Revista MASH - Ciencia Cervecerafermentacion

22/4/2014 Revista MASH - Ciencia Cervecera

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Mash Para Principiantes 1 Parte




Comprender los conceptos

metablicos importantes de la

fermentacin nos har ms fcil

interpretar la influencia que tienen

los diversos cambios en las

condiciones de procesamiento,

sobre el crecimiento y el

metabolismo de la levadura y que

efectos pueden tener estos, en la

calidad de la cerveza terminada.

09/01/2013 | Visitas: 5443

Se sabe que tanto las levaduras como los cereales anteceden al hombre por

miles de aos, entonces no sera descabellado suponer que la cerveza apareci

en este mundo mucho antes que l tambin. El azar pudo lograr esto de varias

formas.

Como en muchas otras cosas, a los humanos les toc descubrir lo que el azar

les vena insinuando. Al principio trataban de reproducir, a prueba y error, lo que

les resultaba til o agradable pero sin darse cuenta muy bien de cmo sucedan

las cosas. Lograron domesticar los cereales pero de las levaduras, que estaban

en todas partes, nada saban. La fermentacin resultaba, por entonces, algo

reservado a la magia.

Este fenmeno se mantuvo as, en mayor o menor medida, hasta fines del siglo

XVII, cuando Leeuwenhoek, gracias a sus microscopios, consigui clasificar las

levaduras entre los vegetales. 200 aos ms tarde, despus de que varios

estudiosos trabajaran en el tema, Louis Pasteur define exactamente la naturaleza del proceso fermentativo y la de las

levaduras, acelerando muchsimo los pasos que terminaron con la domesticacin definitiva de la levaduras que permit, el

cultivo selectivo y controlado de las distintas cepas tiles.

Podemos decir que la fermentacin es un fenmeno qumico-biolgico que se produce por la accin anaerbica (sin

oxgeno) de ciertos organismos microscpicos sobre los azcares contenidos en un medio determinado. Por lo general,

estos microorganismos, son levaduras pero tambin existen otros, como algunas bacterias, que son capaces de actuar

del mismo modo.

Hay distintos tipos de fermentaciones que varan dependiendo de cmo y que produce cada una. Por ejemplo, la

Fermentacin



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Ciencia Cervecera.

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fermentacin alcohlica genera etanol; la lctica, cido lctico; la butrica, cido butrico y la actica, cido actico; entre

otras.

La fermentacin es el proceso que ms tiempo requiere en la elaboracin de una cerveza y en este caso, se busca

obtener una fermentacin del tipo alcohlica. Normalmente identificamos este tipo de fermentacin con la conversin de

azcar (glucosa, maltosa, etc) en alcohol y CO2, pero remitirnos slo a eso sera simplificar un proceso que en la realidad

es algo ms complejo y delicado.

Complejo: Porque la levadura no slo procesa los azcares y expele alcohol y dixido de carbono. Necesita de varios

componentes que deben estar presentes en el mosto y, adems, como fruto de su crecimiento y su metabolismo, produce

otros subproductos (algunos no son deseables), aparte de CO2, que influyen directamente en el sabor, aroma y calidad de

la cerveza terminada.

Delicado: Porque segn como realicemos la fermentacin depender el resultado obtenido. Cualquier falla que

tengamos en el proceso tendr consecuencias siempre negativas en la cerveza. Si bien podremos solucionar,

posiblemente, algunas de esas fallas, en todos los casos el carcter del producto final no ser el que buscamos

originalmente.

Sabemos que para obtener producciones consistentes, es imperativo mantener, en cada lote, caractersticas constantes

en todos los procesos. La fermentacin no escapa a esto.

Comprender los conceptos metablicos importantes de la fermentacin nos har ms fcil interpretar la influencia que

tienen los diversos cambios en las condiciones de procesamiento, sobre el crecimiento y el metabolismo de la levadura y

que efectos pueden tener estos, en la calidad de la cerveza terminada.

El Proceso

Si se han realizado correctamente, hasta aqu, todos los procesos, terminada

la ebullicin, se tiene en la olla de hervor el mosto terminado, completamente

estril, conteniendo cantidades ms que suficiente de nutrientes para cubrir

todos los requerimientos de la levadura, a excepcin del oxgeno..

Antes de pasar al fermentador se deben separar del mosto lo que se conoce

como turbio caliente (Trub) formado por conjuntos protenas/polifenoles,

materiales ricos en lpidos, componentes insolubles del lpulo, etc, que

coagulan durante el hervor. Inmediatamente despus de esto, se enfra el

mosto en el menor tiempo posible hasta llevarlo a la temperatura de

inoculacin que depender de la cepa y la variedad de levadura que se vaya a

usar. Durante el enfriado comienza la formacin de otro tipo de materia

insoluble (turbios fros) que continuar an durante la fermentacin.

Al separar los turbios se eliminan sustancias indeseables, amargas; se

mejora la estabilidad fsica y la eficiencia de extracto. De todos modos muchos cerveceros permiten que el trub

permanezca en el fermentador, porque se ha demostrado que produce fermentaciones ms vigorosas, gracias a los

nutrientes que se concentran en l.

Una vez clarificado y enfriado el mosto est listo para llenar el fermentador.

Aireacin del mosto

Como se ha dicho anteriormente, el oxgeno es el nico nutriente que un mosto, correctamente elaborado, no puede

suministrarle a la levadura.

Es esencial para el crecimiento de sta y por lo tanto para una correcta

fermentacin. La cantidad requerida depender de la cepa de levadura y

de sus requerimientos, por ejemplo, si se necesita una mayor tolerancia

al alcohol ser preciso sintetizar ms cidos grasos insaturados y

esteroles, tarea que requiere una mayor cantidad de oxgeno.

Despus de enfriado, el mosto es generalmente aireado en su camino

hacia el fermentador por medio de la inyeccin de aire estril, que al

hacerse a presin disuelve ms oxgeno. El uso de oxgeno puro para

airear el mosto, es una forma de incrementar la concentracin de ste, si

fuera necesario.

El crecimiento celular durante la fermentacin influye en gran medida en

el sabor y en otros atributos de la cervezas. En un mosto normal, rico en nutrientes, el crecimiento de la levadura est

limitado por oxgeno. Por lo tanto, variando las dosis de oxgeno se puede tener un control del crecimiento de la levadura y,

por consiguiente, de ciertos perfiles en la cerveza.

Inoculacin del mosto

Una de las formas de incorporar la masa de levadura al mosto es agregndola en lnea camino al fermentador una vez

que el mosto este fro y aireado, y respetando un factor de dilucin calculado. Otra, es mezclar el mosto fro y la levadura en

un tanque iniciador (starter) antes de ser transferido al fermentador. En este tanque se mide y se ajusta la concentracin

de levadura y si se mantiene el mosto en l por alrededor de 24hs, se pueden remover slidos indeseables por

decantacin o flotacin.

Normalmente se busca para inocular, una concentracin de unas 10 millones de clulas vivas por mililitro de mosto de 12

Plato, pero esta proporcin se debe incrementar a medida que aumenta la densidad del mosto.



La tasa de inoculacin, no depende nicamente de la densidad del mosto, sino que tambin se tienen que considerar, la

temperatura de fermentacin, la cepa de levadura y la atenuacin, entre otras cosas.

Se debe tener en cuenta, siempre, que conocer, controlar y mantener estable la concentracin de levaduras en el mosto se

traduce por lo general en una fermentacin estable.

Para eso, las grandes cerveceras realizan un conteo de clulas para medir

dicha concentracin usando distintos mtodos, algunos de los cuales

precisan equipos sofisticados.

Tambin es importante garantizar que la levadura est en condiciones

adecuadas para la fermentacin. Por medio de controles peridicos se

buscan contaminaciones bacterianas comunes en cervecera, como

Pediococcus spp., Lactobacillus spp y levaduras salvajes como Hansenula,

Dekkera, Brettanomyces, Candida y Pichia adems de otras Saccharomyces.

Adems, estos controles, pueden detectar una excesiva cantidad de

partculas extraas que pueden interferir en el desempeo adecuado de

levadura o causar errores en la medicin de las concentraciones de inculo.

Estas partculas podran ser tierra de diatomeas, trub, partculas de grano, etc.,que se mezclan con la levadura cuando

sta se recupera y se reutiliza en forma repetida.

Fases de la fermentacin.

Una vez inoculado el mosto la levadura empieza un proceso de adaptacin a las nuevas condiciones que le brinda un

mosto rico en nutrientes, que se extiende desde que se activa la levadura hasta el comienzo de una actividad fermentativa

apreciable. En condiciones normales, no se prolonga ms all de las 12 horas, un tiempo mayor (ms de 24 horas) nos

estara indicando algn tipo de problema. A esta etapa se la conoce tambin como Lagtime, fase lag o de adaptacin.

Durante este tiempo, la levadura, pone en marcha su maquinaria metablica para poder crecer. Inicialmente, sintetiza

enzimas y otros componentes necesarios para poder utilizar los nutrientes que el nuevo hbitat le ofrece y para soportar su

crecimiento.

La asimilacin de oxgeno se torna importante en esta primera etapa, porque es usado por la levadura para producir los

cidos grasos insaturados y los esteroles esenciales para lograr que las paredes de sus clulas se vuelvan permeables

a los nutrientes del mosto, tales como amino-nitrgenos y azcares.

Sabemos que debemos oxigenar el mosto una vez fro antes de la inoculacin pero cuando este es de una densidad muy

alta suele se beneficioso un segundo aporte de oxgeno entre 12 y las 18 horas posterior a la activacin de la levadura. De

esta manera se asegura

Toda esta actividad celular inicial, necesita una fuente de energa que la levadura encuentra en sus propias reservas de

glucgeno ya que, en esta fase, los azcares del mosto no son asimilados.

El glucgeno es un polmero de glucosa que, en condiciones adecuadas, se descompone en glucosa, y produce la

energa necesaria para las funciones metablicas de la clula antes de que sta comience la asimilacin de la glucosa

del mosto.

Terminada la adaptacin, la levadura empieza a reproducirse, dando comienzo a lo que se conoce como fase de

Crecimiento Exponencial o Atenuativa. Se denomina as porque el crecimiento de la poblacin celular aumenta a un ritmo

logartmico debido a la abundancia de nutrientes. La levadura, comienza a asimilar y metabolizar esos nutrientes para

convertirlos en la energa que necesita para su crecimiento y reproduccin y como resultado de esos procesos

metablicos, produce subproductos que devuelve al mosto.

La levadura requiere, adems de vitaminas y minerales, fuentes de carbono, que encontrar en los azcares fermentables,

y de nitrgeno, que le ser proporcionado por los aminocidos, conocidos como amino nitrgeno libre (FAN).



Dependiendo de la cepa a la que pertenece, estos requerimientos pueden variar en su proporciones.

Cuando la levadura comienza a asimilar los carbohidratos fermentables, lo hace en un orden especfico empezando por

los azcares simples, primero la glucosa, luego la fructosa y la sucrosa. Despus le toca el turno a la maltosa que es el

azcar que ms abunda en el mosto (casi un 60% del total de carbohidratos) y que tiene gran influencia en la formacin de

compuestos de sabor en la cerveza.

Por ltimo, est la maltotriosa, que es la ms difcil de asimilar y su utilizacin depender de la cepa de levadura, cuanto

ms atenuativa sea sta, ms fcil metabolizar este azcar. La Sacarosa no es asimilable por la levadura que debe

producir una enzima (invertasa) para poder dividirla en glucosa y fructosa y, as, poder procesarla.

Para poder convertir todos estos nutrientes en energa para sus procesos metablicos, la levadura se vale de la gluclisis,

que consiste en una serie de reacciones enzimticas que convierten la glucosa en piruvato. Luego, en presencia de

oxgeno suficiente, la clula oxida el piruvato resultante, generando CO2 y agua.

Cuando el oxgeno falta, la levadura comienza a metabolizar los azcares de forma anaerbica convirtiendo el piruvato,

principalmente, en etanol y CO2. (fermentacin alcohlica)

Para producir nuevas clulas y sintetizar las enzimas necesarias para las reacciones bioqumicas, la levadura asimila

aminocidos e iones de amonio y tal como ocurre con los azcares, lo hace en un orden especfico que, en este caso,

puede variar de una cepa a otra.

En esta etapa podemos observar una actividad vigorosa que se manifiesta

formando, en la parte superior del fermentador, una corona o cresta de

espuma conocida como krausen, formada por levadura viva y muerta,

protenas del mosto, resinas del lpulo entre otros compuestos, que de

disolverse en el mosto, le daran un sabor desagradable. Por suerte estas

sustancias son poco solubles y cuando el krausen va desapareciendo, al

final de la fermentacin, quedan adheridas en las paredes del fermentador

separndose del mosto..

Toda esta actividad aumenta la temperatura (aproximadamente 140 kcals por

kilogramo de extracto fermentado) del mosto a unos grados encima de la

temperatura de inoculacin, alcanzando el pico mximo al mismo tiempo que se llega el punto mximo en la tasa de

crecimiento y en la generacin de espuma (krausen). Hay que tener en cuenta que debemos tener un control de la

temperatura interna del fermentador para mantenerla dentro del rango ptimo.

Durante el crecimiento, la levadura produce precursores de dos componentes, el diacetil y 2,3- pentanodiona son

conocidas como dicetonas vecinales. Debemos saber que una tasa de crecimiento desmedida provocar altas

concentraciones de estos dos componentes, con sabores indeseables en la cerveza. Por lo tanto, es importante dar el

tiempo suficiente para que el total de las dicetonas vecinales y sus precursores puedan ser reducidos hasta debajo del su

umbral de sabor o a concentraciones aceptables antes del retiro completo de la levadura. La reduccin de dicetonas es

tradicionalmente tratada como un problema de maduracin.

Se produce, tambin en esta fase, la mayor parte de la atenuacin. La densidad de la cerveza disminuye llegando a medir

de 1/3 a 1/4 de la densidad inicial. El tiempo que requiere depender de la cepa de levadura utilizada y de las condiciones

reinantes. Puede ir de los 2 a los 6 das en el caso de las ales, o entre 4 y 10 das cuando se trate de variedades lagers.

A medida que los nutrientes se agotan, la actividad pierde fuerza, la levadura comienza, en su mayora, a asentarse en el

fondo, y el "krausen" desaparece progresivamente. Al finalizar esta fase, la mayor parte de los compuestos de aroma y

sabor de la cerveza, estar formada, los buscados y algunos no deseados (levadura, manteca, manzana verde, sulfuroso

etc) que debern desaparecer en la siguiente etapa si sta se realiza correctamente. Este es el momento de transferir la

cerveza a un segundo recipiente, si es que se planea hacerlo, separando la mayor parte de levadura que debe quedar en

el primer fermentador. Siempre cuidando de airear la cerveza lo menos posible para evitar una contaminacin o la

oxidacin que arruinara el sabor de la cerveza.

Comienza, entonces lo que se conoce como Fase Estacionaria o de Acondicionamiento.

La efusiva actividad desaparece y, a pesar que, la mayora de las clulas de levadura se han inactivado y han

sedimentado, quedan algunas todava activas.

La funcin de esta etapa es la de reducir todo el fermentable remanente y eliminar los subproductos originados en las



fases anteriores tales como acetaldehdo, steres, aminocidos, cetonas

(diacetil, pentanodiona), dimetil sulfuro, etc.

La mayora de los azcares fcilmente fermentables se han convertido en

alcohol, y la levadura comienza a trabajar sobre los azcares ms pesados

(como la maltotriosa) y a absorber mucho del diacetil (manteca) y el

acetaldehdo (manzana verde) producido en la etapa anterior, mientras que el

sulfuro de hidrgeno, causante de caracterstico olor a huevo podrido, se

libera del fermentador junto con otros gases.

Los alcoholes Fuseles (alcoholes de mayor peso molecular) producidos en

la etapa anterior son transformados por la levadura en steres aportando un

carcter frutal mucho ms agradable que el sabor similar al solvente que dan

los primeros.

La fase Estacionaria se puede extender varias semanas pero la cerveza no

debe quedar ms de 3 en contacto con el sedimento. La levadura podr

consumir, bajo ciertas condiciones, algunos de los componentes del

sedimento produciendo sabores extraos. Si el contacto del sedimento con

la cerveza se prolonga, la levadura inactiva comienza a morir y produce lo que

se conoce como autolisis, transmitiendo aromas y sabores desagradables

(a levadura, goma, grasas o carne)

Muchos cerveceros experimentados aseguran que el trasvase a un segundo

fermentador no mejora el sabor mientras que los riesgos de contaminacin

superan a los beneficios, pero muchos otros, tambin, afirman que la

realizacin de la fase secundaria en un recipiente distinto beneficia a casi todos los estilos de cerveza.

Una vez que se ha alcanzado el mximo de atenuacin se empieza a enfriar el mosto para facilitar la floculacin

(sedimentacin) de la levadura que haba quedado en suspensin. Hay que tener en cuenta que este enfriamiento se

debe hacer en forma progresiva para darle tiempo a la levadura a que termine de limpiar el mosto de compuestos

indeseables, principalmente del diacetil.

Lagers y Ales.

Si comparamos los procesos de elaboracin de cervezas Lagers y Ales veremos que las diferencias se encuentran en la

fermentacin. Estas diferencias se deben fundamentalmente a la cepa de levadura que usan unas y otras. En el caso de

las Lagers, se utiliza la cepa Saccharomyces uvarum o la Saccharomyces carlsbergensis que tiene la particularidad de

formar flculos o grumos, que al ser ms densos que la cerveza, tienden a depositarse en el fondo del tanque hacia el

final de la fermentacin. Por esto ltimo se conoce a esta cepa de levadura como de fermentacin baja.

El rango de temperatura ptimo para esta levadura va de los 7 a 14 C aproximadamente. Si bien fermenta ms rpido a

temperaturas altas, los subproductos producidos no son de sabor y aroma deseables. Tradicionalmente la duracin del

proceso oscila entre 8 a 20 das, pero con prcticas modernas, se ha llegado a reducir ese tiempo hasta

aproximadamente 7 das.

Para las cervezas ales, se usa la levadura Saccharomyces cerevisiae, una cepa conocida como de fermentacin alta

porque sube a la superficie del mosto al final de la fermentacin debido a que los grumos que forma atrapan CO2 y flotan.

Los mostos de la Ales son inoculados a una temperatura ms alta (sobre 15C) que los de la Lager y permiten que la

temperatura pueda elevarse a aproximadamente 20C o ms. Normalmente, este tipo de fermentacin tarda entre 4 y 6

das pero con prcticas tales como la de mezclar y airear el mosto, mientras la fermentacin es an activa (24-36 hr), es

posible el proceso se complete en menos tiempo ( 3 das ).

Subproductos de la fermentacin

Las distintas variedades de levaduras aportan, segn su comportamiento en la fermentacin, diferentes subproductos que

afectan la estabilidad biolgica, aromas, sabor y estabilidad de la espuma en la cerveza terminada. Para lograr un

producto de calidad se debe controlar la formacin y la transformacin de esos subproductos para poder llevarlos a

concentraciones adecuadas, por debajo del umbral de percepcin.

Tanto una fermentacin como una maduracin defectuosa, harn que estos subproductos no se eliminen correctamente

produciendo otros menos deseados an. Los subproductos ms caractersticos que se forman son: alcoholes superiores,

steres, diacetilo (dicetonas vecinales), acetaldehdos, componentes sulfurosos y acidos orgnicos.

Alcoholes Superiores : Se producen cuando se fermenta a temperaturas que son demasiado altas para la cepa de

levadura usada. Tambin cuando se agita la cerveza verde (recin fermentada), o bien cuando el mosto a fermentar tiene

una concentracin mayor al 13,5% de azcares o cuando se oxigena por dems antes de iniciada la fermentacin.



El umbral de percepcin de estos alcoholes varia dependiendo del tipo de cerveza. En las Ales se encuentra entre los 50 y

100 miligramos por litro en cervezas mientras que en la Lagers est entre los 100 y 150 miligramos por litros.

Fermentar a temperaturas ms bajas y el uso de un buen starter (gran cantidad de levadura) ayuda a evitar la produccin

de alcoholes superiores.

steres: Los steres resultan de la esterizacin de cidos grasos y de alcoholes superiores que producida

principalmente durante la fermentacin primaria. Son un factor esencial en la

configuracin del aroma final de la cerveza.

Se reconoce porque otorgan un carcter afrutado que, en exceso, pueden

conferir sabores demasiado pronunciados. El cuidado en la ltima etapa de

la fermentacin es muy importante para evitar el aumento en la cantidad de

steres.

Los mostos de densidades ms altas (concentraciones de azcares

superiores al 12%) son proclives a producir un nivel superior de steres.

Pasa lo mismo cuando el oxgeno disuelto al momento de la inoculacin es

pobre.

Diacetilo: Se produce normalmente durante la fermentacin, en cantidades que depender

de la cepa utilizada y que tiende a eliminarse al final de la misma si no ocurren problemas

durante el proceso.

El sabor dulce y a manteca que imparte es considerado un defecto en la mayora de los

pases fuera del Reino Unido, donde tienden a tener un nivel superior de diacetilo que es

escencial perfil de muchos estilos britnicos. El aumento de la temperatura durante unas

horas al final de la fermentacin y una buen nmero de clulas de levadura en suspensin

aseguran la eliminacin de este subproducto.

Acetaldehdo: Se forma en la primera etapa de la fermentacin y su sabor, a manzanas verdes, es caracterstico de las

cervezas sin madurar.

Una buena fermentacin, que alcance el lmite de atenuacin mximo, junto con un tiempo de maduracin adecuado,

asegurarn la conversin del del acetaldehdo en etanol y evitar la presencia de este subproducto en la cerveza final.

Dimetilo de sulfuro (DMS): Es un componente de

carcter sulfuroso que, an en pequeas concentraciones,

imparten aromas y sabores fuertes y desagradables,

similar al de las verduras cocidas o coliflor.

Se produce en todas la etapas de la elaboracin de la cerveza. Materias primas de baja

calidad, por ejemplos granos mal malteados, y un mosto pobre en nutrientes provocan la

formacin de estos componentes sulfurosos.

Un malteado correcto, una coccin larga y un enfriado del mosto corto (menos de 45 min)

evitarn las formacin del para nada agradable DMS.

Autlisis: Se produce cuando la levadura se mantiene en contacto con la cerveza por un tiempo prolongado, una vez

finalizada la fermentacin. Hay diferentes opiniones sobre cuan largo puede ser ese tiempo. Los casos ms extremistas

dicen que un tiempo superior a 24 horas es suficiente para dejar huella en la cerveza. Otros aseguran que se puede

extender bastante ms pero no debe superar las 3 semanas.

Terminada la fermentacin la levadura comienza a metabolizar algunos de los componentes del sedimento para generar

las protenas que necesita, produciendo con ello cidos orgnicos que son los responsables del aroma parecido al del

queso rancio o al de la grasa, conocido como yeast bite.

Factores que afectan la fermentacin.

Se sabe que parte del perfil de sabor de la cerveza se basa en metabolismo de la levadura durante la fermentacin. En

consecuencia, la composicin del mosto y las condiciones de proceso que afectan el rendimiento de la levadura en

fermentacin tambin afectar la calidad de la cerveza. Estos factores se interrelacionan tan de cerca, que a menudo

resulta difcil destacar claramente la influencia que un solo factor ejerce sobre la calidad del producto o sobre el desarrollo

de la fermentacin. Intentar modificar un parmetro del proceso para influir en un resultado casi siempre causa otros

resultados, alguno los cuales puede no ser el deseado.

La levadura

La levadura es la gran protagonista de este proceso y la industria cervecera ha seleccionado y clasificado durante siglos



sus cepas de manera que pudieran adaptarse al proceso de elaboracin de cerveza, logrando una gran variedad de las

mismas.

Por si sola, la levadura, es uno de los mayores contribuyentes de sabor en la

cerveza y el cervecero debe tener en cuenta el perfil producido por cada cepa

(compuestos de azufre, steres, alcoholes de fusel, etc..) a la hora de elegir.

En esta eleccin entrarn en juego tambin, otras caractersticas de la cepa

consideradas importantes: la importancia relativa de los requerimientos de

oxgeno, mtodos de cultivo, lmites de atenuacin, tasa de fermentacin,

entre otras. Si bien son muchas las cepas disponibles, algunas son

inaceptables para la elaboracin de cerveza por lo que le aportan al producto

final. Otra cosa que se debe tener en cuenta es que cada cepa de levadura

se puede desempear de forma diferente bajo un determinado conjunto de

condiciones de fermentacin.

La levadura debe ser manejada cuidadosamente porque su condicin en el momento de la inoculacin ha demostrado

influir de formas notable en la fermentacin. Por ejemplo, la levadura almacenada bajo condiciones extremas no puede

responder normalmente, debido a que reduce su glucgeno en respuesta al estrs. Tambin, una mala aireacin,

deficiencias de zinc, o residuos de fermentaciones anteriores pueden causar un retraso excesivo en fase lag o bien

atenuaciones incompletas.

Otra caracterstica importante de la cepa es la floculacin. La levadura ideal debera decantar tan rpidamente como el

mosto alcance el lmite de atenuacin pero en la prctica no es as. Una cepa de floculacin lenta dejar demasiada

levadura en suspensin al final de la fermentacin y har ms difcil la separacin de la cerveza. Una de floculacin rpida,

en cambio, no puede completar la fermentacin.

Si se planea una fermentacin secundaria, sera deseable el uso de una cepa de floculacin ms lenta, que pueda dejar

un mayor nmero de las clulas en suspensin al momento de transferir.

Inoculacin y crecimiento de la levadura

La cantidad de levadura con la que se inocula influye directamente en la tasa de fermentacin, que depende de la

temperatura y la poblacin celular. Ms clulas utilizando azcares a un ritmo constante resultan en un aumento general

en la velocidad de utilizacin de los hidratos de carbono. Una mayor masa en la inoculacin produce fases lag ms

cortas, mayores tasas de fermentacin y tiempos ms cortos para alcanzar la mxima atenuacin.

Un volumen tpico de inoculacin, para una densidad normal de un mosto lager (alrededor de 12 Plato) es de unas 10

15 x 106 clulas por mililitro, pero la concentracin exacta elegida depender, entre otras cosas, de la cepa de levadura y

de que caractersticas se busquen en la fermentacin.

Se sabe que en un mosto rico en nutrientes, el crecimiento de la levadura

est limitado slo por el oxgeno, por lo que se podra decir que bajo

condiciones fijas de oxgeno disuelto en el mosto, la poblacin celular

crecer hasta que ste de agote, no dependiendo, casi, de la concentracin

de levadura inicial (starter). Pero si se comparan los resultados obtenidos

con diferentes volmenes de inoculacin, se observar que los starter

mayores conducen a un menor nmero de duplicaciones de la clula,

entonces, en algn punto, el crecimiento de la levadura depende del volumen

del inculo.

En inculos demasiado pobres, la cantidad de oxgeno que se utiliza para

generar los esteroles necesarios para la formacin de nuevas clulas ser

menor ocasionando as una reduccin del crecimiento general.

Un crecimiento celular insuficiente conducir a fermentaciones ms lentas y

tal vez incompletas adems de posibilitar altas concentraciones de SO2

(dixido de azufre).

La variacin de otros factores en el mosto, tales como esteroles o zinc, puede producir variaciones en el crecimiento

celular y en la tasa de fermentacin, aun con starters y oxgeno disuelto ptimos.

Patrones de crecimiento de levaduras diferentes influirn en el sabor de la cerveza cambiando las proporciones de

compuestos voltiles de sabor. Por esta razn, el crecimiento consistente de clulas en cada fermentacin debe ser un

objetivo primordial

Temperatura

La temperatura afecta decisivamente a la levadura e influye directamente en la velocidad de fermentacin, cuanta ms alta

sea, mas rpida ser la fermentacin y si es demasiado baja las levaduras se inactivaran y la fermentacin se vera

interrumpida. Las altas temperaturas favorecen la formacin de alcoholes superiores (de mayor peso molecular),

conocidos como fseles y que le dan a la cerveza aromas y gustos vinosos. Muchos de estos alcoholes se convierten

luego en steres durante la segunda fermentacin, llegando a dominar el perfil de la cerveza terminada. Un claro ejemplo

de esto es la presencia muy notoria de aroma y gusto a banana en la cerveza.

Un nivel muy alto de diacetil puede ser producto, tambin, de las altas

temperatura en la fermentacin. Muchas veces se inocula a una temperatura

ms alta que la recomendada y al enfriarse lentamente el mosto, cuando se

lo intenta llevar a la temperatura indicada, se produce diacetil en cantidades

que la levadura no podr reabsorber en pasos posteriores quedando

presente en la cerveza.

La actividad celular inicial produce una reaccin exgena, es decir genera

calor. La temperatura dentro del fermentador puede ascender hasta 5 C

ms que la del ambiente que lo rodea. Por tal motivo el exceso de calor debe

ser eliminado enfriando el fermentador y mantener as la temperatura dentro



de los lmites deseados.

Estos lmites dependern fundamentalmente de la cepa que se est utilizando y de los perfiles de sabor y aroma que se

busquen. Por ejemplo, las temperaturas a las que normalmente se fermentan las cervezas de tipo Ale harn que la

levadura produzca steres y otros subproductos muchas veces buscados ( en su justa medida) en este tipo de cervezas.

En cambio, en las Lagers una temperatura mayor a la recomendada para estas cervezas, acortar el proceso de

fermentacin pero los subproductos producidos, en este caso, no son deseables...

Oxgeno

La concentracin de oxgeno disuelto en el mosto influir en la multiplicacin

celular ya que la levadura requiere de ste componente para producir

compuestos esenciales para la formacin de nuevas clulas, tarea que

requiere una gran cantidad de energa que obtiene ms eficientemente

cuando el proceso se realiza de forma aerbica. Por lo tanto una cantidad

adecuada de oxgeno en el mosto disminuye el tiempo de adaptacin (lag

time) y aumenta la tasa de crecimiento de la levadura asegurando una buena

fermentacin.

Cuanto mayor sea la tasa de crecimiento, ms vigorosa ser la fermentacin

inicial debido a la vitalidad de las clulas nuevas.

Si la cantidad de oxgeno disuelta en el mosto es pobre, al momento de la

adicin de levadura, se tiende a producir una cantidad de steres mayor, la

levadura perder viabilidad y la fermentacin ser lenta o incompleta.

Por lo general, la saturacin del mosto con aire le proporciona el suficiente oxgeno para el crecimiento correcto de la

levadura. Sin embargo, un control exacto del oxgeno disuelto en el mosto es esencial para obtener un crecimiento

uniforme en cada fermentacin y lograr as compuestos de aroma y sabor constantes.

Zinc

El zinc, es requerido como cofactor en reacciones enzimtica dentro de la clula y por lo tanto es un requisito para el

crecimiento de la misma. la adicin de zinc ha sido claramente vinculada al aumento de la tasa de fermentacin

Se pueden dar fermentaciones incompletas debido a la carencia de zinc. Normalmente, la malta de cebada, contiene el

zinc necesario pero ciertas cepas de levadura pueden requerir ms de lo normal, por lo que podr ser necesario

suplementar el mosto con sales de zinc. Una concentracin de 0,3 ppm es adecuada pero por encima de 1 ppm puede

inhibir la actividad de la levadura

Sedimento Arrastrado

Debido a la naturaleza amorfa del turbio ( trub) y las caractersticas variables de sedimentacin en el tanque de mosto

caliente, puede ser difcil controlar exactamente la calidad y cantidad de sedimentos que pasaron al fermentador. Estos

sedimentos pueden influir en la tasa de fermentacin ya que contienen una mezcla de sustancias que pueden ser

beneficiosos para el rendimiento de la levadura: zinc, lpidos y esteroles y otros minerales y nutrientes esenciales para el

crecimiento celular. Tambin proporciona sitios de nucleacin para la formacin de burbujas, aumentando la turbulencia

del mosto favoreciendo el crecimiento de la levadura y la tasa de fermentacin.

Geometra del Fermentador

El CO2 producido durante la fermentacin provoca corrientes que mezclan el mosto ms homogneamente y mantienen

en suspensin las clulas de levadura, facilitando el contacto de stas con los nutrientes del mosto. Aqu, la geometra del

fermentador desempea un papel importante, fundamentalmente por la cabeza hidrosttica (columna lquida) que forma el

mosto en su interior. Cuanto ms pesada sea esta columna ms presin habr en el parte inferior del tanque y por lo tanto

ser ms difcil la liberacin del CO2 en forma de burbujas. Las corrientes que se forman en dicha liberacin tienden a

subir a la superficie por el centro del fermentador haciendo que el mosto de los bordes descienda por los laterales.

Las fermentacin ser distinta si se realiza en tanques horizontales o verticales, diferencindose en el resultado de la

agitacin natural producida por corrientes de conveccin y por las burbujas de CO2, y en la cantidad de CO2 disuelto en el

mosto. Conforme aumenta la proporcin altura y dimetro del fermentador, lo hace tambin la agitacin natural y la tasa de

fermentacin mientras que altas concentraciones de CO2 disminuyen el crecimiento de la levadura y la produccin de

sabor. Adems, los tanques horizontales dan fermentaciones ms lentas y producen cervezas con ms steres, que los

tanques verticales.



Otra diferencia significativa entre ambos tipos de fermentadores son los procedimientos de recoleccin de levadura que a

diferencia de los tanques verticales, los horizontales generalmente requieren la extraccin manual de la levadura.

El PH

Para su ptima multiplicacin, la levadura necesita un mosto con un PH entre 5,1 y 5,5. Difcilmente haya que controlar este

parmetro si se hicieron las cosas bien en los procesos anteriores a la fermentacin, por ejemplo usando agua que no

sea demasiado alcalina o pesada.

Como consecuencia del metabolismo celular de la levadura, el pH

desciende durante los primeros das de fermentacin, fundamentalmente

por la produccin de cidos orgnicos, a la vez que se consumen

aminocidos bsicos y fosfatos primarios (compuestos buffers). El pH

mnimo alcanzado durante la fermentacin depende del pH mosto elaborado,

de su capacidad buffer y del crecimiento de levadura. Normalmente, un bajo

pH en la cerveza final, se asocia a un mosto de bajo pH y de menor

capacidad buffer y al aumento en el crecimiento celular. El pH alcanza un

mnimo de 3.8-4.4 y sube ligeramente hacia el final de fermentacin. Un pH

bajo inhibe el deterioro bacterial.

Interrelaciones

Todos los factores anteriores estn interrelacionados, y parte del arte de elaborar cerveza es encontrar la combinacin

adecuada de condiciones de proceso que produzcan el producto ptimo. El cambio de un proceso a veces puede ser

compensado por un cambio en otro. Sin embargo, en la mayora de los casos, el perfil de sabor en la cerveza se ver

afectado.

Por ejemplo, cidos grasos insaturados y esteroles adicionales, en el sedimento arrastrado al fermentador, pueden

disminuir el requerimiento de oxgeno; un starter insuficiente puede ser compensado por una temperatura ms alta y as

otros casos.

Para cada cepa de levadura en particular, los requisitos de nutrientes especficos (composicin del mosto) y la

sensibilidad a diferentes entornos, determinarn las condiciones de proceso para que esa cepa funcione bien.

FERMENTACIONES ANORMALES

Las fermentaciones industriales de cerveza toleran grandes variaciones en las condiciones del proceso y aunque

procesos anormales son raros, fermentaciones lentas o incompletas

ocurren incluso en las ms modernas cerveceras que utilizan elaborados procesos control y seguimiento de sus equipos.

Sntomas de una fermentacin incompleta pueden ser una larga fase lag acompaada por una tasa de fermentacin muy

lenta, seguida por ninguna actividad de fermentacin.

En otros casos, despus de una fase lag normal, la actividad fermentativa puede simplemente detenerse antes de que

todos los carbohidratos fermentables sean consumidos.

CAUSAS

Variaciones de proceso

La tasa de inoculacin, la viabilidad de la levadura, el nivel de aireacin y la fermentabilidad del mosto deben ser las

primeras reas a ser investigadas cuando se tienen fermentaciones anormales; estas condiciones de proceso estn

entre el ms fcil de controlar. Por lo general, una comprobacin de la configuracin y la calibracin de medidores,

verificacin de los registros de Tiempo-Temperatura, el conteo de clulas de levadura (incluyendo las clulas muertas) y

un examen microbiolgico apuntarn al problema.

El mosto con aireacin insuficiente y las bajas tasas de inoculacin son las causas comunes de fermentaciones

anormales.

Fermentaciones sucesivas en mostos con deficiencia de nutrientes pueden llevar gradualmente al deterioro de la levadura

y a fermentaciones lentas. Controles de la levadura mediante el conteo de clulas en el fermentador pueden alertar sobre

una floculacin temprana de levadura o su incapacidad de asimilar completamente maltosa o maltotriosa. Una prueba de

almidn positiva indicar un problema de conversin en la elaboracin del mosto.

Deficiencias de nutrientes del mosto

Una situacin ms difcil se presenta cuando hay una deficiencia de nutrientes en el mosto. Si fermentaciones lentas o

incompletas son un problema constante, las deficiencias del mosto pueden ser la causa. En condiciones normales, el

mosto tiene un supervit de nutrientes para el crecimiento de la levadura, pero ante un manejo inadecuado de sta, puede

aumentar la exigencia de un nutriente determinado, y el mosto puede no ser capaz de suministrarlo. Adems, la

composicin del mosto puede verse afectada por cambios en la malta u otra materia prima y tambin por variaciones en

algunos de los procesos elaboracin del mosto, dando como resultado una deficiencia de nutrientes.



Las ms comunes de estas deficiencias son de oxgeno, zinc, biotina, cidos grasos insaturados y esteroles. Como se

sabe, la levadura requiere oxgeno, cidos grasos y esteroles, requisitos que estn relacionados entre si. Por lo general,

suficiente oxgeno reducir la necesidad de cidos grasos no saturados y de esteroles en el mosto y viceversa. La biotina

es una vitamina obtenida de la malta durante la maceracin y es un factor de crecimiento requerido por la mayora de las

levaduras cerveceras.

Al usar altos porcentajes de adjuntos, otra posible deficiencia de nutrientes es un reducido contenido de nitrgeno en el

mosto. Aminocidos insuficientes dificultar el crecimiento adecuado de la levadura.

En mostos con concentraciones altas de glucosa, en relacin con los otros azcares, se pueden dar fermentaciones

incompletas consecuencia de lo que se denomina represin de glucosa. En este caso, la presencia de altas

concentraciones de glucosa impide la levadura sintetizar la enzimas necesarias para asimilar los otros azcares. Una

afeccin similar puede surgir si hay una alta concentracin de fructosa causando un "bloqueo de fructosa".

Estas situaciones son ms probables en mostos para cervezas de baja en caloras (baja en carbohidratos) porque el

adjunto puede ser glucosa exclusivamente.

Cambios en la levadura.

Otra causa de fermentaciones anormales es la posibilidad de que el rendimiento de la levadura haya cambiado debido a

sucesivas reutilizaciones. Dicho cambio puede ser el resultado de varias cosas, por ejemplo por una acumulacin en las

clulas de nutrientes normales en cantidades txicas; por la adsorcin de lpulo y compuestos del turbio en la superficie

de la levadura; por una mutacin que afecte la utilizacin del azcar; o, como se descubri durante la dcada de 1970, por

una contaminacin con alguna cepa que mate a la levadura.

Tratamiento

Si se descubre que la variacin de un proceso es la causa de una fermentacin incompleta, es evidente que se deben

realizar las modificaciones necesarias en dicho proceso para asegurar un buena fermentacin.

Cuando el motivo es una contaminacin de la levadura requiere una investigacin ms cuidadosa para encontrar las

fuentes posibles, accionar correctamente y solucionar el problema.

El dficit de nutrientes en el mosto se puede solucionar agregando extracto de levadura o, tambin, alimento para

levadura. Estas preparaciones tienen una variedad de nutrientes beneficiosos para el crecimiento de la levadura. En caso

que persistan los problemas de fermentacin debido a las deficiencias de nutrientes en el mosto, ser necesarios

anlisis ms complejos para determinar qu compuesto es necesario.

El deterioro de la levadura se soluciona utilizando un lote nuevo de levadura recin propagado.

Si una fermentacin est estancada, no todo est perdido. Se puede recuperar el producto con la adicin de un 10-20% del

volumen de otra cerveza en fermentacin activa ( con que muestre un krausen alto). En casos severos, la mezcla puede

necesitar hasta un 50%. Otro remedio, aunque es ms riesgoso, puede ser airear la fermentacin. Esto puede activar

nuevamente la levadura, pero tambin aumenta la posibilidad de contaminacin o puede causar reacciones de oxidacin y

sabores no deseados.

Si los azcares fermentables en el mosto son demasiado bajos, la adicin de una enzima amilolticas en el fermentador

puede sustituir un pobre proceso de maceracin.

Pablo Gigliarelli

Fuentes:

Handbook of Brewing - James H. Munroe

Tecnologa para Cerveceros y Malteros - Kunze

Manual Prctico del Cervecero - Broris de Mesones

How to brew - Palmer

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