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: