fermentacion cerveza

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Producción de cerveza 1. Malteado 2. Macerado 3. Cocción 4. Fermentación 5. Decantación Cebada malteada Tonel de maceración olla fermentador filtro tanque de almacenamiento

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Page 1: fermentacion cerveza

Producción de cerveza

1. Malteado2. Macerado3. Cocción 4. Fermentación5. Decantación

Cebadamalteada

Tonel demaceración

ollafermentador

filtro

tanque de almacenamiento

Page 2: fermentacion cerveza

El MALTEADO

Los granos de cebada, no contienen azúcares fermentables. Por lo tanto el almidón de los granos debe ser SACARIFICADO antes de su fermentación por las levaduras.

El malteado corresponde a las primeras etapas de la germinacióny su objetivo es la germinación controlada del grano de cebada mediante la cual se producen enzimas –amilasas, β-glucanasas y proteasas- que sirven para hidrolizar materiales de reserva del grano.

Page 3: fermentacion cerveza

matrizproteica

gránulos dealmidón

Célula delendospermo

pared celular

Pared celular de unaCélula del endospermo

glucosa

β-glucano

β-glucano + pentosanoproteína

pared

β-1,4

o1 4 o1 4

o o

1 3 31 1β

β-1,3

β-glucanos

Estructura del grano de cebada

tegumento

Page 4: fermentacion cerveza

El malteado comienza empapando la cebada en agua durante 2 días a 10-16ºC, para aumentar su contenido en agua hasta un 45%.

Después del empapado, la cebada se germina parcialmente durante 3-5 días bajo condiciones controladas de temperatura(16-19ºC) y aireación que ayudan a la respiración del grano yevitan que se acumule el calor.

El MALTEADO

Page 5: fermentacion cerveza

SECADO u HORNEADO

Primero se seca a 50-60ºC hasta reducir la humedad al 12%, luego se somete a temperaturas de 80-110ºC hasta un 1-5% de humedad.

El horneado suele durar dos días y tiene como objetivo detener las transformaciones bioquímicas para que el grano sea estable para almacenarse.

Inhibe la actividad enzimática

Refuerza la coloración y produce sustancias que influencian el sabor

lagerstout

Page 6: fermentacion cerveza

MACERADOObjetivo: la preparación de un extracto con azucares fermentables,aminoácidos, vitaminas etc, a partir de la cebada malteada. ---La cebada malteada se tritura y se mezcla con agua a temperatura controlada para lograr la hidrólisis de almidón por las amilasas y también de las proteínas por proteasas activadas durante la germinación.---A veces se añade cebada no malteada y otros granos como maíz,arroz, harina de trigo etc. A estos sustratos se les llama ADJUNTOS.

Proceso de maceración

InfusiónDecocciónTemperatura programada

Bioquímica de la maceraciónβ-amilasasα-amilasadextrinasa limite (enzima desramificante)α-glucosidasa

Hidrólisis del β-glucano carboxipeptidasa ácida endo-β-glucanasas

Hidrólisis de proteínas proteasas

Hidrólisis del almidón

Page 7: fermentacion cerveza

Amilopectina

Amilosa

la amilosa está constituida por varios cientos deunidades de glucosa unidas entre sí por enlaces α1-4

la amilopectina es de peso molecular mucho más elevado y tiene de 10.000 a 100.000 unidadesde glucosa. Los segmentos que se encuentran entre los puntos de ramificación tienen aproximadamente17-25 unidades de glucosa con enlaces semejantes a los de la amilosa, mientras que las ramificaciones

están unidas por enlaces α1-6 y algunas en α-1,3.

Page 8: fermentacion cerveza

Bioquímica de la maceración

Almidónα-1,4 terminales

α-glucosidasaglucosa

Almidónβ-amilasa maltosa,

dextrinasα-1,4

Almidónglucosa,maltosa,maltotriosadextrinas

α-amilasaα-1,4

Almidónα-1,6

dextrinasa dextrinasα-1,4

maltosa

β-amilasa

amilosa

amilosaglucosa

dextrina

glucosa

α-amilasa

α-amilasa

maltosa

maltotriosa

dextrinasa

dextrinas α-1,4

β-amilasa

maltosa

dextrinalímite (β) amilopeptina

amilopeptina

α-amilasa

dextrinalímite (α)

glucosa

maltosa

maltotriosa

Page 9: fermentacion cerveza

α- amilasa 60-70ºC (muy alta) mezcla de oligosac. y dextrinasβ- amilasa 57-65ºC (alta) maltosa y dextrinas limitedextrinasa inestable a 65ºC α- 1,4 dextrinasα-glucosidasa inestable a 65ºC glucosa

β−glucanasas 38-50ºC (moderada) tri y tetrasacáridosinestables a 65ºC

Carboxipeptidasa termoestable a 65ºC β-glucano soluble

Peptidasas 38-50ºC (moderada) péptidos y aminoácidosinactivadas a 65ºC

PRODUCTOESTABILIDAD

Enzimas comercialesPullulanasa Bacillus acidopullulycus, Thermus acuaticus…… desramificanteAmiloglucosidasa Aspergillus niger, Rhizopus niveus… ……aumenta la fermentabilidad

Endo- β-glucanasa Bacillus subtilis, Trichoderma mejora la recuperaciónen el macerado y el filtradoProteasas Aspergillus niger, B. subtilis impide el enturbiamiento

por los polifenoles/proteínaGlucosa oxidada A. niger elimina O2, estabiliza el saborAcetolactato descarboxilasa B. licheniformis maduración, elimina diacetilo

alm

idón

gluc

ano

prot

eína

Page 10: fermentacion cerveza

Proceso de maceración:1) infusión 2) decocción y 3) tempertura programada

Infusión: es el proceso clásico que se usa en las cervezas británicas.Tª 62-65ºC, 1-2 h, en depósitos de 7-9 m de diámetro por 2 m de profundidad.Utiliza malta muy bien tratada y modificada puesto que a esta temperaturalas β–glucanasas y las proteasas son inactivadas rápidamente.

Caldo macerado

brazo aspersorrotatorio

Malta y adjuntos molidos Agua caliente (70ºC)

Cama de granoBase falsa

Page 11: fermentacion cerveza

COCCIONUna vez que la sacarificación ha llegado al punto deseado,el extracto acuoso se separa del residuo del grano y se cuece,tradicionalmente con lúpulo en un recipiente de cobre.

El lupulo contiene compuestos terpenoides,α-ácidos y β-ácidos, humulonas y lupulonas(sabor amargo)

La cocción produce:Isomerización de los α-ácidos a iso-α-ácidos que son más amargos.Esterilización y concentración del caldo.Inactivación de enzimasDesnaturalización y precipitación de proteínasno deseadasEliminación de compuesto volátiles no deseados (sabor)Desarrollo de compuestos que dan sabor y color

Humulus lupulusFam. cannavinaceas

Page 12: fermentacion cerveza

Saccharomycescerevisiae

FERMENTACION

1-7μm5-10μm

Page 13: fermentacion cerveza

Ciclo de vida de S. cerevisiae

ESPORULACIONESPORULACIONHaploideHaploide

CONJUGACIONCONJUGACION

DiploideDiploide

FERMENTACION

Page 14: fermentacion cerveza

*Las levaduras son las responsables de la fermentación alcohólica

Louis Pasteur, 1866

Emil Christian Hansen, 1883*Desarrolló la técnica de cultivo puro*Aisló cultivos puros de levadurascerveceras

FERMENTACIONLas fermentaciones de cerveza son fuertemente inoculadas con cepas especiales de levaduras derivadas de una fermentación previa.Antes de Pasteur, la selección y el mantenimiento de las cepas era un arte empírico.

Page 15: fermentacion cerveza

LAGERALE

Laboratorio, W303LAGER-

levaduras de FONDOfermentadores lentoscervezas ligerasTª 10-15ºC7-14 días

ALES y STOUT-levaduras de SUPERFICIEfermentadores vigorososcervezas fuertesTª 20ºC2-7 días

Page 16: fermentacion cerveza

Sacarosa

Invertasa

Maltotriosa

Fructosa

Glucosa

Permeasa

Maltosa

α-glucosidasa

Glucosa

Melibiasa

Glucosa

Galactosa

Melibiosa

Glucosa

Fructosa

Célula de levadura

Toma de azúcares en Saccharomyces cerevisiae

(solo en las cepaslager )

FERMENTACION

Page 17: fermentacion cerveza

CO2

visor Respiradero, colector de CO2

suelo

chaqueta derefrigeración

Salida delrefrigerante

refrigeranteentrada/salida

Vasija de fermentación cilíndrica

FERMENTACION

Page 18: fermentacion cerveza

Fermentación alcohólica

Alcohol deshydogenase

Pyruvatedescaboxylase

FERMENTACION

Page 19: fermentacion cerveza

FERMENTACION

2) SUBPRODUCTOS DE LA FERMENTACION:

1) PRODUCTOS DE LA FERMENTACIÓN: etanol, CO2 y glicerol

Ácidos: ácido acéticoácido succinicoácido láctico ácido caproico

Dicetonas: diacetilo y 2,3 pentano dionaÉsteres: (acetato de etilo), aldehidos (acetaldehido)

Alcoholes superiores : Alifáticos--------- propilico (treonina) aromáticos------- 2-fenil-etanol.

butílico e isobutílico (valina)amílico (isoleucina)hexanol

Page 20: fermentacion cerveza

COCH3

COCH3

CH3

COCH3

COHCH3

HOOC

CH3

CO

α-acetolactato

CO

HOOC

CH3

2 Piruvato

Roturaquímica

Descarboxilaciónoxidativa

CHOHCH3

CHOHCHOH

CH3

2,3-butanodiol

Acetoinreductasa

Diacetilo Acetoína

Diacetilreductasa

α-acetolactatodescarboxilasa

2-oxo-3 metil butanoato

valina

FERMENTACION

Page 21: fermentacion cerveza

Glucosa

Piruvato

Ciclo TCA

Energía

CO2

Etanol

Acetaldehido

Ácidos orgánicos

Aminoácidos

Aminoácidos

Azúcares

Acidos grasos InsaturadosEsteroles

Alcoholessuperiores

Esteres

Membranas

Oxígeno

Dicetonas

CompuestosVolátiles de S

Metabolismo de las levaduras durante la fermentaciónFERMENTACION

Page 22: fermentacion cerveza

MADURACIÓN

3) Control de la turbidez. Se añaden proteasas4) Prevención de la oxidación. Se añade ácido ascórbico o SO2 y enzimas: glucosa oxidasa y catalasa5) Acelerando la maduración. Se añade alfa-acetolactato descarboxilasa bacteriana6) Acabado. Cervezas sin alcohol7) Empaquetado8) Contaminación

1) Carbonatación.Se realiza una fermentación secundaria para carbonatar la cerveza

*se añade azúcar (ales)*se añade caldo de fermentación fresco, 10% (con azucares y levaduras, krausening)*se mantiene a 8ºC durante semanas o meses (lager).

2) Envejecimiento, no se añaden azucares ni levaduras. La cerveza se mantiene a 1-4º C durante 7-10 días y se filtra. Los recipientes se purgan con CO2 para eliminar compuestos volátiles no deseados. La carbonatación se realiza durante el envasado en botellas o latas.

Después de la fermentación la levadura se separa de la cerveza por sedimentación en la base cónica y se obtiene la “cerveza verde”

Page 23: fermentacion cerveza

Para reducir la necesidad de enzimas comerciales y reducir la dependencia de enzimas de la malta se han ideado sistemas para introducir los genes para determinados enzimas y la capacidad para secretarlas.

*) Enzimas amilolíticas para facilitar la hidrólisis del almidón y beta glucanasas…

*) Enzimas que capten oxígeno, que transformen el α–acetolactato a acetoína.

*) Enzimas que permitan la utilización de otros carbohidratos, como celobiosa, lactosa y xilosa.

*) Levaduras con mayor tolerancia a etanol, CO2 y osmótica.

1*) Cepas de levaduras que no estén sometidas a represión catabólica, con mayor velocidad de fermentación.

La tendencia es a emplear enzimas inmovilizadas, que no introducen proteínas extrañas en el producto y se pueden reutilizar, por ejemplo para reducir el nivel de dextrinas alfa-glucosidasa o eliminar el oxígeno con glucosa oxidasa y catalasa o prevenir la formación de diacetilo con alfa-acetolactato descarboxilasa

PERSPECTIVAS

Page 24: fermentacion cerveza

LeffeLeffe is a Belgian brand of Abbey beer. Leffebeers are marketed as premium ales.

AleAle is a type of beer brewed from barley maltwith a top-fermenting brewers yeast thatferments quickly, giving a sweet, full body and a fruity, and sometimes butter-like, taste. Many types of ale include pale ale, brown ale, dark ale, Belgian ale, German ale, and creamale.

LagerLager beer, which was first brewed in Germany some 500 years ago. The word Lager comes from German and means“to store”. Traditionally, the beer is stored in barrels forseveral weeks or longer before being served. Lager is also a general name that includes several variations or styles, suchas Pilsner, Vienna and Märzen.

Page 25: fermentacion cerveza

GuinnessA dry stout that originated in Arthur Guinness’s St. James’s Gate Brewery in Dublin, Ireland. Thedistinctive feature in the flavour is the roastedbarley which remains unfermented. It is extremelypopular with the Irish and is the best sellingalcoholic drink of all time in Ireland, whereGuinness & Co. makes almost €2billion annually.

Stout