CERVEZA ARTESANAL TIPO LAGER

FUNDACIÓN AGRARIA DE COLOMBIA - UNIAGRARIA PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Operaciones Unitarias INFORME N° 02 ELABORACIÓN DE CERVEZA ARTESANAL TIPO LAGER (fermentación de fondo)

Roy E. Arpasi Bartolo I. INTRODUCCIÓN 1.1 CERVEZA: La cerveza es la bebida resultante de la fermentación alcohólica mediante levaduras cerveceras seleccionadas, de un mosto procedente de malta de cebada en agua potable, sola o mezclada con otros productos (adjuntos) adicionada con lúpulo y sometida a un proceso de cocción.

1.2 CERVEZA ARTESANAL: Es bien conocido el hecho que las cervezas artesanales (como resultado de la ausencia de filtración) ofrecen un aroma y un sabor más completos que las industriales. Esto es debido a que dicho proceso suele arrastrar los elementos volátiles. Pero además de ser superiores debido a sus características sensoriales, las cervezas artesanales poseen grandes cualidades desde el punto de vista nutricional.

1.3 CERVEZAS LAGER: Este es el segundo de los dos grandes grupos de cervezas. A diferencia de las ales, son elaboradas mediante el empleo de levaduras Saccharomyces carlsbergensis (o pastorianus), las cuales tienden a descender hasta depositarse en el fondo del tanque, de ahí la expresión de «baja fermentación».

Estas levaduras fermentan de manera óptima a temperaturas entre 4 y 9 ºC, en contraste con las de alta fermentación que lo hacen a temperaturas más altas. Requieren almacenamiento prolongado en tanques fríos luego de la fermentación. Antiguamente este almacenamiento era realizado en profundas y frías cavernas, lo que dio origen a la denominación lager, término proveniente del alemán «lagern», que significa almacenar.

1.4 MATERIAS PRIMAS: 1.4.1

Cebada: La cebada (Hordeum vulgare) suministra el almidón necesario para la fabricación de cerveza, el cual es transformado posteriormente en la sala de cocción en extracto fermentable. Es necesario producir cebadas que suministren maltas ricas en extractos, por medio del cultivo de variedades adecuadas.

1.4.2

Lúpulo: El lúpulo (Humqus lupqus L.) es una planta trepadora, perenne, dioica, perteneciente al grupo de las urticáceas y la familia cannabaceae. En la fábrica de cerveza se utilizan únicamente las inflorescencias de las plantas femeninas. Estas contienen las resinas amargas y los aceites etéreos que le suministran a la cerveza los componentes amargantes y aromáticos.

1.4.3

Agua: Cuantitativamente, el agua es la mayor porción de materia prima usada para la fabricación de cerveza. Sin embargo, solamente una parte de la cantidad de agua requerida es usada directamente en la cerveza, mientras que otra parte se requiere para limpieza, enjuague y otros propósitos. La obtención y el tratamiento del agua son de particular importancia para el cervecero, dado que la calidad del agua influye sobre la calidad de cerveza fabricada a partir de aquélla.

1.4.3.1 Aguas duras y aguas blandas: Se denomina dureza a la carga de minerales contenidos en un volumen definido de agua, principalmente de calcio y magnesio. Con base en ello, las aguas se categorizan en blandas, moderadamente duras, duras y muy duras. La OMS (Organización Mundial de la Salud) toma como referente para esta clasificación los rangos de concentración de carbonato de calcio (CaCo3).

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1.4.4

Levadura: La levadura es un sacaromiceto unícelular, el cual es capaz de cubrir su demanda de energía o en presencia de oxígeno (aerobio), por respiración, y o en ausencia de oxígeno (anaerobio), por fermentación. En la fabricación de cerveza, el azúcar del mosto es fermentada por la levadura a alcohol y CO2. Para ello, en la fábrica de cerveza se utilizan hongos de levadura del tipo Saccharomyces cerevíseae. Cepas seleccionadas de estas levaduras son aisladas y cultivadas de forma sistemática, como cultivos puros de levadura para cerveza. Otras cepas de esta levadura se utilizan como levadura para hornear, para destiladores o para viñateros.

1.5 FABRICACIÓN DE LA MALTA: Sin malta no se puede fabricar cerveza. Es por eso que la fabricación de malta de cebada es el primer paso para la fabricación de cerveza. Si bien se puede fabricar malta también a partir de otros tipos de cereales, como por ejemplo el trigo, el centeno o el sorgo, es la malta de cebada la que se impuso históricamente, por varios motivos, como la más adecuada para la fabricación de cerveza. Cuando a continuación se trata de malta, básicamente se entiende con ello la malta de cebada. Para la fabricación de 1 hl de cerveza con un contenido de extracto original del 11%, se requieren aproximadamente 17 kg de malta.

1.5.1

a-amilasa1: La a-amilasa no es detectable en la cebada sin germinar. Su desarrollo está ligado a la existencia de oxígeno. La cantidad principal de la a-amilasa se forma al tercer y cuarto día de germinación. También durante el ulterior desarrollo de la germinación crece su contenido, siendo luego fuertemente reducido en el tostado. La formación de la a-amilasa está ligada directamente con la respiración del grano en los primeros días de germinación. Por ello, una aireación en cantidad suficiente durante la primera fase de la germinación es importante para la formación de a-amilasa.

1.5.2

B-amilasa: La B-amilasa ya se encuentra en la cebada sin germinar en mayor cantidad (ver Figura 2.46 a). Luego de pequeñas pérdidas, la cantidad de B-amilasa se incrementa considerablemente en el segundo y tercer día de germinación. En los últimos días de la germinación, el contenido de B-amilasa ya casi no se modifica. Con el tostado, el contenido de B-amilasa se reduce, encontrándose posterior-

1.6 BONLANDER® MUNICH MALT 10L • Estilo de malta: malta de Munich • Sabor: limpio, ligeramente dulce, rico en malta.

• Color: ámbar dorado que se inclina hacia tonos anaranjados

II. OBJETIVOS Elaborar una cerveza artesanal tipo lager con aroma a naranja.

Determinar los grados platos y el porcentaje de alcohol de la cerveza Determinar la cantidad de calor necesaria para el proceso.

III. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Materia prima La materia prima utilizada fue cebada malteada (Bonlander Munich Malt 10L), adquirida de ADIKOS S.A.S., lúpulo importado del extranjero, agua, levadura cervecera (Saccharomyces

cerevíseae) y cáscaras de naranja deshidratada.

3.2 Métodos Partimos de los cuatro elementos básicos para la elaboración de la cerveza.

Malta de cebada Agua Lúpulo Levadura Malteado de la Cebada: La cebada se maltea para producir las enzimas necesarias para que, durante el proceso de maceración, que se realizará a continuación, se puedan convertir los almidones que contiene la cebada en la mayor cantidad posible de azucares fermentables; en este caso se utilizó cebada malteada (Bonlander Munich Malt 10L), adquirida en ADIKOS S.A.S y lista para el proceso.

Molturación de la Malta: La molturación de la malta es el proceso de molido de la malta bajo Página 2 de 7

unas condiciones especiales que permiten moler esta en grĂĄnulos muy pequeĂąos, sin llegar a convertirla en harina, conservando, a su vez, la cĂĄscara de los granos de malta lo mĂĄs intacta posible. La cĂĄscara servirĂĄ posteriormente como elemento filtrante; la molturaciĂłn se realizĂł en un moledor manual, se utilizĂł 0.3 kg de malta.

MaceraciĂłn: Es el proceso de mezclar la malta molturada con agua y mantenerla a una temperatura determinada durante un tiempo determinado. SegĂşn el estilo de cerveza que se quiera emular, para la cerveza artesanal tipo lager se usĂł: 3.4 đ??ťđ?‘™ đ?‘‘đ?‘’ đ?‘Žđ?‘”đ?‘˘đ?‘Ž 100đ??žđ?‘” đ?‘‘đ?‘’ đ?‘šđ?‘Žđ?‘Ąđ?‘’đ?‘&#x;đ?‘–đ?‘Ž đ?‘?đ?‘&#x;đ?‘–đ?‘šđ?‘Ž

Entonces para 0.3 kg de malta se usĂł 1.02 litros de agua.

3. 4 đ??ťđ?‘™ đ?‘‘đ?‘’ đ?‘Žđ?‘”đ?‘˘đ?‘Ž 100đ?‘™ ∗ ∗ 0.3 đ?‘˜đ?‘” đ?‘€đ?‘ƒ = 1.02 đ?‘™ đ?‘‘đ?‘’ đ?‘Žđ?‘”đ?‘˘đ?‘Ž 100 đ?‘˜đ?‘” đ?‘‘đ?‘’ đ?‘€đ?‘ƒ 1đ??ťđ?‘™

MP: materia prima

La maceraciĂłn se realizĂł en dos etapas; en un proceso de infusiĂłn y un proceso de decocciĂłn Proceso de infusiĂłn: se realizĂł en la olla de mezcla a 35 °C por un periodo de 20 minutos en donde se mantuvo toda la templa junta, 1đ?‘™đ?‘–đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘œ luego se separĂł la 1/3 ( 3 = 0.33 đ?‘™đ?‘–đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘ ) de la templa a la olla de masa.

Proceso de decocciĂłn: en el proceso de decocciĂłn se elevĂł la temperatura del 1/3 1đ?‘™đ?‘–đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘œ ( 3 = 0.33 đ?‘™đ?‘–đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘ ) de temple ya separado, se subiĂł la temperatura hasta 65 °C por un periodo de 20 minutos, luego se mantuvo a esa temperatura por 20 minutos mĂĄs para luego volver a subir la temperatura a 92 °C por 20 minutos y finalmente se mantuvo en esa temperatura por 20 minutos segĂşn tabla.

Mezcla: la mezcla se realizó a los 100 minutos en donde se pasó a verter el contenido de la olla de masa a la olla de mezcla; donde finalmente la mezcla alcanzo una temperatura de 76°C.

FiltraciĂłn de la MaceraciĂłn: Es la separaciĂłn del lĂ­quido resultante de la maceraciĂłn, llamado mosto y que contiene los azĂşcares de la malta disueltos en ĂŠl, y de los restos de la malta como las cĂĄscaras y fibras (heces o afrecho). En esta etapa se pasĂł a filtrar con ayuda de un filtro de tela para obtener el mosto (lĂ­quido). Se pasĂł a mediĂł el volumen el cual resultĂł ser 0.63 litros.

CĂĄlculo de la adiciĂłn del lĂşpulo en relaciĂłn con las unidades de amargor (UA): La cerveza tipo lager debe de tener entre 16 UA a 26 UA, se escogiĂł que esta tenga 18 UA y se realizĂł los cĂĄlculos para saber cuĂĄnto de lĂşpulo se le debe de aĂąadir:

đ?‘ˆđ??´ =

đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘–đ?‘‘đ?‘œ đ?‘‘đ?‘’ đ?‘?đ?‘œđ?‘šđ?‘?đ?‘˘đ?‘’đ?‘ đ?‘Ąđ?‘œ đ?‘Žđ?‘šđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘”đ?‘œ (đ?‘šđ?‘”)

18 đ?‘ˆđ??´ =

1 đ?‘™đ?‘–đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘œ đ?‘‘đ?‘’ đ?‘šđ?‘œđ?‘ đ?‘Ąđ?‘œ

18 đ?‘šđ?‘” ∗ 0.63 đ?‘™. đ?‘‘đ?‘’ đ?‘šđ?‘œđ?‘ đ?‘Ąđ?‘œ = 11.34 đ?‘šđ?‘” 1 đ?‘™. đ?‘‘đ?‘’ đ?‘šđ?‘œđ?‘ đ?‘Ąđ?‘œ

11.34 đ?‘šđ?‘”.∗

1 đ?‘”. = 0.01134 đ?‘”. đ?‘‘đ?‘’ đ?‘?đ?‘?đ?‘Ąđ?‘œ. đ?‘Žđ?‘šđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘”đ?‘œ 100 đ?‘šđ?‘”.

Finalmente, de aĂąadiĂł 0.01134 g. de compuesto amargo (lĂşpulo) distribuidos en dos etapas.

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Nota:

La adiciĂłn de la cĂĄscara de naranja deshidratada se realizĂł al inicio de la cocciĂłn en una proporciĂłn del 5% en relaciĂłn con el mosto.

Cocción y Adición de Lúpulo: El mosto ha de cocerse aproximadamente 50 a 60 minutos a 92 °C, la cocción se realizó por diversos motivos.

Los principales son: para su esterilizaciĂłn, para coagular las proteĂ­nas y poder eliminarlas posteriormente y para obtener el amargor del lĂşpulo.

El lĂşpulo sirve para dar amargor y aroma a la cerveza. Si se aĂąade al principio de la cocciĂłn darĂĄ sĂłlo amargor porque los aromas se volatilizarĂĄn con el transcurso de la cocciĂłn.

Si se aĂąade al final sĂłlo darĂĄ aroma y no amargor porque para obtener este se necesita que se isomericen los ĂĄcidos alfa del lĂşpulo mediante cocciĂłn prolongada.

La cocción ha de ser fuerte a 92 °C, es decir, ha de verse como el mosto entra en movimiento por efecto de las turbulencias de las burbujas.

Se realizĂł la adiciĂłn del lĂşpulo den dos etapas por motivos ya mencionados lĂ­neas arriba; la primera adiciĂłn de lĂşpulo fue de un 40% al principio de la cocciĂłn (a los 30 min) para obtener el amargor y otra adiciĂłn fue del 60% restante casi al final de la cocciĂłn (a los 40 min).

FiltraciĂłn del Mosto Cocido: Una vez cocido el mosto, se esperĂł unos minutos para que se precipiten las proteĂ­nas coaguladas y los restos de lĂşpulo. Hay dos sistemas de filtraciĂłn, uno por centrifugaciĂłn (Whirlpool) y otro que usa las mismas flores del lĂşpulo como elemento filtrante; en este caso se realizĂł movimientos circulares en la olla de cocciĂłn con el fin de similar una centrifugaciĂłn (Whirlpool).

Enfriado y OxigenaciĂłn: El mosto cocido y reciĂŠn filtrado se enfriĂł hasta alcanzar la temperatura ideal para poder aĂąadir la levadura.

SegĂşn el tipo de levadura que se vaya a utilizar se situarĂĄ entre 8 y 23 grados. Si no se enfrĂ­a en este perĂ­odo corremos el peligro de infecciones bacteriolĂłgicas y de que se produzca un nivel superior de dimetilo de sulfato no deseado que impartirĂĄ a la cerveza un sabor a verduras cocidas (nada aconsejable y lamentablemente es un sabor encontrado en algunas cervezas de producciĂłn industrial). La cocciĂłn elimina todo el oxĂ­geno disuelto en el mosto. Es por ello por lo que el mosto fue oxigenado antes de aĂąadir la levadura, esta oxigenaciĂłn se realizĂł dejando caer al mosto por gravedad de un recipiente a otro, provocando asĂ­ la formaciĂłn de burbujas de aire.

MediciĂłn de los grados platos y de la densidad: Se midiĂł los grados plato y la densidad del mostro ya filtrado y enfriado y dio como resultado 17.5 grados plato (densĂ­metro) y una densidad de 1.072 (obtenida por fĂłrmula 259 đ??ş. đ??¸ = 259 − °đ?‘?đ?‘™đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘œ ) PĂĄgina 4 de 7

Dilución o concentración del mosto: el mosto debe de tener 11 °plato antes de entrar a la etapa de fermentación, es por ello por lo que este de debe de concentrar o diluir según sea el caso.

El cĂĄlculo de los °plato dio un resultado de 17.5°plato y este se diluyĂł con la adiciĂłn de agua y se obtuvo un volumen final de 0.75 litros con 10 °plato (densĂ­metro) y una densidad de 1.040 (obtenida por fĂłrmula đ??ş. đ??¸ = 259 ).

259 − °đ?‘?đ?‘™đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘œ AdiciĂłn de Levadura y FermentaciĂłn: Como escribĂ­amos anteriormente, la levadura fermenta el mosto consumiendo el azĂşcar y produciendo, en casi iguales proporciones, alcohol y diĂłxido de carbono.

Esta fermentaciĂłn se divide en dos fases principales, una primera fase (fase aerobia = 1%) donde la levadura consume Ăşnicamente el oxĂ­geno contenido en el mosto para multiplicarse, y una segunda fase (fase anaerobia = 99%) en donde, a falta de oxĂ­geno, empieza a consumir los azĂşcares.

La situaciĂłn ideal fue disponer de un mosto muy oxigenado para que se reproduzca y multiplique la levadura lo mĂĄximo posible.

Se utilizĂł levadura (Saccharomyces cerevĂ­seae) en una proporciĂłn del 10 % por volumen de mosto: đ?‘Łđ?‘œđ?‘™đ?‘˘đ?‘šđ?‘’đ?‘› đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ?‘šđ?‘œđ?‘ đ?‘Ąđ?‘œ ∗ 10 0.75 đ?‘™.∗ 10 = 100 100 = 0.075 đ?‘˜đ?‘”. = 75 đ?‘”đ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘šđ?‘œđ?‘ .

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES Porcentaje en volumen de alcohol: El porcentaje en volumen de alcohol se obtuvo con la siguiente fĂłrmula: % đ?‘Žđ?‘™đ?‘?đ?‘œâ„Žđ?‘œđ?‘™ =

1000(đ??ˇđ??ź − đ??ˇđ??š) 7.4

Donde: DI: densidad inicial = 1.040 DF: densidad final =1.030 đ?‘Žđ?‘™đ?‘?đ?‘œâ„Žđ?‘œđ?‘™ =

1000(1.040 − 1.030) = 1.3513% 7.4

đ??´đ?‘™đ?‘?đ?‘œâ„Žđ?‘œđ?‘™ = 1.35 % Finalmente, el producto alcanzĂł un porcentaje de alcohol de 1.35 % AtenuaciĂłn: La atenuaciĂłn es expresada como porcentaje y representa la disminuciĂłn de densidad del mosto como resultado de la fermentaciĂłn, se calcula con la siguiente formula: 100đ?‘Ľ(đ??ˇđ??ź − đ??ˇđ??š) đ??ˇđ??ź − 1 100đ?‘Ľ(1.040 − 1.030) đ??´đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘˘đ?‘Žđ?‘?đ?‘–Ăłđ?‘› = 1.040 − 1 đ??´đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘˘đ?‘Žđ?‘?đ?‘–Ăłđ?‘› =

đ??´đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘˘đ?‘Žđ?‘?đ?‘–Ăłđ?‘› = 25 % Esto quiere decir que, al finalizar de la fermentaciĂłn, la levadura trasformĂł 25% del azĂşcar en alcohol.

CĂĄlculo del calor necesario para la producciĂłn de cerveza artesanal tipo lager:

La fermentaciĂłn durĂł 9 dĂ­as y se pasĂł a medir los °plato y se obtuvo la densidad; el resultado obtenido fue de 7.5 °plato (densĂ­metro) y una densidad de 1.030 (obtenida por fĂłrmula đ??ş. đ??¸ = 259 ).

259 − °đ?‘?đ?‘™đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘œ

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Cantidad de calor requerida por cada etapa ETAPA PRIMER CALENTAMIENTO (T °A) INFUCIÓN (malta + masa+extracto) DECOCCION (malta + masa+extracto) decocción 1 decocción 2 decocción 3 EBULLICIÓN EN LA DECOCCIÓN CALENTAMIENTO COCCIÓN PRIMERA ETAPA COCCIÓN SEGUNDA ETAPA COCCIÓN TERCERA ETAPA ADICIÓN DE AGUA

MASA (kg) TIEMPO (min)

T inicial (°C) T final (°C)

1,34 1,34

0 20

0,9 0,9

14 35

35 35

0,36 0,36 0,36 0,36 0,78 0,63 0,58 0,50 0,25

20 20 20 20 5 30 10 20 10

0,9 0,9 0,9 calor latente a 92 °C 0,9 calor latente a 92 °C calor latente a 92 °C calor latente a 92 °C 1

35 65 65

65 65 95

TOTAL CANTIDAD KILOCALORIAS HORA CANTIDAD DEDECALORIAS POR /MINUTO:

cp(kcal/Kg°C)

175 412,9

544,45 76

92 544,45 544,45 544,45

14

92

Calor necesario (Kcal) 25,3260 0,0000 0,0000 9,8010 0,0000 9,8010 197,6354 11,2320 343,0035 315,7810 272,2250 19,5000 1204,30485

EN CONCLUSIÓN SE NECESITAN 412,9 kcal/hora para la elaboarción de cerveza artesanal tipo lager

La masa del la templa separada (agua+malta+extracto) de obtuvo al multiplicar 0,33 litros por la densidad (1,1 kg/litro); el calor latente de obtuvo de las tablas a un temperatura de 92 °C = 2278 KJ/Kg = 544,45 Kcal/kg. )

V. CONCLUSIONES En conclusión, se obtuvo cerveza artesanal tipo lager con un porcentaje de alcohol de 1.35% y una atenuación de 25 % a los nueves días de inicio del proceso y se requirió 412.9 kcal/hora para el proceso; se recomienda alargar el tiempo de fermentación para obtener mejores resultados en cuanto al porcentaje de alcohol y la atenuación.

VII. ANEXOS

VI. REFERENCIAS Boekhout, T y Robert, V., (2003). Yeasts in Food: Beneficial and Detrimental Aspects. Behr's Verlag.

García, M., Quintero, R., López-Munguía, A. (1993). Biotecnología Alimentaria. Limusa.

González, M. (2013). Determinación de Sólidos Solubles. Morrisville. Lulu Press Inc. González, M. (2013). Elaboración Artesanal de Vino de Frutas. Morrisville. Lulu Press Inc.

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