Fermentación


Es cierto que "el cervecero hace el mosto y la levadura hace la cerveza", pero como cerveceros, tenemos mucho control sobre cómo la levadura hace nuestra cerveza. Gran parte de lo que hace a una cerveza excelente es la comprensión y manipulación de la fermentación para obtener un resultado ideal. Si bien no podemos hacer que una cepa de levadura haga algo fisiológicamente imposible para ella, podemos hacer que responda lo mejor posible dentro de sus capacidades. Luego de que el mosto es inoculado la levadura metaboliza los azúcares produciendo nuevas células de levadura, alcohol, dióxido de carbono y compuestos de sabor. La manipulación de la temperatura, niveles de oxígeno y tasa de inoculado así como la selección de la cepa de levadura afectarán dramáticamente la producción de compuestos de aromas y sabores producidos durante la fermentación. Entonces, si queremos maximizar la producción de compuestos de aroma correctos, es necesario comprender como la levadura se comporta durante la fermentación de la cerveza. 


Fases de la fermentación


Hay diversos criterios para nombrar las fases de la fermentación. Personalmente utilizo dos clasificaciones para referirme a los distintos estadios: 

De acuerdo al crecimiento celular:
  • I - Adaptación 
  • II - Crecimiento exponencial 
  • III - Estacionaria
Y de acuerdo a la conversión de la cerveza:
  • Fermentación Primaria
  • Fermentación Secundaria
  • Maduración
Por conveniencia voy a describir primero las fases del primer criterio y luego abordaré el segundo. El siguiente gráfico representa genéricamente el crecimiento celular que sucede durante la fermentación:




I - Fase de adaptación

Duración aproximada: Cero a 15 horas desde la inoculación.
Generalmente referida como "Lag Phase" o "fase de retardo" debido a que no se evidencia actividad.
Cuando se siembra la levadura en el mosto, ésta comienza a aclimatarse al nuevo ambiente. A pesar de que no veamos actividad aparente, las células comienzan a consumir el oxigeno, minerales y amino-ácidos (nitrógeno) del mosto y producen proteínas de esos amino-ácidos. Si la levadura no puede obtener los amino-ácidos que necesita del mosto, entonces debe crearlos.
El mosto producido en base a cereales malteados es una excelente fuente de nitrógeno, minerales y vitaminas. Cuando se utilizan cereales sin maltear o adjuntos en cantidades significativas, puede producirse una deficiencia de estos elementos que a su vez pueden ser suplementados mediante el uso de nutrientes como servomyces. Generalmente el mosto va a proveer a la levadura de las vitaminas que necesita para una fermentación correcta. Zinc es el único compuesto que frecuentemente escasea en el mosto y debe ser suplementado idealmente. 
A medida que la levadura consume minerales y vitaminas, comienza a fabricar las enzimas que necesita para su crecimiento. 
El oxigeno es el nutriente que la levadura necesita y no está presente en el mosto debido a su eliminación durante el hervor. Durante esta fase la levadura absorbe rápidamente el oxígeno disponible en el mosto y lo utiliza para producir compuestos importantes (sobre todo esteroles) que son críticos para la permeabilidad de la membrana celular. Es importante que el mosto haya sido oxigenado suficientemente para poder sobrellevar esta etapa correctamente. No debe oxigenarse el mosto luego de la inoculación para evitar perturbar el delicado balance de compuestos de aroma y sabor que se están creando. Una excepción son las cervezas de alta gravedad inicial donde una segunda oxigenación entre 12 y 18 horas luego de la inoculación ayuda a que la cerveza alcance los valores deseados de atenuación.
La temperatura afecta directamente el crecimiento de la levadura. Temperaturas mayores resultan en más células. Una técnica común para sobrellevar inóculos por debajo del valor ideal (under-pitching), consiste en elevar la temperatura de fermentación durante la fase de adaptación para promover mayor crecimiento. Si bien no se van a crear off-flavors (sabores no deseados) directamente por esta acción, se generan precursores como el alfa-acetolactato que es el precursor del la acetoína, la que es precursora del diacetil. En consecuencia, un descanso diacetil a la misma temperatura será necesario para limpiar la cerveza. Aparte de estos precursores, la levadura produce compuestos de sabor mínimos durante esta fase. Igualmente es mínima la producción de alcohol (etanol). 
Si se cuentan con los recursos necesarios, lo ideal es obtener una tasa de inoculación acorde al volumen de cerveza a fermentar y enfriar el mosto hasta un par de grados menos que la temperatura de fermentación. Luego dejar subir la temperatura durante las primeras 12 a 36 horas hasta la temperatura de fermentación deseada. el beneficio de este proceso es controlar el crecimiento celular que resultará en una levadura mas saludable, menos pérdidas a través de la membrana celular y por lo tanto un perfil de cerveza mas limpio.
Notarán que esta fase es muy importante para producir células saludables para la siguiente etapa de la fermentación. Ya mencionamos que la tasa de inoculación tiene un papel importante en esta fase y el posible efecto del under-pitching. De la misma forma, una tasa de inoculación sobredimensionada (over-pitching) reducirá el tiempo de esta fase de adaptación, pero las células no serán tan saludables al final de la fermentación. Muchos cerveceros ven con buenos ojos el inicio de la actividad de fermentación a la hora de inoculado, creyendo que eso significa que la fermentación será mejor. Por el contrario, una fase de adaptación muy corta significa que hay demasiadas células compitiendo por escaso alimento y la fermentación no será ideal.


II - Fase de crecimiento exponencial

Duración aproximada: 4 horas a 4 días.
Luego de que la levadura se ha adaptado al nuevo mosto y se ha preparado la reproducción, es que comienza a consumir los azúcares presentes en el medio y producir dióxido de carbono, entre otros compuestos. El "burbueo" finalmente se hace presente en nuestro fermentador. Esto marca el comienzo de la fase exponencial del crecimiento de la levadura. Durante esta fase la cantidad de células aumenta rápidamente (de forma logarítmica) y es cuando la levadura genera alcohol y los compuestos de sabor. Se liberan grandes cantidades de CO2 y se forma una capa de espuma en la superficie de la cerveza. 
Durante esta fase la levadura metabolizará la mayor cantidad de azúcar presente en el mosto, y lo hará siguiendo un orden. Primeramente utilizará las azúcares simples: glucosa, luego fructosa y sacarosa. La levadura es capaz de ingerir este tipo de azúcares dentro de la membrana celular y metabolizarlos rápidamente. Mientras que la glucosa puede representar alrededor del 14% de los azúcares de un mosto típico, la maltosa es quien ocupa la mayor parte con casi el 60%. Y es durante la digestión de la maltosa cuando la levadura produce los compuestos de sabor característicos de la cerveza. Para poder procesar la maltosa, la levadura utiliza la enzimas maltasas para hidrolizar la maltosa en unidades de glucosa (la hidrólisis es la descomposición de un compuesto químico por reacción con agua). Luego la levadura puede metabolizar la glucosa.
Finalmente la levadura fermenta los azúcares mas complejos, como la maltotriosa. La digestión de este tipo de azúcar es complicado para la levadura. Algunas cepas lo digieren mejor que otras, y algunas no lo digieren para nada. Esta capacidad para fermentar la maltotriosa es la que determina el rango de atenuación característico de cada cepa.
El control de temperatura en esta fase es crucial para obtener los compuestos de sabor deseados. Durante estos días es cuando se genera la mayor parte del "perfil de sabor" y off-flavors de la cerveza.


III - Fase estacionaria

Duración aproximada: 3 a 10 días
En este punto el crecimiento de la levadura se reduce y ésta entra en la fase estacionaria. La levadura ya ha producido la mayoría de los compuestos de aroma y sabor, que incluye a los alcoholes superiores, esteres y sulfuros. Esta cerveza es usualmente llamada "cerveza verde", porque en este punto hay muchos compuestos presentes que asociamos con una cerveza joven que no ha alcanzado aún el balance correcto de sabor.
La cerveza madura durante la fase estacionaria, también conocida como fase de acondicionamiento. La levadura absorbe mucho del diacetil y acetaldehído producido durante la fermentación, y el sulfuro de hidrógeno (olor a huevo podrido en lagering incompleto) continúa escapando del fermentador como gas. El krausen y la levadura comienzan a precipitar y asentarse en el fondo del fermentador. Es importante verificar el porcentaje de atenuación en este punto para confirmar que la levadura haya realmente completado la fermentación. Algunas cepas floculan y precipitan antes de completar la fermentación y es necesario tomar algunas acciones correctivas, como despertar la levadura, elevar la temperatura o inocular nueva levadura.
Durante esta fase muchos cerveceros enfrían gradualmente la cerveza hasta 2°C-4°C, lo que fuerza a la mayoría de la levadura a flocular y precipitar. Las cervecerías comerciales hacen esto para producir cerveza lo más rápido y eficientemente posible. El cervecero casero que no tiene apuro por sacar su cerveza debería evitar esta acción y evitar "dormir" a la levadura antes de que tenga cada oportunidad de limpiar los sub-productos de la fermentación. 
Igualmente la recomendación habitual de "espera 7 días y después transferí" no es del todo buena. Cada cerveza y cepa de levadura tienen diferente requerimientos. Es mejor esperar hasta que no haya mas actividad de la levadura y clarifique naturalmente, y recién ahí embotellar la cerveza. Revisar las recomendaciones de la cepa de levadura que provee el fabricante, como temperaturas de fermentación, tiempos y valores normales de atenuación, y planificar de acuerdo a eso.


Ahora, con estos conceptos en mente, veamos el segundo criterio de clasificación, el que posiblemente sea mas usado y fácil de identificar:

Fermentación primaria

La etapa de fermentación primaria comienza cuando la levadura se introduce en el mosto ya enfriado y aireado, y finaliza cuando se reduce la actividad de la levadura y se ha atenuado la mayor cantidad posible. Si al controlar la densidad del mosto en fermentación, durante dos días consecutivos, se consigue la misma lectura, entonces se considera que la fermentación primaria está completa. 
Entonces, la fermentación primaria abarcaría la fase de adaptación y crecimiento exponencial de la levadura, que es cuando la mayoría de los azúcares presentes en el mosto se reducen a alcohol, CO2 y los compuestos de aroma y sabor que marcarán el perfil de la cerveza final. El control de temperatura durante esta etapa es indispensable para lograr la cerveza que buscamos.

Resumen de acontecimientos durante la fermentación primaria: 
 - Consumo del oxigeno disuelto en el mosto
 - Acidificación del mosto (4 - 4.4) 
 - Crecimiento de la levadura
 - Generación de etanol y CO2
 - Producción de componentes de sabor, como esteres, sulfuros, diacetil, etc.
 - Consumo de la mayoría de los azúcares 


Fermentación secundaria

La etapa de fermentación secundaria se refiere a la etapa estacionaria de la levadura. Donde las células limpian los sub-productos generados durante la fermentación, floculan y precipitan. 

Resumen de acontecimientos durante la fermentación secundaria:
 - Reducción de la tasa de producción de etanol y CO2
 - Conversión del diacetil
 - Reducción de algunos compuestos de sabor por metabolización de la levadura o acarreados por el CO2
 - La densidad final es alcanzada
 - La levadura flocula y precipita


Maduración/Acondicionamiento

La etapa de maduración o acondicionamiento ocurre luego de que la densidad final es alcanzada y la mayor parte de la levadura precipitó. Muchos cerveceros enfrían la cerveza durante la maduración. Las Ales no se benefician de largos periodos de maduración como sí lo hacen las Lagers. Los sabores deseados presentes en las Ales se van perdiendo con el tiempo por lo que es recomendable que la maduración sea lo mas corta posible antes de embotellar. La exposición a oxigeno durante esta etapa va en gran detrimento de la calidad de la cerveza.

Resumen de acontecimientos durante la maduración:
 - La mayor parte de la levadura es removida de la cerveza
 - Se forma y precipita la turbiedad por frío debido a proteínas (acondicionamiento en frío)
 - Reducción y maduración de sabores ásperos
 - Reducción de compuestos de sulfuro, diacetil y acetaldehído
 - Estabilización del sabor


Referencias:


  1. Chris White & Jamil Zainas, "Yeast - The Practical Guide to Beer Fermentation" (Brewers Association, 2010)
  2. Wyest Laboratories Technical Information: Fermentation

10 comentarios:

  1. Guillermo, tu blog es excelente. Ya en algún momento creo haberte felicitado en la lista de Somos Cerveceros, pero cada vez que actualizás se pone mejor.
    Muy buen trabajo y muchas gracias por compartirlo.

    Saludos,
    Diego.

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  2. Buena información. Muchas gracias!

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  3. Hola, no suelo escribir comentarios en ningún lado, no tengo facebook, ni twitter ni nada. Pero estuve mirando tu blog desde hace rato, y dejame decirte que es excelente. Hace unos 2 años o un poco más que hago cerveza, y pocas veces me topé con un lugar en internet con información tan precisa y sin tanto firulete. Estoy por empezar a cultivar mis levaduras, ya tengo casi todo el material, y me fuiste de gran ayuda!!!
    Saludos
    Alejandro de San Fernando (Bs As)

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  4. Permiteme felicitarte y agradecerte por la informacion suministra en tu blog, muy buena.

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  5. Hola, recien descubro el blog, buen material de lectura se aprende que es bueno. Solo falta un poco mas de continuidad.

    Salud y buenas cervezas

    Carlos A Koroluk

    www.cervezadeargentina.com.ar

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  6. Hola. Por error puse menos levadura de lo que se necesitaba en los 20 litros de ale. Se formo krausen pero de la mitad de altura de lo que suele formarse y veo bastante residuo en el fondo. No se ve mucho movimiento. Conviene agregarle ma eleva o si la dejo así mas tiempo igual se hace bien?

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  7. excelente articulo https://sites.google.com/view/cervezaartesanal/p%C3%A1gina-principal

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  8. Felicitaciones por el artículo 👏🏻👏🏻👏🏻

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