Conceptos basicos II - Factores que afectan la fermentacion

Se sabe que el perfil de sabor se basa en el tipo de levadura y como se desarrola durante la fermentación. La composición del mosto y las condiciones de proceso que afectan el rendimiento de la levadura en fermentación también afectará la calidad. Estos factores se interrelacionan tan de cerca, que a menudo resulta difícil destacar claramente la influencia que un solo factor ejerce sobre la calidad del producto o sobre el desarrollo de la fermentación. Intentar modificar un parámetro del proceso para influir en un resultado casi siempre causa otros resultados, alguno los cuales puede no ser el deseado.

                                                                         La levadura

La levadura es la gran protagonista de este proceso y la industria ha seleccionado y clasificado durante siglos sus cepas de manera que pudieran adaptarse al proceso de elaboración, logrando una gran variedad de las mismas.
Por si sola, la levadura, es uno de los mayores contribuyentes de sabor y nosotros debemos tener en cuenta el perfil producido por cada cepa (compuestos de azufre, ésteres, alcoholes de fusel, etc..) a la hora de elegir. En esta elección entrarán en juego también, otras características de la cepa consideradas importantes: la importancia relativa de los requerimientos de oxígeno, métodos de cultivo, límites de atenuación, tasa de fermentación, entre otras. Otra cosa que se debe tener en cuenta es que cada cepa de levadura se puede desempeñar de forma diferente bajo un determinado conjunto de condiciones de fermentación.

La levadura debe ser manejada cuidadosamente porque su condición en el momento de la inoculación ha demostrado influir de formas notable en la fermentación. Por ejemplo, la levadura almacenada bajo condiciones extremas no puede responder normalmente, debido a que reduce su glucógeno en respuesta al estrés. También, una mala aireación, deficiencias de zinc, o residuos de fermentaciones anteriores pueden causar un retraso excesivo en fase lag o bien atenuaciones incompletas.
Otra característica importante de la cepa es la floculación. La levadura ideal debería decantar tan rápidamente como el mosto alcance el límite de atenuación pero en la práctica no es así. Una cepa de floculación lenta dejará demasiada levadura en suspensión al final de la fermentación y hará más difícil la separación de la cerveza.
Si se planea una fermentación secundaria, sería deseable el uso de una cepa de floculación más lenta, que pueda dejar un mayor número de las células en suspensión al momento de transferir.


                                             Inoculación y crecimiento de la levadura


La cantidad de levadura con la que se inocula influye directamente en la tasa de fermentación, que depende de la temperatura y la población celular. Más células utilizando azúcares a un ritmo constante resultan en un aumento general en la velocidad de utilización de los hidratos de carbono. Una mayor masa en la inoculación produce fases “lag” más cortas, mayores tasas de fermentación y tiempos más cortos para alcanzar la máxima atenuación.
Se sabe que en un mosto rico en nutrientes, el crecimiento de la levadura está limitado sólo por el oxígeno, por lo que se podría decir que bajo condiciones fijas de oxígeno disuelto en el mosto, la población celular crecerá hasta que éste se agote, no dependiendo, casi, de la concentración de levadura inicial. Pero si se comparan los resultados obtenidos con diferentes volúmenes de inoculación, se observará que los starter mayores conducen a un menor número de duplicaciones de la célula, entonces, en algún punto, el crecimiento de la levadura depende del volumen del inóculo.

En inóculos demasiado pobres, la cantidad de oxígeno que se utiliza para generar los esteroles necesarios para la formación de nuevas células será menor, ocasionando así una reducción del crecimiento general.
Un crecimiento celular insuficiente conducirá a fermentaciones más lentas y tal vez incompletas además de posibilitar altas concentraciones de SO2 (dióxido de azufre).
La variación de otros factores en el mosto, tales como esteroles o zinc, puede producir variaciones en el crecimiento celular y en la tasa de fermentación, aun con starters y oxígeno disuelto óptimos.
Patrones de crecimiento de levaduras diferentes influirán en el sabor cambiando las proporciones de compuestos volátiles de sabor. Por esta razón, el crecimiento consistente de células en cada fermentación debe ser un objetivo primordial


                                                                            Temperatura


La temperatura afecta decisivamente a la levadura e influye directamente en la velocidad de fermentación, cuanta más alta sea, mas rápida será la fermentación y si es demasiado baja las levaduras se inactivarían y la fermentación se vería interrumpida. Las altas temperaturas favorecen la formación de alcoholes superiores (de mayor peso molecular), conocidos como fúseles y que aportan aromas y gustos vinosos. Muchos de estos alcoholes se convierten luego en ésteres durante la segunda fermentación, llegando a dominar el perfil de la cerveza terminada.

Un claro ejemplo de esto es la presencia muy notoria de aroma y gusto a banana en la cerveza.

Un nivel muy alto de diacetil (el encargado de producir sabores mantecosos)  puede ser producto, también, de las altas temperatura en la fermentación. Muchas veces se inocula a una temperatura más alta que la recomendada y al enfriarse lentamente el mosto, cuando se lo intenta llevar a la temperatura indicada, se produce diacetil en cantidades que la levadura no podrá reabsorber en pasos posteriores quedando presentes.
La actividad celular inicial produce una reacción exógena, es decir genera calor. La temperatura dentro del fermentador puede ascender hasta 5 ºC más que la del ambiente que lo rodea. Por tal motivo el exceso de calor debe ser eliminado enfriando el fermentador y mantener así la temperatura dentro de los límites deseados.

Estos límites dependerán fundamentalmente de la cepa que se esté utilizando y de los perfiles de sabor y aroma que se busquen. Por ejemplo, las temperaturas a las que normalmente se fermentan las cervezas de tipo Ale harán que la levadura produzca ésteres y otros subproductos muchas veces buscados ( en su justa medida) en este tipo de cervezas. En cambio, en las Lagers una temperatura mayor a la recomendada para estas cervezas, acortará el proceso de fermentación pero los subproductos producidos, en este caso, no son deseables...
 Apliquese lo mismo a el Hidromiel y las diferentes variedades que se quieran lograr.


                                                                                 Oxígeno


La concentración de oxígeno disuelto en el mosto influirá en la multiplicación celular ya que la levadura requiere de éste componente para producir compuestos esenciales para la formación de nuevas células, tarea que requiere una gran cantidad de energía que obtiene más eficientemente cuando el proceso se realiza de forma aeróbica. Por lo tanto una cantidad adecuada de oxígeno en el mosto disminuye el tiempo de adaptación y aumenta la tasa de crecimiento de la levadura asegurando una buena fermentación.
Cuanto mayor sea la tasa de crecimiento, más vigorosa será la fermentación inicial debido a la vitalidad de las células nuevas.Si la cantidad de oxígeno disuelta en el mosto es pobre, al momento de la adición de levadura, se tiende a producir una cantidad de ésteres mayor, la levadura perderá viabilidad y la fermentación será lenta o incompleta.
Por lo general, la saturación del mosto con aire le proporciona el suficiente oxígeno para el crecimiento correcto de la levadura. Sin embargo, un control exacto del oxígeno disuelto en el mosto es esencial para obtener un crecimiento uniforme en cada fermentación y lograr así compuestos de aroma y sabor constantes.



                                                                Geometría del Fermentador


El CO2 producido durante la fermentación provoca corrientes que mezclan el mosto más homogéneamente y mantienen en suspensión las células de levadura, facilitando el contacto de éstas con los nutrientes del mosto. Aquí, la geometría del fermentador desempeña un papel importante, fundamentalmente por la cabeza hidrostática (columna líquida) que forma el mosto en su interior. Cuanto más pesada sea esta columna más presión habrá en el parte inferior del tanque y por lo tanto será más difícil la liberación del CO2 en forma de burbujas. Las corrientes que se forman en dicha liberación tienden a subir a la superficie por el centro del fermentador haciendo que el mosto de los bordes descienda por los laterales.
Las fermentación será distinta si se realiza en tanques horizontales o verticales, diferenciándose en el resultado de la agitación natural producida por corrientes de convección y por las burbujas de CO2, y en la cantidad de CO2 disuelto en el mosto. Conforme aumenta la proporción altura y diámetro del fermentador, lo hace también la agitación natural y la tasa de fermentación mientras que altas concentraciones de CO2 disminuyen el crecimiento de la levadura y la producción de sabor.
Otra diferencia significativa entre ambos tipos de fermentadores son los procedimientos de recolección de levadura que a diferencia de los tanques verticales, los horizontales generalmente requieren la extracción manual de la levadura.




                                                                              El PH


Para su óptima multiplicación, la levadura necesita un mosto con un PH entre 5,1 y 5,5. El pH medio de la miel es 3,9 (con una gama típica de 3,4 a 6,1) a tener en cuenta este dato.
Como consecuencia del metabolismo celular de la levadura, el pH desciende durante los primeros días de fermentación, fundamentalmente por la producción de ácidos orgánicos, a la vez que se consumen aminoácidos básicos y fosfatos primarios . El pH mínimo alcanzado durante la fermentación depende del pH del mosto elaborado y del crecimiento de levadura.



                                                                          Interrelaciones


Todos los factores anteriores están interrelacionados, y parte del arte es encontrar la combinación adecuada de condiciones de proceso que produzcan el producto óptimo. El cambio de un proceso a veces puede ser compensado por un cambio en otro. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el perfil de sabor se verá afectado.



    Handbook of Brewing - James H. Munroe
    Tecnología para Cerveceros y Malteros - Kunze
    Manual Práctico del Cervecero - Broris de Mesones
    How to brew - Palmer