Levadura y Fermentación

La levadura es ese maravilloso microbio que convierte el mosto dulce en una agradable bebida alcohólica. Además de la conversión de azúcar en alcohol, la levadura también influye en el gusto, sabor, aroma, e incluso el color de la cerveza. Lo hace mediante la secreción de una variedad de compuestos a niveles muy bajos. Diferentes cepas de levadura producen diferentes niveles de estos compuestos y, por lo tanto, imparten sutilmente sus propias características al mosto en el que se las sembró. Aunque las levaduras pueden ser todas de la misma especie (i.e. Saccharomyces Cerevisiae) no todas las cepas son iguales. Cualquier persona que haya dividido un batch e inoculado con cepas diferentes podrá dar testimonio de la influencia que puede tener en la cerveza. Así como el lúpulo, malta y agua deben ser elegidos para una cerveza específica, la cepa de levadura también debería serlo. La propagación y mantenimiento de levadura en el hogar añade un nuevo nivel de control en el proceso de elaboración de cerveza. Permite la experimentación y facilita la producción consistente de cervezas únicas de alta calidad.



El desarrollo de cepas de levaduras puras y su importancia en el proceso de elaboración de la cerveza ha estado sucediendo desde hace más de un siglo y sigue siendo un área activa de investigación. En 1879, Pasteur probó que la levadura era responsable de la fermentación de la cerveza. Hasta entonces se creía que era una reacción espontánea entre el mosto y el aire, y que levaduras y bacterias eran un sub-producto de esta reacción (ver Luis Pasteur y Teoría de la generación espontánea). Convencido del rol predominante de la levadura en la fermentación, Pasteur elaboró la teoría de que bacterias y otras levaduras eran las responsables de los "off-flavors" en la cerveza. En 1883, Emil Christian Hansen, al mando del laboratorio de la cervecería Carlsberg y adoptando las ideas de Pasteur, comenzó a limpiar sus cultivos de levaduras. En el proceso aisló la primer cepa de levadura lager (Saccharomyces Carlsbergensis) y describió las primeras técnicas para aislar con éxito células individuales de levadura y propagarlas a una escala mayor. Este fue un gran hito ya que hasta entonces todas las levaduras eran mezclas que contenían diversas formas de levadura de cerveza, levadura salvaje, bacterias y hongos. Hacer cerveza con estas mezclas de microorganismos era complicado. Era común ver un batch completo de cerveza arruinado yendo al desagüe y no había consistencia en la calidad de la cerveza de un batch a otro. Las técnicas de Hansen cambiaron todo eso y se aplicaron con rapidez para mejorar la producción a gran escala de cerveza. Las técnicas actuales de propagación se mantienen similares a aquellas primeramente descritas por Hansen, sin embargo avances en la caracterización de la fisiología de la levadura y tecnología de fermentación han influido en los métodos actuales utilizados para propagar y mantener la levadura.

La importancia de la fermentación

Podemos pensar el proceso de elaboración de la cerveza en dos etapas: una caliente y otra fría. La "etapa caliente" es la elaboración del mosto lupulado (molienda, maceración y hervor) que sirve de alimento para la levadura durante la segunda etapa. La "etapa fría" comienza cuando se enfría e inocula el mosto y la fermentación ocurre. Dependiendo de la receta, la levadura va a metabolizar aproximadamente 50% al 80% del extracto del mosto, siendo el remanente proteínas, dextrinas y otros compuestos no metabolizables. Karl Bailling demostró que la levadura convierte el extracto fermentable presente en el mosto en: 46.3% dióxido de carbono, 48.4% etanol y 5.3% en nueva masa de levaduras. A pesar de que esos porcentajes suman 100, no tienen en cuenta un aspecto muy importante de la fermentación: mientras las células de levadura metabolizan el extracto producen cientos de otros compuestos. Estos compuestos existen en muy pequeñas cantidades y la suma de todos ellos es menor al 1% de la masa del extracto metabolizado, pero contribuyen enormemente al sabor y de hecho contribuye a lo que es la esencia de la cerveza. Los tipos y cantidades de estos compuestos no son de ninguna manera constantes y pueden variar significativamente dependiendo de la salud de la levadura, tasa de crecimiento, sanidad y otros factores. El cervecero puede fácilmente evitar o corregir muchos de los problemas que ocurren en la etapa fría a través de la producción sanitaria del mosto y creando un ambiente óptimo para la levadura. Perfeccionando la etapa fría ganamos control sobre los aromas, sabores, apariencia y texturas de nuestra cerveza.

Entonces, si la fermentación es tan importante, ¿qué podemos hacer para mejorarla?El primer paso es reconocer cuando hay un problema con la levadura. Mientras que un gato puede llorar cuando tiene hambre o está herido, la levadura no puede vocalizar. Aún así podemos detectar muchos de sus pedidos de ayuda a través de la observación, escucha, gusto, olfato y tacto.. si.. tacto. Conoce lo mejor que puedas a tus cepas en cada forma posible. Comienza por aprender como se comporta tu levadura cuando produce una cerveza que que sabe excelente. Toma notas de la fermentación y mide cada variable que puedas. Saca algo de levadura del fermentador en diferentes etapas e inspecciónalas. Una vez que conozcas como se comporta, presta atención a cambios en la atenuación, sabores no deseados, fermentación mas lenta de lo normal o cambios en la floculación. Reserva un lugar en tu cervecería o en casa para tu propio laboratorio básico. Con poco instrumental simple puedes aprender mucho realizando pruebas de fermentación forzada y placas de mutación.
Es necesario hacerse del hábito de calcular la levadura. Al menos medir el volumen o el peso de la levadura que inoculas cada vez que elaboras cerveza. También medir la viabilidad frecuentemente. Utilizando cada vez la misma cantidad de células al mismo nivel de viabilidad es importante para desarrollar cervezas consistentes.
La cepa de levadura que usas es también importante para todo lo relacionado con la fermentación. Tal como las personas, cada cepa tiene una personalidad diferente. De hecho, sucesivas generaciones de la misma familia de levadura tendrán sus propios atributos únicos, ya sean relacionados a la temperatura de fermentación, requerimientos de oxígeno, o nivel de atenuación.  Al final, quizás el factor mas importante para una buena fermentación sea la prevención de contaminaciones que puedan competir con tu levadura.
No se puede lograr nada de eso en la etapa caliente. Además del hervor, la lucha contra la contaminación sucede en la etapa fría. Si controlas la etapa fría con niveles consistentes de inoculado (pitching rate), si comprendes el comportamiento de tu levadura, y fundamentalmente mantienes todo muy limpio, entonces tienes una oportunidad de éxito en la etapa fría y una excelente probabilidad de hacer cervezas magníficas.

Las bases de una buena fermentación

¿Que sucede exactamente durante la fermentación? Cuando levaduras fermentan una solución, una transformación ocurre desde una sustancia azucarada a una alcohólica, con el beneficio adicional de bajar el pH y la producción de compuestos de sabor vitales para la cerveza. Un bajo pH le da a los productos fermentados protección adicional contra bacterias dañinas y los compuestos de sabor (esteres, alcoholes de alto peso molecular, compuestos de sulfuro y muchos mas) agregan las características que hacen que la cerveza tenga el sabor que tiene. Si en cambio simplemente agregara ethanol puro al mosto o jugo de uva, éste no sabría como cerveza o vino porque estarían faltando esos sub-productos críticos de la fermentación.
¿Qué necesitamos para que ocurra la fermentación? La biología celular o detalles bioquímicos están fuera del alcance de este artículo. Para el cervecero casero, una buena fermentación trata más sobre qué hay que hacer y qué equipamiento necesita que sobre lo que ocurre en el interior de una célula de levadura. Se necesita muy poco además de levadura y un líquido azucarado para que ocurra una fermentación. Sin embargo, para una buena fermentación que logre los sabores, aromas y sensación en boca que deseamos, necesitamos los azúcares correctos, levadura saludable, nutrientes, temperaturas controladas y equipamiento para controla el progreso de la fermentación. En pocas palabras, necesitamos una fermentación controlada.

Levadura

La parte mas importante de la fermentación es la levadura. Ésta convierte azúcares en alcohol, dióxido de carbono y otros compuestos que influencian el sabor de comidas y bebidas fermentadas. La levadura hace eso para generar energía y obtener material para reproducirse. A ella no le importa que estemos tratando de hacer una cerveza excelente.
¿Qué tipo de levadura necesitamos? Muchas levaduras convierten azucares en alcohol pero querrás usar una cepa que genere los mejores sabores para tu cerveza. Muchas veces la historia elige una cepa en tu lugar. Puede ser un cepa de levadura traída a la cervecería cientos de años atrás, o puede ser una cepa especificada en una receta. Si tienes la flexibilidad de elegir, puedes hacer tu propia investigación sobre la mejor cepa a utilizar, u obtener una recomendación del proveedor o algún colega cervecero.
Mas allá de la cepa que selecciones, ésta debe ser estar saludable y debe ser inoculada en cantidades correctas para una fermentación óptima. Si compras la levadura a un laboratorio, éstos generalmente garantizan un cierto nivel de pureza y pueden proveer la cantidad necesaria para inocular directamente en tu batch. Si compras una cantidad menor a la que debes inocular o estas propagando tu propia levadura, presta atención a la viabilidad, vitalidad y pureza del cultivo de levadura a lo largo de todo el proceso.

Azúcares

La levadura necesita azúcares para crear alcohol, pero las fuentes de azúcares y su complejidad resultarán en condiciones de fermentación variadas. La mayoría de los cerveceros saben que el tipo de azúcar producida durante el macerado o agregada a la olla de hervor o directamente en el fermentador afectan la fermentabilidad del mosto. Como regla general, azúcares simples son mas fermentables que azúcares complejas enlazadas en largas cadenas. Algo que muchos cerveceros no saben es que el tipo de azúcares presentes pueden también afectar los sabores de la fermentación. Por ejemplo, la fermentación de mosto con niveles altos de glucosa producen cervezas con niveles mas altos de lo normal de esteres (particularmente acetato de etilo que sabe a pegamento o solvente, y acetato de isoamila que sabe a banana). A la inversa, un mosto alto en maltosa resulta en concentraciones mas bajas de estos esteres. Mientras mayor sea la Gravedad Original, mas pronunciado será este efecto.
Las fuentes de azúcares también puede afectar la fermentación a través de diferencias en nutrientes y precursores de sabor. Mientras que el ingrediente mas común de la cerveza es la cebada malteada, cerveceros alrededor del mundo utilizan muchos almidones diferentes. Por ejemplo, el sorgo es bastante popular en Africa y está ganando interés en Estados Unidos como un ingrediente alternativo para consumidores con alergia al trigo. también se utiliza trigo, maíz, arroz y azúcares pre-procesadas y melazas.
Al agregar un almidón adjunto como el arroz o maíz al macerado aún se generan los mismos tipos de azúcares (mayormente maltosa), ya que las mismas encimas de malta que convierten la cebada malteada convertirán los almidones de los adjuntos. La inquietud acerca del uso de grandes cantidades de malta no de cebada es que los almidones adjuntos generalmente carecen de los nutrientes y precursores de sabor de la cebada malteada, por lo tanto afectando la fermentación y el sabor de la cerveza.

Oxígeno

El oxígeno es un factor crítico para el crecimiento de la levadura y generalmente el factor limitante. La levadura utiliza el oxígeno para la síntesis de esteroles. Y la levadura utiliza los esteroles para mantener las paredes celulares flexibles, lo que es importante para el crecimiento y salud general de la célula.
Antes de la fermentación, la aireación del mosto enfriado es necesario para promover el crecimiento celular. Se considera 8 a 10 ppm de oxígeno como nivel mínimo, pero la cantidad necesaria varía de acuerdo a los requerimientos de cada cepa y otros factores, como la densidad del mosto. Cervezas con alta demanda para la levadura, como lagers o cervezas de densidad elevada, tienden a requerir más oxígeno.
Contrario con lo que muchos cerveceros creen, es posible sobre-oxigenar el mosto cuando se utiliza oxígeno puro. Si provee oxígeno en exceso, puede ocasionar demasiado crecimiento, creando exceso de sub-productos y resultando en características de fermentación no deseadas.

Nutrientes   

Las células de levadura necesitan 100% de sus vitaminas y minerales esenciales (nutrientes) para desarrollar la fermentación correctamente y para trabajar nuevamente al día siguiente, tal como los humanos hacen. 
Un mosto en base a todos cereales malteados es una excelente fuente de nitrógeno, minerales y vitaminas. Éste provee la mayoría de las vitaminas que la levadura necesita para una fermentación correcta, tal como riboflavin, inositol y biotin. La levadura también necesita varios minerales claves, tal como fósforo, sulfuros, cobre, hierro, zinc, potasio, calcio y sodio. A medida que la levadura toma minerales y vitaminas del mosto, empieza a fabricar las encimas necesarias para el crecimiento y fermentación. Podemos mejorar fácilmente la salud y rendimiento de la levadura asegurándonos que tengan los niveles de nutrientes correctos. Si reutiliza levadura, esto es especialmente importante para la continua salud de la misma. Hay en el mercado varios suplementos nutricionales (como servomyces) que facilitan la tarea de asegurarnos que el mosto contenga los minerales y vitaminas correctos para la salud de la levadura.

Control de temperatura

El control de temperatura es esencial para cervezas consistentes de alta calidad. Esto es por lejos mas importante que la diferencia entre un fermentador cilindro-cónico de acero inoxidable y un tarro plástico. Una de las cosas críticas que se debe comprender es la importancia de la temperatura de fermentación en la calidad de la cerveza. Cuando surge un problema, y no está relacionado a contaminaciones, lo primero a observar es la temperatura a través de todas las fases de fermentación, desde el inoculado hasta el acondicionamiento final. Altas o bajas temperaturas afectan la producción de muchos compuestos de sabores no deseados al final de la fermentación. Grandes variaciones no controladas de temperaturas producen resultados pobres, especialmente los tamaños de batch son pequeños. Mientras más chico sea el batch, más rápidamente se verá afectado por cambios en la temperatura ambiente.

Referencias:

1. Chris White & Jamil Zainas, "Yeast - The Practical Guide to Beer Fermentation" (Brewers Association, 2010)
2. Chris Boulton & David Quain, "Brewing Yeast and Fermentation" (Blackwell Science Ltd, 2001)
3. Yeast Propagation and Maintenance: Principles and Practices