 ± 0,1 27,1 ± 0,1 31,7 ± 0,1 34,3 ± 0,1 36,8 ± 0,1 39,0 ± 0,1 41,1 ± 0,1
ANEXO 10
Determinación de la densidad del mosto
Determinación de la densidad por medio del picnómetro
Determinación del peso del picnómetro vacío:
Limpiar el picnómetro con mezcla crómica caliente y enjuagar
cuidadosamente con agua destilada. Secar durante tres horas en estufa
de 105-108 ºC. Enfriar en el desecador hasta la temperatura ambiente.
Pesar, con precisión de cuatro cifras decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de agua:
Llenar el picnómetro hasta la marca con agua destilada. Tapar y ponerlo
en un baño de agua a 20ºC durante 20 minutos.
Estando la temperatura equilibrada, enrasar el picnómetro (siempre
sumergido en el baño de agua) con la ayuda de un capilar.
Secar la parte vacía del cuello del picnómetro con papel de filtro.
Colocar el tapón, retirar el picnómetro del baño de agua y secar
cuidadosamente.
Pesar el picnómetro lleno de agua con precisión de cuatro cifras
decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de muestra:
Después de vaciar el picnómetro, lavar varias veces con la muestra y
proceder igual que en la determinación del peso del picnómetro lleno de
agua, sustituyendo el agua por la muestra.
Cálculos
Calcular la densidad a 20º C, aplicando la siguiente fórmula:
D = c-a / b-a
Siendo:
a = peso picnómetro vacío.
b= peso picnómetro lleno de agua hasta el enrase.
c= peso picnómetro lleno de muestra para analizar hasta el enrase.
Tabla 15. Densidad de los mostos obtenidos
Tiempo de
exposición a 62º
C/72º C (minutos)
60/30 60/60 60/90 120/30 120/60 120/90
a (g) 45,3188 45,3188 45,3188 45,3188 45,3188 45,3188
b (g) 95,1675 95,1675 95,1675 95,1675 95,1675 95,1675
c (g) 97,3459 97,6550 97,3359 97,5104 97,3608 97,4107
D 1,0437 1,0499 1,0435 1,04700 1,0440 1,0450
Tabla 16. Densidad del mosto tratado con amilasa.
Tiempo de exposición a 62º C/72º C (minutos) 60/60
a (g) 45,3188
b (g) 95,1675
c (g) 97,6599
D 1,050
ANEXO 11
Determinación de la densidad de la cerveza
Determinación de la densidad por medio del picnómetro
Determinación del peso del picnómetro vacío:
Limpiar el picnómetro con mezcla crómica caliente y enjuagar
cuidadosamente con agua destilada. Secar durante tres horas en estufa
de 105-108 ºC. Enfriar en el desecador hasta la temperatura ambiente.
Pesar, con precisión de cuatro cifras decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de agua:
Llenar el picnómetro hasta la marca con agua destilada. Tapar y ponerlo
en un baño de agua a 20ºC durante 20 minutos.
Estando la temperatura equilibrada, enrasar el picnómetro (siempre
sumergido en el baño de agua) con la ayuda de un capilar.
Secar la parte vacía del cuello del picnómetro con papel de filtro.
Colocar el tapón, retirar el picnómetro del baño de agua y secar
cuidadosamente.
Pesar el picnómetro lleno de agua con precisión de cuatro cifras
decimales.
Determinación del peso del picnómetro lleno de muestra:
Después de vaciar el picnómetro, lavar varias veces con la muestra y
proceder igual que en la determinación del peso del picnómetro lleno de
agua, sustituyendo el agua por la muestra.
Cálculos
Calcular la densidad a 20º C, aplicando la siguiente fórmula:
D = c-a / b-a
Siendo:
a = peso picnómetro vacío.
b= peso picnómetro lleno de agua hasta el enrase.
c= peso picnómetro lleno de muestra para analizar hasta el enrase.
Tabla 17. Determinación de la densidad de las cervezas obtenidas con cepa S-33 y
UCH-M4
S-33 UCH-M4
a (g) 45,3188 45,3443
b (g) 95,1675 95,1489
c (g) 95,7949 95,6911
D 1,01259 1,01089
ANEXO 12
Cálculo del extracto seco primitivo
Fórmula de Balling:
E. S. P. = ((2,065A + Er) / (100 + 1,065A)) * 100
Siendo:
E. S. P.= Extracto seco primitivo (%)
A = Graduación alcohólica (g/100 g)
Er = Extracto real de la cerveza (g/100 g)
A= 4,33%
Er= 3,83%
Tabla 18. Extracto seco primitivo para cepa S-33 y UCH-M4.
S-33 UCH-M4
A (%) 4,34 1,55
Er (%) 3,83 4,90
E.S.P. (%) 12,22 7,97
ANEXO 13
Cálculo del grado de fermentación
El grado de fermentación se calcula a partir de la siguiente fórmula:
GF = 100 (1-(Er/E.S.P.)) x (1/ (1-(0,005161 x Er)))
Siendo:
GF = Grado de fermentación en %
Er = Extracto real
E.S.P = Extracto seco primitivo
Er=3,83%
E.S.P.=12,11%
Tabla 19. Determinación del grado de fermentación de las cervezas obtenidas con
cepa S-33 y UCH-M4.
S-33 UCH-M4
A (%) 4,34 1,55
Er (%) 3,83 4,90
E.S.P. (%) 12,22 7,97
GF (%) 70,04 39,51
ANEXO 14
Cálculo de la acidez total
Siendo:
d = Densidad en g/ml de la cerveza, medida a 20° C/20° C
V1 = Volumen de NaOH, en ml, empleados en la valoración
V2 = Volumen, en ml, tomados de cerveza
0,09 = Valor de 1 miliequivalente de una solución 0,1 N de ácido láctico. Se
expresó la acidez con dos cifras decimales
Tabla 20. Acidez total para cervezas producidas con cepa S-33 y UCH-M4
S-33 UCH-M4
V1 (ml) 22 5,5
V2 (ml) 50 25
D 1,01259 1,01089
Acidez total (% ácido
láctico)
0,39 0,19
