ELABORACIÓN ARTESANAL DE CERVEZA ORGÁNICA DE QUÍNOA

RAÚL ALBERTO VALENZUELA VENEGAS

SANTIAGO-CHILE 2008

UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACÉUTICASDEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Y TECNOLOGÍA QUÍMICA

Profesor Patrocinante:Eduardo Castro Montero

Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología

Química, Universidad de Chile

Directores de Memoria:José Romero Reyes

Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología

Química, Universidad de Chile

 Patricia Araos Pérez

Departamento de Educación Ambiental y Participación

Ciudadana, Comisión Nacional del Medio Ambiente

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN ALIMENTOS

INTRODUCCIÓNCCU -> 90% del mercado Chileno.5% de los compradores exigen producto artesanal.$15 mil/año 27 litros per cápita anuales.

Reduce niveles Hci.

Estimula vaciado gástrico.

Reduce riesgo S. Metabólico.

Producción orgánica poco a poco se consolida.

4 veces el precio normal.

Alemania, Austria, Inglaterra o Escandinavia 3 a 6% alimentos orgánicos.

Supermercados “Bio”.

CERVEZA ORGÁNICA DE QUÍNOA

Alto valor nutritivo quínoa.

Calidad de proteína.

ANTECEDENTES GENERALESTabla 1. Principales productores y consumidores de cerveza mundial.

REGIÓN/PAÍSPrincipal productor

(1000 hl)Principal consumidor

(litros per cápita)

EuropaAlemania(105.300)

Irlanda (118,0)

HispanoaméricaBrazil

(82.590)Venezuela

(84,21)

CHILE

PRODUCE 4.190 (1000 hl) 7° lugar

CONSUME 27,03 (Litros per cápita) 10° lugar

ANTECEDENTES GENERALES

CALIDAD DE LA CERVEZA

-Materias primas utilizadas.

-Proceso de elaboración.

-Color (Polifenoles e interacciones de carbohidratos y compuestos nitrogenados)

-Grado alcohólico (Azúcares fermentables)

-Espuma (Dióxido de carbono y contenido proteico)

-Turbidez (Biológica o coloidal)

-Amargor (iso- -a ácidos del lúpulo)

Parámetros de calidad

ANTECEDENTES GENERALES

NORMATIVA LEGAL

- Ley 18.455 - Decreto Supremo N° 78

Sin especificación

Acidez total (≤3% p/p)

pH (entre 3,8 y 4,5)

Grado de fermentación (≥46%)

Art. 41 Mínimo 65% cebada

pH 3,8 - 4,5

-Reglamento Sanitario de los Alimentos

-Código Alimentario Argentino

HIPÓTESIS Y OBJETIVOSHIPÓTESISEs posible la obtención de una bebida fermentada a partir del grano de quínoa con características organolépticas típicas a la cerveza.

OBJETIVO GENERALElaborar cerveza orgánica a partir del grano de quínoa.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS-Determinar las condiciones óptimas de remojo y germinación del grano.-Evaluar la influencia de la molienda del grano.-Determinar los parámetros óptimos de maceración (tiempo/temperatura).

-Evaluar el proceso fermentativo, determinando lo siguiente:Producción de anhídrido carbónico (CO2) en el tiempo y temperatura de fermentación.

-Análisis físico químicos:Producción de alcohol, extracto real, extracto seco primitivo, grado de fermentación, acidez total y pH.-Determinar la cantidad de proteínas presente en el producto fermentado.-Evaluar el grado de aceptabilidad de la cerveza elaborada mediante un panel de consumidores no entrenados.

MATERIALES Y MÉTODOS

Lugar de trabajo -Laboratorio de Procesos de Alimentos y Microbiología

Aplicada Facultad de Cs. Químicas y Farmacéuticas.

Materias primas -Granos de quínoa previamente desaponificados

(Chenopodium Willd) VI Región Paredones. -Cepas de levadura S-33 y UCH-M4

(Saccharomyces cerevisiae) -Lúpulo Cascade (6,1% a ácidos)

Remojo(35-40% Humedad)

Germinación(14 – 16º C)

Secado/Tostado(50 - 100º C)

Degerminado

Malteado(3% Humedad)

Molienda

Maceración(62 - 65 ºC/60 minutos72 – 75°C/60 minutos)

Lupulado

Inoculación S. cerevisiae(345 x 106 ufc/mL)

Fermentación(16 – 25° C)

Refrigeración(5º C)

Clarificación y envasado

ELABORACIÓN DE CERVEZA DE QUÍNOA

Almacenamiento

Figura 3. Diagrama de bloques de elaboración de cerveza de Quínoa.

Determinación de humedad.

Determinación de % de germinación y largo de raíz.

Determinación de ° brix obtenidos en el mosto.

Determinación de ° brix , densidad del mosto y prueba del yodo.

Determinación de temperatura y producción de CO2.

Determinación de densidad, ° alcohólico, extracto real, extracto seco primitivo, grado de fermentación, pH, acidez total, nitrógeno y aceptabilidad.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Tabla 2. 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

Tabla 3. Porcentaje de humedad alcanzado durante el remojo a temperatura ambiente.

Tiempo (horas) 1 2 3 4 5 6 7 8

Humedad (% 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

Tiempo de remojo y humedad

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Tabla 4. 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

Tabla 5. ° 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

Germinación

RESULTADOS Y DISCUSIONESMolienda

Tabla 7. ° Brix obtenidos en el mosto a partir del tratamiento de molienda.

Producto Obtenido ° Brix

Grano entero 6-7

Grano entero + Harina (60 mesh) 8

Grano fracturado 12

Harina (60 mesh) 12

RESULTADOS Y DISCUSIONESTabla 8. Resultados obtenidos con los distintos tiempos de maceración

62 - 65º C (tiempo/minutos)

72 - 75º C (tiempo/minutos

)° Brix Densidad Prueba

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

Maceración

Tabla 9. Resultados obtenidos con incorporación de a amilasa.

62 - 65º C (tiempo/minutos)

72 - 75º C (tiempo/minutos

)° Brix Densidad Prueba

yodo

60 60 14 1,050 Negativo

RESULTADOS Y DISCUSIONESTemperatura de fermentación

Figura 4. Efecto de la temperatura en la actividad fermentativa de la cepa UCH-M4.

Variables constantes:

-Sustrato inicial: 13° brix

-Inóculo UCH-M4

-[Inóculo]: 42*106 ufc/ml

0 24 48 72 96 120 1440

1

2

3

4

5

6

7

8

9

25º C 16º C

Tiempo (horas)

Pro

du

cc

ión

CO

2 (

g/L

)

RESULTADOS Y DISCUSIONESComparación de cepas de levadura S-33 y UCH-M4.

Figura 5. Efecto de la temperatura en la actividad fermentativa de la cepa UCH-M4.

Variables constantes:

-Sustrato inicial: 13° brix

-[Inóculo]: 36*106 ufc/ml

-Temperatura: 16° C

0 24 48 72 96 120 1440

1

2

3

4

5

6

S-33 UCH-M4

Tiempo (horas)

Pro

du

cc

ión

CO

2 (

g/L

)

RESULTADOS Y DISCUSIONESTemperatura de fermentación cepa S-33

Figura 6. Comparación de la actividad fermentativa de la cepa S-33 a 16 y 20º C.

Variables constantes:

-Sustrato inicial: 13° brix

-[Inóculo]: 36*106 ufc/ml

0 24 48 72 96 120 1440

1

2

3

4

5

6

7

8

20º C 16º C

Tiempo (horas)

Pro

du

cc

ión

de

CO

2 (

g/L

)

RESULTADOS Y DISCUSIONESClarificación

Filtrado al vacíoCentrifugaciónAplicación de

clarificantes (Isinglass)

Figura 7. Resultados del proceso de clarificación. Izquierda, producto sometido a centrifugación, derecha, producto tratado con clarificante.

RESULTADOS Y DISCUSIONESParámetros físico químicos.

Tabla 11. 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 1,01259 1,01089

Grado alcohólico (% p/p) 4,3 1,5

Grado alcohólico (% v/v) 5,4 1,6

Extracto real (%) 3,8 4,9

Extracto seco primitivo (%) 12,1 8,0

Grado de fermentación (%) 69,8 39,5

pH 4,5 4,3

Acidez total (% ácido láctico)

0,4 0,2

Proteínas (%) 0,9 ± 0,014 0,9 ± 0,007

RESULTADOS Y DISCUSIONESTabla 12. 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.

RESULTADOS Y DISCUSIONESComparación con otras cervezas

Tabla 13. Análisis físico químicos de algunas cervezas artesanales e industriales de Argentina.

Determinaciones Densidad

(g/ml)

Grado

Alcohólic

o (%v/v)

Extracto

real (%)

Extracto

seco

primitivo

(%)

Grado de

fermentación

(%)

Acidez

(%

ácido

láctico)

pH

Identificación

I: industrial

A: artesanal

1-2 número de muestra

RUBIASI1R 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

A2R 1,0085 4,2 3,6 10,2 64,6 1,8 4,5

NEGRASI1N 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

A1N 1,0165 5,2 5,9 13,9 57,4 2,0 4,5

S-33 1,01259 5,4 3,8 12,1 69,8 0,4 4,5

UCH-M4 1,01089 1,6 4,9 8,0 39,5 0,2 4,3

RESULTADOS Y DISCUSIONESAceptabilidadTabla 14. 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

Tabla 15. Clasificación de la aceptabilidad.

Puntajes Clasificación

1,00 – 4,44 Zona de rechazo

4,45 - 5,44 Zona de indiferencia

5,45 – 9,00 Zona de aceptación

Fuente: Sernac (2002).

RESULTADOS Y DISCUSIONESDiferencias en parámetros sensoriales

Tabla 16. Variabilidad entre cervezas elaboradas con cepas de levadura S-33 y UCH-M4

Atributo p-value Diferencia significativa

Aroma 0,0 Si

Color 0,3 No

Espuma 0,4 No

Sabor 0,0 Si

Gas (CO2) 0,1 No

Amargor 0,3 No

Calidad general 0,0 Si

CONCLUSIONES

Remojo 6 – 8 horas

Germinación 2 días

Molienda harina (60 mesh)

Maceración 60 min / 62-65º C 60 min / 72-75º C

Lupulado lúpulo (6,1% a ácidos)/L mosto; 15 min/121º C

Cepa de levadura S-33

Estado de la cepa Rehidratada

Concentración cepa 345 *106 ufc/ml

Temperatura de fermentación 20 º C

Los parámetros óptimos de fermentación fueron los siguientes:

Los parámetros óptimos para la obtención de mosto fueron los siguientes: