La cerveza. Juan Antonio Boto. by PubliUle

LA CERVEZA Ciencia, tecnología, ingeniería, producción, valoración Lo que se debe conocer para la elaboración de cerveza a escala industrial, artesanal o en casa

Instalaciones de Estrella Galicia. La Coruña.

Juan Antonio Boto Fidalgo María Boto Ordóñez

Boto Fidalgo, Juan Antonio La cerveza : ciencia, tecnología, ingeniería, producción, valoración : lo que se debe conocer para la elaboración de cerveza a escala industrial, artesanal o en casa / Juan Antonio Boto Fidalgo, María Boto Ordóñez. – [León] : Universidad de León, Área de Publicaciones, 2017 356 p. : il., tablas, graf., fot. Col.y bl. y n.; 24 cm Bibliogr.: p. 355-356 ISBN 978-84-9773-884-2 1. Industria cervecera. I. Universidad de León. Área de Publicaciones. II. Boto Ordóñez, María. III. Título 663.4 De acuerdo con el protocolo aprobado por el Consejo de Publicaciones de la Universidad de León, esta obra ha sido sometida al correspondiente informe por pares con resultado favorable.

© UNIVERSIDAD DE LEÓN Área de Publicaciones © JUAN ANTONIO BOTO FIDALGO MARÍA BOTO ORDÓÑEZ Elaboración de ilustraciones y esquemas: JUAN ANTONIO BOTO FIDALGO MARÍA BOTO ORDÓÑEZ DAVID SANTAMARTA DE JUAN Diseño y maquetación digitales de interior y portada y rediseño de diagramas de flujo: JUAN LUIS HERNANSANZ RUBIO Reservados todos los derechos. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier procedimiento incluyendo la fotocopia, sin permiso expreso por escrito de los propietarios del copyright. ISBN: 978-84-9773-884-2 Depósito legal: LE-182-2017 Impreso en España – Printed in Spain Mayo, 2017

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La presente publicación aporta información actual sobre los diferentes aspectos relacionados con la ciencia, tecnología, ingeniería, producción y valoración de la cerveza. También pretende ser formativa, especialmente, en lo que se refiere a los equipos. La información expuesta recoge las bases científicas y técnicas de los procesos de producción de la cerveza, y la ingeniería para su ejecución, aportando utilidades aplicables desde la producción en grandes industrias hasta elaboraciones de cerveza en casa. En una producción de cerveza particular se tendrá en cuenta, el conocimiento de estos principios generales, el producto final buscado, y los condicionantes reales presentes, como pueden ser, los ingredientes disponibles y la tecnología implantada. El elaborador deberá organizar, calcular, prever, extrapolar e incluso improvisar para, con los medios disponibles, intentar obtener el producto deseado. León, mayo de 2017

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Índice

ÍNDICE PRÓLOGO ............................................................................................................................9 Tema 1. Ingredientes para la producción de cerveza .......................................................... 11 1. Introducción..................................................................................................................... 13 2. El agua .............................................................................................................................. 14 3. La malta ........................................................................................................................... 18 4. El lúpulo ........................................................................................................................... 41 5. Las levaduras. .................................................................................................................. 49 6. Los adjuntos o sucedáneos de la malta . ......................................................................... 54 7. Otros productos. .............................................................................................................. 57 8. Selección de ingredientes. ............................................................................................... 59 Anejo nº 1: Parámetros del agua para la obtención del “mosto cervecero”. ................ 61 Anejo nº 2: Diagrama de flujo del proceso de malteado ............................................... 62 Anejo nº 3: Parámetros de la malta................................................................................ 63 Anejo nº 4: Maltas de cebada. ........................................................................................ 64 Anejo nº 5: Maltas de otros cereales y adjuntos de cereales. ....................................... 65 Anejo nº 6: Variedades de lúpulo. .................................................................................. 66 Anejo nº 7: Levaduras “LSA” (ejemplos). ........................................................................ 68 Tema 2. La obtención del mosto cervecero ........................................................................ 69 1. Introducción..................................................................................................................... 71 2. Etapa previa ..................................................................................................................... 72 3. La etapa de maceración o braceado ............................................................................... 76 4. La etapa de filtración y lavado ......................................................................................... 96 5. La etapa de cocción. ...................................................................................................... 103 6. La etapa de limpieza y enfriamiento. ............................................................................ 115 7. Valoración de la sala de cocción. ................................................................................... 120 Anejo nº 1: Equivalencias entre valores del extracto soluble. ..................................... 124 Anejo nº 2: Diagrama de flujo del proceso de obtención del mosto cervecero .......... 125 Anejo nº 3: Diagrama de flujo de obtención del mosto (maquinaria) ......................... 126 Anejo nº 4: Diagrama de flujo de obtención del mosto (materias) ............................. 127 Tema 3. La elaboración de la cerveza ............................................................................... 129 1. Introducción................................................................................................................... 131 2. La preparación del mosto para la fermentación ........................................................... 134 3. La fermentación del mosto cervecero ........................................................................... 141 4. La maduración y reposo de la cerveza .......................................................................... 157 5. Los tratamientos complementarios. ............................................................................. 162 6. El manejo del CO2 en la cerveza. ................................................................................... 169 7. La elaboración de cerveza sin alcohol. .......................................................................... 175 8. El envasado y expedición de la cerveza ......................................................................... 176 Anejo nº 1: Diagrama de flujo del proceso de elaboración de cerveza. ...................... 182 Anejo nº 2: Diagrama de flujo del proceso de elaboración de cerveza (maquinaria) .. 183 Anejo nº 3: Diagrama de flujo del proceso de elaboración de cerveza (materias). ..... 184

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Tema 4. Equipamiento específico para la producción de cerveza ..................................... 185 1. Introducción................................................................................................................... 187 2. Equipos para la preparación de los productos a macerar ............................................. 189 3. Recipientes para la maceración o braceado ................................................................. 195 4. Equipos para la filtración y el lavado del macerado ...................................................... 199 5. Equipos para la cocción del mosto cervecero. .............................................................. 206 6. Equipos para la limpieza y enfriamiento del mosto cocido. ......................................... 213 7. Alternativas de equipos para la sala de cocción. .......................................................... 215 8. Equipos para la preparación y aplicación de oxígeno y levaduras al mosto ................. 219 9. Recipientes para la fermentación y post‐fermentación. ............................................... 221 10. Equipos para el envasado. ........................................................................................... 227 Anejo nº 1. Configuración de “brewhouse” de equipos comerciales. .......................... 231 Tema 5. Equipamiento genérico para la producción de cerveza ....................................... 233 1. Introducción................................................................................................................... 235 2. Sistemas de conexión .................................................................................................... 236 3. Sistemas de control ....................................................................................................... 243 4. Sistemas de calor ........................................................................................................... 251 5. Sistemas de frio. ............................................................................................................ 255 6. Estaciones CIP/SIP. ........................................................................................................ 258 7. Sistemas para la limpieza del líquido de proceso. ......................................................... 260 8. Equipos de pasterización de la cerveza ......................................................................... 265 9. Equipos para el envasado. ............................................................................................. 267 Anejo nº 1. Sistema de control automático de un “brewhouse” (Diagrama P&ID). .... 272 APÉNDICE 1: CLASIFICACIÓN DE LAS CERVEZAS ................................................................ 275 1. Introducción................................................................................................................... 277 2. Cervezas de fermentación alta; “Ale‐Top fermented” .................................................. 277 3. Cervezas de fermentación baja; “Lager‐Bottom fermented” ........................................ 284 4. Cervezas de fermentación espontánea; “Wild fermented” .......................................... 287 5. Otras especialidades de cervezas; “Specialty Beer” ...................................................... 288 APÉNDICE 2: LA CATA DE LA CERVEZA .............................................................................. 291 1. Introducción................................................................................................................... 293 2. Valoración de atributos organolépticos ........................................................................ 293 3. Atributos de la fase visual (apariencia) ......................................................................... 295 4. Atributos de la fase olfativa (olores) ............................................................................. 297 5. Atributos de la fase de flavor “de‐gustativos y aromas” (sensación en boca) .............. 301 6. Atributo global ............................................................................................................... 303 7. Fichas de cata ................................................................................................................ 304 8. Perfiles sensoriales ........................................................................................................ 305 Anejo nº 1: Tabla comparativa de colores en las cervezas........................................... 308 Anejo nº 2: Ficha descriptiva y de valor ....................................................................... 309 Anejo nº 3: Ficha prospectiva ....................................................................................... 310

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Índice

APÉNDICE 3: LA ELABORACIÓN DE CERVEZA EN CASA ...................................................... 311 1. Introducción................................................................................................................... 313 2. El malteado artesanal .................................................................................................... 314 3. La etapa preparatoria de obtención del mosto ............................................................. 317 4. La maceración de la malta ............................................................................................. 323 5. La filtración y el lavado. ................................................................................................. 326 6. La cocción del mosto ..................................................................................................... 331 7. La limpieza y enfriamiento del mosto cocido ................................................................ 335 8. La aireación del mosto y la siembra de levaduras ......................................................... 338 9. La fermentación y maduración pre‐embotellado. ........................................................ 341 10. El envasado de la cerveza y su manejo posterior. ....................................................... 345 Anejo nº 1: Práctica de elaboración. ............................................................................ 351 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 355

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PRÓLOGO La cerveza es un líquido (solución hidro‐alcohólica), con más de un 90% de agua, de bajo pH ( 5,5), cuyo contenido de alcohol procede de la fermentación alcohólica, mediante levaduras, de los azúcares fermentables presentes en un “mosto cervecero” obtenido a tal fin. Existe una gran variedad de cervezas, sobre las que se establecen diferentes clasificaciones1 y denominaciones, que pueden tener como base, los ingredientes utilizados, los procesos en la producción, las características finales de la cerveza, o incluso el país o lugar típico de elaboración. Los parámetros básicos diferenciadores de las cervezas son los siguientes: 

Contenido de alcohol. Se suele expresar como grado alcohólico, equivalente al tanto por ciento (%) de volumen de alcohol sobre el volumen total de líquido. Es frecuente representarlo por las siglas en inglés “ABV” (Alcohol By Volume). Los valores habituales pueden variar del 4,5 al 6% vol, si bien se encuentran cervezas con 0% vol (sin alcohol) y cervezas que superan el 10% vol.



Color. Depende básicamente de la malta empleada (su tostado) en su elaboración. Para su valoración técnica se utilizan habitualmente dos tipos de escalas, la EBC (European Brewery Convention) y la SRM (Standard Reference Method). Los valores de las escalas son numéricos y se asocian con patrones de color2; los números más bajos se corresponden con las cervezas más claras o rubias y los más altos a las cervezas tostadas y negras. Los valores de “SRM” varían entre 2 y 40 y los de “EBC” entre 4 y 70 (EBC  SRM x 1,97)3.



Amargor. Depende básicamente del lúpulo añadido (cantidad, variedad, riqueza en α‐ ácidos y β‐ácidos) y su manejo durante el proceso de producción, especialmente, de su manejo en la etapa de cocción para la obtención del mosto. Su valoración se hace en unidades IBU (International Bitterness Units)4 o contenido de isómeros solubles (iso‐α‐ácidos e iso‐β‐ácidos) en la cerveza. El amargor de las cervezas debe ser superior a 5 IBUs; valores habituales varían entre 15 y 40 IBUs, si bien, es posible encontrar cervezas con hasta 100 IBUs.



Contenido de CO2. Este compuesto es necesario para la formación de la espuma característica de la cerveza. Su contenido depende del tipo de elaboración y para algunos expertos no debería ser inferior a 3 gramos de CO2 por litro de cerveza (0,3%). La forma habitual de expresar su contenido es en % en peso (g de CO2 por cada 100 g de cerveza). Los valores habituales de concentración suelen variar entre el 0,4 y el 1%.

En la producción de la cerveza pueden diferenciarse dos actividades, la obtención del “mosto cervecero” fermentable, a partir de los ingredientes o materias primas “naturales”, y la elaboración de la “cerveza” como alimento, en la que los azúcares fermentables del mosto cervecero son transformados en alcohol por levaduras “seleccionadas”. 1

Ver el apéndice 1 “Clasificación de las cervezas”. Se pueden encontrar en Internet. Ver anejo nº 2 “Tabla comparativa de colores en las cervezas” del apéndice 2 “La cata de la cerveza”. 3 Cuando las medidas se hacen sobre muestras diluidas (1:1) los valores SRM y EBC se duplican: SRM, entre 2 y 70 y, EBC, entre 4 y 138. 4 Una unidad IBU se corresponde con el contenido de un mg de isómeros solubles por litro de cerveza (mg/l) o una parte por millón (ppm). 2

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La obtención del “mosto cervecero” se realiza en la zona de la planta de producción denominada sala de cocción en la que existen una serie de recipientes, interconectados entre sí que suelen denominarse “brewhouse”. La capacidad de estos recipientes, especialmente la del recipiente en el que se realiza la “cocción del mosto”, es la que limita el volumen de mosto por ciclo de obtención. El número de recipientes diferentes del brewhouse (de 2 a 6), y su interconexión, condicionan el número máximo de ciclos de obtención de mosto por día (24 horas), que puede variar, entre 2 a 14. La elaboración de la cerveza se realiza en la zona de la planta de producción que se denomina cava de fermentación y maduración donde se encuentran los recipientes o tanques que se necesitan para completar la producción de la cerveza. El número de tanques, su capacidad, y el manejo de su contenido, estará en función, del volumen máximo de mosto obtenido por día, la continuidad de producción diaria, el tipo de fermentación de las levaduras (alta o baja) y la gestión de la fermentación, maduración, reposo y acondicionado de la cerveza, hasta su envasado o expedición. Paralelamente a las necesidades de recipientes del brewhouse y los tanques de la cava de elaboración y maduración, y en proporción a su capacidad y composición, se requieren una serie de sistemas auxiliares, como pueden ser, un sistema de interconexión de componentes (conducciones, bombas y válvulas), un sistema de control automático de procesos, un sistema de calor, un sistema de frío, un sistema de limpieza de equipos (normalmente por CIP), algún sistema para la estabilización de la cerveza (limpieza y/o pasteurización) y algún sistema de envasado –expedición de la cerveza. En los procesos desarrollados durante las dos actividades de producción de la cerveza, como en cualquiera otra producción de alimentos, se exigen unas pautas de procedimiento y funcionamiento que permitan una seguridad, para la cerveza como alimento, para el medio ambiente, y para los trabajadores que participan en los procesos productivos. La seguridad alimentaria de la cerveza implica, al menos5, la existencia de un sistema de autocontrol en la planta de producción con la implantación, de un Plan General de Higiene (que incluye la trazabilidad del producto) y, de un Plan Específico de Higiene basado en los principios del “APPCC” 6. La publicación del Real Decreto 678/2016, de 16 de diciembre (BOE del 17 de diciembre), del Ministerio de la Presidencia y para las Administraciones Territoriales, por la que se aprueba la norma de calidad de la cerveza y de las bebidas de malta, actualiza y simplifica, las definiciones relacionadas con las materias primas, las definiciones relativas a los productos y a los métodos de fabricación, las prácticas prohibidas y, las características de los productos terminados. En este libro se incluyen numerosos términos en inglés (e incluso en alemán), que se representan en cursiva, por ser de uso frecuente en el ámbito del sector cervecero. 5

R (CE) 852 /2004 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 2004 (DOUE de 25 de junio) relativo a la higiene de los productos alimenticios. 6 La existencia en la empresa de algún sistema de gestión procedimental de la producción de cerveza, en base a normas como, la IFS (International Food Standard), la BRC (British Retail Consortium), o las ISO 9001 y ISO 22000, aseguran, además de la seguridad alimentaria, la calidad de los sistemas de producción para confianza de los clientes y/o consumidores. - 10 -

Ingredientes básicos para la producción de cerveza: Agua, malta, lúpulo y levadura (LSA)

TEMA 1. INGREDIENTES PARA LA PRODUCCIÓN DE CERVEZA 1. Introducción 2. El agua 3. La malta 4. El lúpulo 5. Las levaduras 6. Los adjuntos o sucedáneos de la malta 7. Otros productos 8. Selección de ingredientes Anejo nº 1. Parámetros del agua para la obtención del “mosto cervecero” Anejo nº 2. Diagrama de flujo del proceso de malteado Anejo nº 3. Parámetros de la malta Anejo nº 4. Maltas de cebada Anejo nº 5. Maltas de otros cereales y adjuntos de cereales Anejo nº 6. Variedades de lúpulo Anejo nº 7. Levaduras “LSA” (ejemplos)

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Tema 1. Ingredientes para la producción de cerveza.

1. INTRODUCCIÓN En la elaboración de la cerveza los ingredientes básicos (materias primas) son, el agua, la malta y el lúpulo, para la obtención del “mosto cervecero” fermentable, y las levaduras, para su transformación en cerveza. Según la norma de calidad de la cerveza y de las bebidas de malta vigente, el mosto cervecero debe estar elaborado con materias primas “naturales” y las levaduras utilizadas en la fermentación deben ser “seleccionadas”. Por otra parte, en Alemania, desde el año 1516, existe la Ley de Pureza Bávara, el “Reinheitsgebot”, que fija como componentes únicos para la elaboración de la cerveza, la cebada, el lúpulo y el agua. Esta ley7 es aplicada en Alemania desde 1906 donde rige en la elaboración de las cervezas de “fermentación baja”. El agua representa aproximadamente un 95% del peso de la cerveza. Para la obtención de 100 litros de cerveza se necesita una cantidad de agua como ingrediente (para obtener el mosto cervecero) no inferior a 150 litros8. El agua utilizada para la limpieza y otros usos en una planta de elaboración suele ser muy superior, pudiendo variar de 400 a 1500 litros de agua por 100 litros de cerveza. La malta necesaria para la obtención de 100 litros de cerveza, a nivel industrial, puede variar de 17 a 20 kg; a nivel artesanal, y dependiendo del manejo y del grado alcohólico conseguido, puede superar los 25 kg. La malta, especialmente a nivel industrial, puede ser sustituida en parte por compuestos que aporten azúcares que genéricamente se denominan adjuntos. Según la norma de calidad de la cerveza y de las bebidas de malta en la obtención del “mosto cervecero”, aparte de malta molida o sus extractos, podrán utilizarse otros productos amiláceos o también azúcares siempre y cuando la malta represente, al menos, el 50 % en masa del total de la materia prima empleada. El lúpulo necesario en la producción de cerveza puede variar mucho, en función del amargor y otras aportaciones a la cerveza, las características del lúpulo empleado, y el manejo del mismo en el proceso de producción. Por ejemplo, teniendo en cuenta únicamente el aporte de amargor a la cerveza, puede variar de menos de 40 gramos a más de 250 gramos por 100 litros de cerveza. Para una cerveza de amargor tipo medio (20 IBU), utilizando solo lúpulo para dar amargor, con un contenido de un 12% de α‐ácidos, se pueden necesitar unos 80 gramos para la elaboración de 100 litros de cerveza. Esta cantidad de lúpulo puede incrementarse notablemente cuando, además de para amargor, se utilice para obtener olores derivados del lúpulo en la cerveza. Según la norma de calidad de la cerveza y de las bebidas de malta, está prohibida la sustitución del lúpulo o sus derivados por otros principios amargos. La levadura necesaria para la obtención de 100 litros de cerveza dependerá del tipo de fermentación y la forma de presentación de las levaduras. En un proceso de fermentación alta se necesitan entre 25 a 80 gramos de levaduras secas activas (LSA) o de 0,3 a 0,5 litros de levadura líquida espesa (LLE). En un proceso de fermentación baja se necesitan entre 80 a 120 gramos de LSA o de 0,6 a 1,0 litro de LLE. 7 La ley actual presenta ciertas variaciones respecto de la original; incluyendo las levaduras y la malta (en sustitución de la cebada sin maltear). También permite, en la obtención del mosto, la utilización de malta de trigo y azúcar de caña. 8 La reducción del agua (ingrediente) en el proceso de producción de cerveza se debe, a las pérdidas por evaporación durante el proceso de obtención del mosto y, al contenido de agua que se separa con los subproductos de elaboración, especialmente el “bagazo”.

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Según la norma de calidad vigente para la cerveza, se podrán utilizar otros ingredientes, de conformidad con las buenas prácticas de elaboración, utilizados en la alimentación humana o, en su caso, autorizados de conformidad con la normativa relativa a nuevos alimentos, distintos de los propios de cerveza o de su proceso de elaboración, siempre que no exceda el 2 por 100 en peso del producto final. También se podrán utilizar otros componentes autorizados, como pueden ser, aditivos, aromas, enzimas o coadyuvantes, empleados en el proceso de fabricación.

2. EL AGUA El consumo de agua en una planta de producción de cerveza es muy importante; una pequeña parte se utiliza como ingrediente (agua para la obtención del “mosto cervecero”) y el resto para la limpieza. El agua de obtención del mosto cervecero, por su parte, se puede diferenciar en agua de maceración y agua de lavado. Aunque la nueva norma de calidad de la cerveza no hace mención expresa a las características del agua a utilizar en la producción de la cerveza, se puede suponer que debe ser “agua potable”, o mejor, de acuerdo con la terminología de la legislación vigente, “agua de consumo humano”9. En esta definición se incluye el agua utilizada en la industria alimentaria para fines de fabricación, tratamiento, conservación o comercialización de productos o sustancias destinadas al consumo humano, así como, a las utilizadas en la limpieza de las superficies, objetos y materiales que puedan estar en contacto con los alimentos. El agua de consumo humano debe ser salubre y limpia, lo que significa, que no debe contener ningún tipo de microorganismo, parásito o sustancia, en una cantidad o concentración que pueda suponer un riesgo para la salud humana, y debe cumplir con unos requisitos específicos relacionados con lo siguiente:  Parámetros microbiológicos: Ausencia de Escherichia coli, Enterococo y Clostriduim perfringens.  Parámetros químicos: Valores máximos de minerales, compuestos, plaguicidas, etc., establecidos en las disposiciones oficiales. Existe la posibilidad de utilizar agua que no cumpla con la definición de “agua de consumo humano”10 siempre que conste a la autoridad sanitaria que la calidad del agua, utilizada en la elaboración, no afecta a la salubridad del producto alimenticio. Hay que tener en cuenta que algunos estilos de cerveza presentan su diferenciación en base a las características del agua utilizada en la obtención del mosto cervecero lo que a veces lleva a realizar tratamientos específicos sobre el agua a emplear (treated water).

Se regula por el Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero (BOE del 21 de febrero), por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. 10 Hay que tener en cuenta que el agua de obtención del mosto cervecero, durante el proceso, va a estar expuesta a determinadas condiciones, como es la ebullición, que va a producir su esterilización y puede alterar determinados componentes iniciales.

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Tema 1. Ingredientes para la producción de cerveza.

2.1. Características físico ‐ químicas del agua Las características físico – químicas del agua están condicionadas por los iones que contienen, derivados de la ionización de la sales presentes, y su previsible comportamiento. 2.1.1. Actividad de los iones. En el agua (ingrediente), para la obtención del mosto cervecero, se suelen diferenciar entre iones activos e inactivos, en función de su posible interacción con los componentes de la malta y la posible modificación del pH de la solución formada por la maceración malta‐agua. Son inactivos los iones procedentes de las sales de sodio y potasio, denominadas “neutras”, como son, el cloruro sódico (ClNa), el cloruro potásico (ClK), el sulfato sódico (SO4Na) y el sulfato potásico (SO4K). Son activos los iones procedentes de las sales de calcio y magnesio que, en su conjunto, se valoran como “dureza del agua”. 2.1.2. La dureza del agua. La aportan las sales de calcio (Ca) y las sales de magnesio (Mg) y se diferencia entre temporal y permanente. La dureza del agua, popularmente, se asocia a la dificultad de formar espuma con los jabones (a mayor dureza, menos espuma). 

Dureza temporal o de carbonatos. Se debe a los carbonatos y bicarbonatos. Destaca el carbonato cálcico (CO3Ca), que puede representar el 90% del total de las sales del agua. Esta sal es bastante insoluble en el agua aunque en presencia de CO2 (disuelto en agua) se transforma en bicarbonato cálcico (CO3H)2Ca, que es mucho más soluble11, liberando iones carbonato (CO3H‐) e iones de calcio (Ca2+). CO3Ca + H2O + CO2  (CO3H)2Ca (CO3H)2Ca  2 CO3H‐ + Ca2+



Dureza permanente. Se debe al resto de sales de calcio y magnesio e incluye, básicamente, sulfatos (SO42‐), cloruros (Cl‐) y nitratos (NO3‐). Su concentración no se ve modificada por la presencia de CO2 en el agua.



Dureza total. Se debe a la suma de la dureza temporal y la dureza permanente.

La valoración de la dureza se suele expresar en contenido equivalente de CO3Ca, ya sea expresado en mg/l (ppm) o en grados de dureza normalizados. Los grados de dureza normalizados, y sus equivalencias, son los siguientes:    

ºfH (grado francés) = 10 ppm de CO3Ca ºdH (grado alemán) = 17,9 ppm de CO3Ca (10 ppm CaO) ºeH (grado inglés) = 14,3 ppm de CO3Ca (Grado americano) = 17,2 ppm de CO3Ca

La dureza del agua también se puede valorar por su conductividad, estableciendo que 1 ppm de CO3Ca se corresponden a 2µS/cm potenciales.

11 Además de la variación de solubilidad en función del contenido de CO2 del gua, la solubilidad varía con la temperatura (es menos soluble en agua caliente) y, cuando el agua entra en ebullición, precipita todo el bicarbonato; de ahí la denominación de “dureza temporal”.

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Una clasificación del agua en función de su dureza podía ser la siguiente: CO3Ca (ppm)

Conductividad (µS/cm)

˚fH

˚dH

Dureza

0‐70

0‐140

0‐7

0,1‐4

Muy blanda

70‐150

140‐300

7‐15

4,1‐8

Blanda

150‐250

300‐500

15‐25

8,1‐12

Ligeramente dura

250‐320

500‐640

25‐32

12,1‐18

Moderadamente dura

320‐420

640‐480

32‐42

18,1‐30

Dura

>420

> 840

> 42

> 30

Muy dura

2.1.3. El valor de pH. Depende del equilibrio de iones H+ y OH‐ que, a su vez, dependerá del contenido de los diferentes iones presentes en el agua y de su reacción con la misma para generar los iones indicados. Para el agua de consumo humano se establecen los valores paramétricos (unidades de pH) mínimo y máximo de 6,5 y 9,5, si bien para la industria alimentaria puede reducirse al valor mínimo a 4,5 unidades de pH. El valor de pH va a estar condicionado por el contenido de las sales que forman la dureza del agua. La dureza temporal incrementa el valor de pH y la dureza permanente la reduce. Se puede estimar lo siguiente:  pH < 7, agua blanda  pH > 7 (7,0 a 7,2). Predomina la dureza permanente (sulfatos principalmente).  pH > 7 (>7,5). Predomina la dureza temporal (carbonatos). 2.1.4. El cloro del agua. El agua de consumo humano distribuida al consumidor por redes de distribución públicas o privadas, cisternas o depósitos, debe ser desinfectada para su “potabilización”12. El método de desinfección más comúnmente empleado es la “cloración”, que consiste en aportar al agua compuestos de cloro (cloro en forma líquida o gas, hipocloritos, dióxido de cloro). La desinfección se asegura obteniendo en el agua un determinado nivel de “cloro residual libre” o “CRL” que es el valor que se mide en el agua desinfectada.Los valores de CRL del agua desinfectada deben mantenerse entre 0,2 y 1 mg por litro de agua. También se utiliza frecuentemente para la desinfección la “cloraminación”, por su mayor estabilidad en el agua, que consiste en aportar cloro mezclado con amoniaco, lo que da lugar a compuestos denominados “cloraminas”. En esta desinfección la eficacia de la desinfección se valora por el “cloro residual combinado” o “CRC”, cuyos valores deben estar comprendidos entre 0,5 y 2 mg por litro de agua.

Agua potable es aquella que, bien en su estado natural o después de un tratamiento adecuado, es apta para el consumo humano y no produce ningún efecto perjudicial para la salud. Es limpia, transparente, sin olores o sabores desagradables y está libre de contaminantes.

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Tema 1. Ingredientes para la producción de cerveza.

2.2. Valoración del agua para la obtención del mosto cervecero Sin duda alguna, las características del agua para la obtención del mosto cervecero, van a tener una notable influencia13 en el resultado de las características del propio mosto y en la cerveza terminada. Es difícil indicar unas características “ideales” del agua de elaboración para la cerveza puesto que estarán en relación con el producto terminado deseado. Por otra parte hay que tener en cuenta que las características del agua empleada dependerán, de las características que presenta en su origen y, de los posibles tratamientos a que puede ser sometida. En definitiva, se necesita un agua “de consumo humano”, de la que se conozcan las características y su previsible comportamiento durante el proceso de producción. Esta agua debe estar limpia y libre de microorganismos perjudiciales, pesticidas, partículas inorgánicas en suspensión y compuestos orgánicos que pudieran modificar su olor o gusto. En lo que se refiere a sus características, en el anejo nº 1, se incluye una tabla con los valores recomendados para los diferentes parámetros habitualmente valorables. 2.2.1. Valor de pH. Es importante conocer el pH del agua de obtención del mosto cervecero puesto que puede condicionar el desarrollo del proceso productivo y las características dela cerveza terminada. Se conoce que para una buena actividad de las enzimas, que actúan durante la maceración “malta‐agua”, el pH debería presentar valores entre 5,2 y 5,6. Estos valores suelen ser inferiores a los del agua utilizada en la obtención del mosto cervecero por lo que, frecuentemente, se recurre a la adición de productos acidificantes para conseguir el valor deseado. Aunque el agua de elaboración tenga un pH superior al indicado, (incluso superior a 7,0), la solución de la infusión formada con la maceración “malta‐agua” suele reducir el valor del pH inicial del agua14; este descenso es debido a determinadas reacciones de componentes de la malta (como el ácido fítico) con iones presentes en el agua, especialmente, cationes Ca2+ y Mg2+. Dentro del agua utilizada como ingrediente para la obtención del mosto cervecero, se puede diferenciar entre, el agua de maceración, que por su mayor contacto con la malta va a ver modificado su pH de forma importante en la infusión formada por la maceración “malta‐ agua”, y el agua de lavado, cuyo pH será menos modificado en su incorporación al mosto y, por tanto, tendrá una mayor influencia en su pH final. 2.2.2. Contenido de iones. Depende de la disociación de las sales y la reacción de éstas (o sus iones) que puedan tener con el agua. La valoración de alguno de ellos puede ser la siguiente.  Los iones carbonato (CO32‐) y bicarbonato (CO3H‐) se valoran conjuntamente debido a su intercambiabilidad y su presencia está relacionada con el valor de pH y los cationes de las sales originarias. 13

Es reconocida la influencia del agua con elevado contenido de sulfato cálcico (yeso) en determinados estilos de cerveza, de las familias Pale Ale e India Pale Ale. En algunas cervezas lager, de la familia Pilsner, utilizan aguas “blandas”. 14 La disminución de pH suele ser mayor cuanto más tostada esté la malta empleada en la maceración.

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 El ión sulfato (SO42‐) puede ser muy variable y aporta especificidad a la cerveza, transmitiéndola sensación de sequedad y amargor. Puede provocar la formación de SO2 e incluso SH2.  El ión cloruro (Cl‐), con concentraciones superiores a las 300 ppm, puede comprometer la evolución de las levaduras y su actividad fermentativa. Por otra parte, puede alterar el gusto de la cerveza y, puede provocar problemas de corrosión sobre los aceros inoxidables.  Los iones nitrato (NO3‐) y nitrito (NO2‐) son factores negativos. La presencia de nitritos en el agua indica su contaminación, es un ión tóxico para las levaduras. El contenido final de la cerveza en nitratos no debe superar las 50 ppm, en parte, aportados por la malta y lúpulo.  El ión calcio (Ca2+), abundante en el agua de pH elevado debido a la presencia de carbonatos, suele reaccionar con el ácido fosfórico (que se suele liberar durante la maceración de la malta) para dar lugar a fosfatos insolubles acidificando la solución. La malta aporta una pequeña cantidad de calcio a la infusión durante la maceración en la obtención del mosto. La presencia de calcio se considera positiva (factor de estabilidad y calidad) tanto en el mosto como en la cerveza.  Los iones de hierro, férrico (Fe3+) y ferroso (Fe2+) son consideraros factores negativos; concentraciones elevadas pueden provocar cambios de color y gusto, inestabilidad de compuestos en suspensión y afectar a la actividad de las levaduras.  El ión Manganeso (Mn2+) es considerado un factor negativo, de forma similar a los iones de hierro.  El ión Zinc (Zn2+) es necesario para la actividad de las levaduras, por lo que se necesita una concentración de este ión, que a veces debe ser aportada adicionalmente; sin embargo, concentraciones elevadas, pueden inhibir la actividad de muchas enzimas, catalizar reacciones de oxidación y dar problemas de calidad en la cerveza.  El ión de cobre (Cu2+) es considerado un factor negativo; a concentraciones elevadas puede provocar inestabilidad coloidal (> 1 ppm) o incluso inhibir la actividad de muchas enzimas y las levaduras (> 10 ppm).

3. LA MALTA Se denomina malta al producto final obtenido de los granos de cebada, o de otros cereales, una vez sometidos al proceso de “malteo o malteado”, es decir, han sido remojados para su germinación, desecados y tostados, en condiciones tecnológicamente adecuadas. La denominación genérica de “malta” se asocia con los granos de cebada malteada; si el origen de la malta es de otros granos de cereal se indica el cereal de procedencia; por ejemplo, “malta de trigo”, “malta de centeno”, etc.

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3.1. Los granos de cereal Los granos de cereal son frutos (cariópsides) que pueden estar “vestidos” (mantienen adheridas las “glumillas”15), como sucede con los granos de cebada (Hordeum vulgare L.), o desnudos (las glumillas se separan en el grano recolectado), como sucede con los granos de trigo (Triticum aestivum L.). Otros granos de cereal empleados para obtener malta, pero en mucha menor cuantía, son el centeno (Secale cereale L.), la avena (Avena sativa L.), el escanda o espelta (Triticum aestivum ssp. spelta L.) y el trigo sarraceno o alforfón (Polygonum fagopyrum L.)16. Una características importante, para la utilización de los granos en la obtención de malta, es su elevado contenido en almidón y su capacidad para generar enzimas “amilasas” (poder diastásico)17 que son capaces de degradar el almidón en azúcares simples. 3.1.1. Los granos de cebada. Las plantas de cebada presentan inflorescencias en espiga que son siempre “barbadas” debido a la presencia de la extensión o “barba” de la glumilla dorsal. Por la presentación de las flores en la espiga, en la cebada, se suelen diferenciar dos tipos de variedades, las de 6 carreras o “caballares” (figura 1‐1) y las de 2 carreras o “cerveceras” (figura 1‐2). Las diferencias entre los dos tipos de variedades, que se observan claramente en la forma de las espigas, también afectan a las características de los granos:

Figura 1. Cebada: 1. Espigas de 6 carreras. 2. Espigas de 2 carreras. 3. Granos de cebada (cara dorsal). 4. Granos de cebada (cara ventral).

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Granos de cebadas de 2 carreras. Son los más utilizados para maltear, porque suelen ser, más homogéneos y densos (mayor peso por hectólitro), más ricos en almidón, más pobres en proteínas, y sus células poseen paredes vegetales más sencillas.

15 Las glumillas son brácteas florales que protegen los órganos internos de la flor que, con la maduración del fruto, pueden conservarse como cubiertas externas de protección (grano vestido) o pueden separarse de él (grano desnudo). 16 Esta especie, desde el punto de vista botánico, no es un cereal, es una especie que pertenece a la familia botánica de las poligonáceas. Su característica diferenciadora es que sus granos no poseen “gluten”. 17 El poder diastásico del centeno, la avena, la escanda y el trigo sarraceno, es bajo (no son capaces de degradar todo su almidón que contienen) por lo que para su utilización en la maceración, para la obtención del mosto, requieren de enzimas adicionales.

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Granos de cebadas de 6 carreras. También pueden utilizarse para maltear, especialmente cuando la malta resultante se va a mezclar, para macerar, con adjuntos que aportan almidón pero no enzimas; esto se debe a que los granos de las “cebadas caballares” suelen presentar un mayor “poder diastásico” que las “cebadas cerveceras”. Otros aspectos positivos de la malta de estos granos, pueden ser, un mayor contenido de “cáscara” y, un mayor aporte de proteínas de bajo peso molecular. Desde el punto de vista negativo, suelen aportar mayor cantidad de precursores de “sulfuro de dimetilo” (DMS‐P) y de polifenoles.

Con independencia de los tipos de cebada descritos, las diferentes variedades cultivadas, y las diferentes condiciones ambientales donde se desarrollan (clima y suelo especialmente), pueden modificar las características de los granos obtenidos. 3.1.2. Estructura de los granos de cebada En los granos de cebada, externamente, se distinguen dos caras, la dorsal (figura 1‐3) y la ventral (figura 1‐4), ésta última se encuentra recorrida por un surco en toda su longitud. De igual forma en los granos se diferencian los dos extremos longitudinales, el extremo apical, que termina con un corte transversal correspondiente a la rotura de la “barba” en que se prolonga la glumilla dorsal y, el extremo basal, en el que se encuentra el “germen” de la semilla (no se observa claramente al quedar cubierto por las glumillas). En una sección de los granos de cebada se pueden diferenciar los siguientes componentes (figura 2):

Figura 2. Componentes de los granos de cebada: Esquemas de la sección longitudinal y la sección transversal de un grano.

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Cubiertas exteriores. Está formada por las “glumillas” (ventral y dorsal), que son los restos de las envolturas florales que se mantienen adheridas sobre el grano una vez maduro y separado de la inflorescencia.

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Tegumentos. Están formados por dos estructuras (integradas en el grano), que recubren los órganos que constituyen la “semilla18” propiamente dicha. La envuelta exterior se denomina “pericarpio”, que procede de los tejidos del ovario de la flor, y la envuelta interior se denomina “testa”, que procede de los tejidos de las cubiertas de la semilla.

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El germen. Forma parte de la semilla y se ubica en el extremo basal del grano. Está formado por el embrión y el escutelo. o El embrión constituye el esbozo de la futura planta y está formado por la “plúmula o gémula” (esbozos foliares), protegida por una vaina denominada “coleóptilo”, la “radícula” (esbozos de la raíz), protegida por una vaina denominada “coleorriza” y un tallo embrionario que los une (se denomina mesocótilo). o El “escutelo” se corresponde con el “cotiledón” (planta monocotiledónea), que es una formación que separa el embrión del órgano de reserva de la semilla (endospermo), que incluye una “capa epitelial” que controla el intercambio de compuestos entre ambas estructuras (embrión – endospermo).

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El endospermo amiláceo o albumen. Ocupa la mayor parte del grano y constituye el órgano de reserva de la semilla. Está formado por una capa exterior, de células prismáticas bien diferenciadas, denominada “capa de aleurona”19 y el endospermo amiláceo, formado por células con paredes vegetales sencillas (figura 3‐1), que están llenas de orgánulos (amiloplastos) que contienen granos de almidón (figura 3‐2).

Figura 3. Endospermo amiláceo: 1. Células con amiloplastos. 2. Amiloplástos con granos de almidón en su interior.

3.1.3. Parámetros característicos de los granos de cebada. La densidad de un volumen de granos (peso por hectólitro o masa hectolítrica) puede variar de 55 a 75 kilogramos (por 100 litros), el peso de 1.000 semillas puede variar de 35 a 55 gramos y la densidad de la masa de los granos (sin tener en cuenta el espacio entre granos) puede variar de 1.100 a 1.200 g/l. En una valoración analítica, de la composición química de los granos de cebada “secos”, se pueden obtener los siguientes resultados:  Agua: 11,0 ‐15,0%  Hidratos de carbono (azúcares): 70,0 a 85,0 % 18 19

Óvulo de la flor, fecundado y maduro. Las células contienen gránulos de compuestos proteicos, a los que se denomina “aleurona”.

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   

o Almidón: 50,0 – 65,0 % o Hemicelulosas (incluyendo los β “beta”‐glucanos): 4,0 – 10,0 % o Celulosa: 5,0 – 6,0 % o Azúcares simples (mono y disacáridos): 1,8 ‐ 2,0 % Sustancias albuminoideas (proteínas y derivados): 9,5 ‐ 11,5 % Lípidos (grasas): 1,5 ‐ 2,0 % Otros compuestos orgánicos (vitaminas, polifenoles...): 1,0 ‐ 2,0 % Materias inorgánicas (minerales)20: 2,0 ‐ 4,0 % 3.1.4. Los granos de trigo

Las plantas de trigo presentan inflorescencias en “espiga”, como la cebada, pero no siempre son barbadas. Existen variedades con espigas “barbadas” (figura 4‐1) pero la mayoría son “mochas” (figura 4‐2), debido a la ausencia de la “barba” en la glumilla dorsal.

Figura 4. El trigo: 1. Espiga de trigo “barbada”. 2. Espigas de trigo “mochas”. 3. Grano de trigo (cara dorsal). 4. Grano de trigo (cara ventral).

Los granos de trigo, maduros y separados de la inflorescencia, son desnudos al no estar protegidos por las glumillas. Externamente se diferencian claramente, la cara dorsal (figura 4‐ 3), en la que se observa la formación del germen en su extremo basal, y la cara ventral (figura 4‐4), en la que se observa el surco ventral. En el extremo apical se observa una zona “pelosa” típica de estos granos. La densidad de los granos de trigo es mayor que la de la cebada, con un peso por hectolitro que suele variar entre 70 y 85 kg/100 litros. Su estructura no difiere de la expuesta para los granos de cebada, con la excepción de la ausencia de las glumillas (granos desnudos). En su composición química, en relación con la de los granos de cebada, presenta un mayor contenido de proteínas21 y un menor contenido de polifenoles. 20 Dentro de estas materias tienen especial importancia los fosfatos, especialmente los que se integran en el “ácido fítico”; este compuesto, en medio acuoso puede liberar ácido fosfórico y, en presencia de iones Ca2+ lo acidifica. 21 Estos compuestos pueden ser los responsables de la turbidez que presentan algunas cervezas de trigo si bien pueden favorecer la estabilidad de su espuma.

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3.1.5. Los granos ecológicos Son granos procedentes de cultivos ecológicos que deben obtenerse ateniéndose a lo estipulado en los dos reglamentos básicos, sobre producción ecológica en la Unión Europea, y sus modificaciones posteriores: 

Reglamento (CE) nº 834/2007 del Consejo, de 28 de junio de 2007 (DO L 20.7.2007), sobre producción y etiquetado de los producto ecológicos.

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Reglamento (CE) nº 889/2008 de la Comisión, de 5 de septiembre de 2008 (DO L de 18.9.2008), por el que se establecen disposiciones de aplicación del Reglamento (CE) n o 834/2007 del Consejo sobre producción y etiquetado de los productos ecológicos, con respecto a la producción ecológica, su etiquetado y su control.

Los granos ecológicos deben disponer del correspondiente certificado de “producto ecológico”, emitido por un órgano de control autorizado, que asegura que se han respetado las normas de cultivo ecológico22 y que éste se ha sometido al correspondiente control exigido. 3.2. Valoración de los granos para el malteado En la utilización de los granos para obtener malta, y en especial la cebada como el cereal más utilizado, se valoran diferentes aspectos tanto externos como de composición. 3.2.1. La aptitud para malteado de las variedades de cebada Las diferentes variedades de cebada, incluso la especificidad que puede aportar la zona de su cultivo, permiten obtener granos con diferentes aptitudes para el malteado. En algunas regiones o países, de tradición cervecera, los granos para el malteado proceden de variedades tradicionales (Pewter, Harrington, Triumph, Marris Otter, Halcyion, etc.) pero, a nivel industrial, las malterías suelen decantarse por granos de variedades de reconocida aptitud maltera. Estas variedades se van renovando en el tiempo buscando, además de la calidad para el malteado, un mayor rendimiento agronómico (kilogramos por hectárea). A nivel artesanal se pueden utilizar granos de variedades de cebada tradicionales, o con determinadas especificidades, para obtener maltas diferenciadas. En general, la aptitud para malteado de los granos de cebada puede valorarse por lo siguiente: 

Características físicas: Granos gruesos y uniformes, con formas redondeadas y glumillas finas, de color amarillo claro, y libres de enfermedades.

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Parámetros analíticos recomendados: o o o o o o o

Agua: < 11,5 % Sustancias albuminoideas (proteínas y derivados): 10,0 ‐ 11,0 % Calibre: >2,5 mm (> 65 %). < 2,2 mm (< 10 %) Granos partidos + impurezas: < 4% Pureza varietal: > 95%. Lípidos (grasas): 1,5 ‐ 2,0 % Capacidad germinativa: > 97 %

Por ejemplo, haber utilizado productos autorizados, en cuanto a fertilizantes, en acondicionadores y nutrientes del suelo y, en plaguicidas y productos fitosanitarios para la sanidad de las plantas.

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

Otros aspectos valorables: o Absorción de agua. Facilidad (rapidez) y homogeneidad en la absorción de agua. o Calidad sanitaria. Libre de enfermedades, metales pesados y micotoxinas. o Trazabilidad. Exigencia del control en la trazabilidad. o Almacenamiento y transporte. Ajustado al código de buenas prácticas23.

Actualmente (años 2015 a 2018), los malteros y cerveceros de España, consideran, como más apreciadas o “preferidas” por su calidad, las variedades Pewter, Shakira, Scrabble y Traveler. También se consideran variedades en “observación”, por su potencial agronómico y cualitativo, las variedades Shuffle y Odyssey. 3.2.2. La cáscara y la harina. Cuando se muelen los granos de cereal, en función del tamaño de las partículas obtenidas y especialmente por su constitución, suelen diferenciarse dos fracciones, la cáscara o salvado y la harina o sémola. La cáscara, que suele integrar las partículas de mayor tamaño, suele estar constituida por el material de las cubiertas exteriores, tegumentos, germen y capas exteriores del endospermo. En su composición química destacan, la celulosa, los polifenoles (especialmente taninos) y otros compuestos poco asimilables en el proceso de obtención del mosto cervecero. La harina, que suele formar las partículas más finas de la molienda, está constituida básicamente por el material del endospermo amiláceo y en ella destaca, en su composición química, el almidón.

Figura 5. Estructuras y composición del almidón: 1. Fórmula general molecular de la amilosa (uniones de glucosa por enlace glicosídico “α: 1‐4”). 2. Configuración espacial de la amilosa (en espiral). 3. Ramificaciones de la amilopectina “α: 1‐6” (detalle molecular). 4. Representación espacial de la amilopectina. 5. Estructura general ramificada de la amilopectina.

En España están definidas por la asociación de “Malteros de España”.

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