Key establishment protocols

Las bebidas alcohólicas se producen a partir de diversas materias primeras, pero principalmente a partir de cereales, frutas y productos azucarados. Entre las bebidas alcohólicas hay bebidas no destiladas, como la cerveza, el vino, la sidra y el sake, y otras obtenidas por destilación como el whisky y el ron, que se obtienen a partir de cereales y melazas fermentadas, y el coñac, que se obtiene por destilación del vino. Otras bebidas destiladas, como el vodka o la ginebra se obtienen a partir de bebidas alcohólicas neutras, obtenidas por destilación de melazas, cereales, patatas o suero láctico fermentado. También se obtienen una gran variedad de vinos de alta graduación mediante la adición de alcohol destilado a vinos normales, con el fin de incrementar su contenido de alcohol, hasta el 15 o 20%, como son los casos del jerez, oporto, o madeira.

Un detalle común muy importante en estas fermentaciones es que en todos los casos se usan levaduras para la conversión de azúcares en etanol.

Elaboración de la cerveza

La cerveza es la bebida alcohólica más consumida en el mundo. España es el tercer productor de cerveza de Europa, con 6000 Ml al año, pero tan solo somos el noveno consumidor mundial.

El proceso de producción de la cerveza es importante como tal, como sistema de producción de la cerveza, pero también porque es la base de todas las bebidas alcohólicas que tengan como base la fermentación a partir de cereales, como el whisky.

1. Materias primas y preparación de la malta. En los granos de cereales los carbohidratos se encuentran en forma de almidón principalmente. Dado que las levaduras utilizadas en la fermentación no tienen amilasas, es necesario hidrolizar este almidón. Este proceso se conoce como malteado. Se trata de una sacarificación, ya que se pasa de almidón a sacarosa. Consiste en hacer germinar los granos de cebada para que produzcan los enzimas necesarios para la transformación de proteínas en aminoácidos y el almidón en azúcares fermentables. En el proceso de malteado, los granos se sumergen en agua a una temperatura entre 10 y 25º C entre 48 – 60 h. Durante este tiempo, los granos se hidratarán, pasando de un 10 – 12% de agua a un 44 – 50%. Una vez remojado el grano, la germinación se hace entre 15 y 21º C, según el tipo de malta. Esto se hace en unos compartimentos especiales, con el suelo perforado, donde se controla la humedad y el flujo de aire. Durante la germinación se producen diferentes enzimas hidrolíticos como

α - y β-amilasas, peptidasas, celulasas,...La β-amilasa ya está presente en el grano, pero en una forma inactiva, que se activará por unión a otras proteínas. Es la encargada de la mayor parte de la degradación del almidón. Una vez alcanzado el grado deseado de

germinación, cuando los granos están blandos, la malta se deseca hasta tener un 6% de humedad aproximadamente, a 65º C primero y después a 80 – 85º C, para reducir la humedad a un 4,5%. Con esto se detienen los procesos de germinación, de crecimiento bacteriano y se favorece la reacción de Maillard, que contribuye a darle a la cerveza su aroma y color característico. El malteado es un proceso limpio, ya que el resultado está esterilizado. En ocasiones puede ser necesario añadir amilasas de origen fúngico. La malta de buena calidad tiene suficiente actividad enzimática como para facilitar la extracción y conversión de mezclas de maceración que contengan hasta el 60 – 70% de cereales, además de la propia malta. Los enzimas microbianos industriales pueden sustituir a la malta como fuente de enzimas para la producción de mosto cervecero, de manera que actualmente se puede obtener una mayor variedad de bebidas alcohólicas procedentes de cereales, ya que no con todos los cereales funcionaba bien el malteado.

2. Maceración y filtración. Durante la maceración, las materias primas se extraen con agua, con lo cual los azúcares y otros nutrientes necesarios para la fermentación, que sean solubles, se extraerán del cereal. Esta fase se hace en condiciones de calentamiento controlado. Puede hacerse de dos maneras.

o Maceración por infusión: el grano se introduce en una cámara de maceración, el fondo de la cual está constituido por una placa filtrante, parcialmente llena de agua caliente, a una temperatura de 65º, para permitir la conversión enzimática y la extracción del mosto. Posteriormente el mosto se separa por filtración, mientras que la parte insoluble se usa para hacer piensos,...

o Maceración por decocción: la harina se macera a unos 50º C inicialmente, pero la temperatura va subiendo. Se transfiere parte de la masa a una caldera, donde hervirá y se devolverá a la masa restante. Una vez macerado, el mosto se separa de la masa agotada por filtración en una tina llamada cámara de clarificación.

La temperatura óptima de las proteasas, amilasas,... de la malta usada dicta las condiciones de maceración. Si al final del proceso de maceración la extracción de azúcares ha sido insuficiente, pueden añadirse harinas más sacarificadas de otro cereal que aporten más amilasas.

El resultado de la maceración se mezcla con lúpulo, que aporta componentes como el pirogalol, taninos, resinas y aceites, que dan la amargura característica de la cerveza y además actúan como estabilizantes.

3. Cocción del mosto. El mosto clarificado mezclado con el lúpulo se cuece durante 60 – 90 minutos, con tal de favorecer:

o La inactivación de los enzimas de la malta

o La esterilización del mosto

o La precipitación de las proteínas y los taninos, que se separan, en la clarificación del mosto.

o La extracción de sustancias amargantes procentes del lúpulo. El lúpulo se pone y se elimina después, pero deja el gusto característico. Si no se pusiese, no tendría el gusto característico, en cuyo caso tendríamos mosto cervecero, que podría servir para muchas cosas.

o La producción de color, aromas, y sabores característicos por la caramelización de los azúcares, la formación de melonoidina y la oxidación de los taninos.

o Destilación de los volátiles.

A continuación se separa el precipitado proteico, el lúpulo agotado y el resto de sólidos, a veces con la ayuda de un agente floculante, en un separador adecuado o mediante la combinación de un tanque de sedimentado y un filtro o centrífuga. Una vez separados los sólidos, el mosto se enfría, mediante un sistema de intercambio de calor, hasta la temperatura inicial de fermentación. Además se airea hasta que la concentración de oxígeno sea entre 5 y 15 mg por litro, para favorecer la formación de ácidos grasos insaturados y esteroles que después no se podrán producir.

4. Fermentación de la cerveza. El mosto se inocula con levaduras, hasta que tiene

aproximadamente 107 _{células por ml o más, si es necesario para incrementar la velocidad de} fermentación. Tradicionalmente la producción de la cerveza inglesa, “ale”, se hacía entre 15º - 22º C, y se usaban levaduras de fermentación alta, Saccharomyces cerevisiae, que subían a la superficie y se podían eliminar en forma de espuma, mientras que la cerveza “lager”, o “pilsen” alemana, se hacía entre 8º y 15º C y con levaduras que sedimentaban al fondo del contenedor, Saccharomyces carlsbergensis, hacia el final del proceso. Con la introducción de los grandes dispositivos fermentadores y el uso de centrífugas, esta tendencia tiende a desaparecer. En las fermentaciones para obtener lager, el recuento inicial de células es de 107 _{células por} mililitro. Se usan levaduras seleccionadas, preparándose un inóculo nuevo para cada fermentación. La temperatura inicial es de unos 10º C. Al cabo de unos 3 días, la población de levaduras se ha incrementado unas 4 – 5 veces. La temperatura tiende a aumentar a lo largo del proceso de fermentación. Puede ser necesario refrigerar cuando se alcanza el máximo. Si la temperatura se mantiene entre 6 y 10º, la fermentación dura unos 10 días, pero si se hace entre 15 y 22º C, se completará en 3 días.

Durante el proceso de fermentación, el pH desciende aproximadamente una unidad, a partir de un valor inicial de 5,2. Contribuye a acidificar el medio el ácido acético que se forma por oxidación del aldehído. Los azúcares fermentables, que suelen constituir entre el 70 y el 80% de los carbohidratos del mosto se convierten totalmente en etanol durante la fermentación. El resto de los carbohidratos suelen ser dextranos nos susceptibles de ser atacados por las amilasas de la malta, debido a los enlaces glucosídicos α(1 6).

En la producción de ale, el pH baja hasta 3,8 y se requieren tan solo de 5 a 7 días.

5. Maduración y acondicionamiento final de la cerveza. La cerveza recién fermentada, la cerveza verde, se somete a diversos tratamientos antes de ser embotellada. La maduración implica una fermentación secundaria por las levaduras residuales que pasan a la cerveza desde el fermentador primario. Durante este proceso se reduce la cantidad de maltotriosa residual, así como aumenta la concentración de algunos esteres. El CO2 es producido por esta fermentación secundaria, o es añadido posteriormente. Normalmente se añade después, pero de hecho depende del lugar. Este dióxido de carbono ayuda a eliminar el oxígeno residual, así como otros volátiles no deseados. En ocasiones se añaden aditivos para clarificar y ajustar el color, sabor y aroma de la bebida, así como para estabilizar la espuma.

Posteriormente la cerveza se almacena a bajas temperaturas, entre 2 y 6º C, durante un período de 4 días a 4 semanas. Después del acondicionamiento, la cerveza contiene células microbianas, precipitados proteicos y sustancias coloidales, que se separan por floculación, centrifugación o filtración. La estabilidad microbiológica se consigue en cervezas y latas por la limpieza del envase y posterior pasteurización del producto a envasar. En barriles se esteriliza el barril y la cerveza por separado, y se envasa en condiciones asépticas.

De hecho es bastante que la cerveza se contamine, porque se calientan las materias primas. Pero pese a esto se puede contaminar en diferentes etapas del proceso:

- Durante el inóculo de la cuba: Al inocular el fermentador primario, el inóculo representa el 10% del volumen del fermentador y después se añade el sustrato. En este caso, si el inóculo está contaminado y te das cuenta a tiempo sólo perderás el inóculo, pudiendo conservar el mosto.

- Después del inóculo: Si ya has inoculado y añadido el mosto, deberás tirar todo el volumen del fermentador, con muchas pérdidas.

- Durante la fermentación: Es difícil que pase, porque las levaduras están en condiciones óptimas.

- Durante el reposo: pueden aparecer bacterias lácticas, que producirán diacetilo,... Esto provocará un olor a mantequilla. Lo que normalmente se hace es diluir la cerveza contaminada con otras, para que no se note el olor.

- Durante el envasado: Para el envasado se usan máquinas envasadoras normales y corrientes que funcionan a alta velocidad, entre 25000 y 30000 botellas a la hora. Es posible que se contamine, pero total, después se pasteurizará, por lo que no tiene sentido preocuparse en exceso. Pese a esto, en verano, con el pico de consumo es posible que se reduzcan los tiempos de pasteurización, con lo que los riesgos están

Las posibles contaminaciones pueden ser:

- Puede tener un aspecto aceitoso o gelatinoso. Se ve a simple vista.

- Puede estar turbia y tener un olor raro. Esto es difícil de ver, porque está fría y tiene espuma. No hay mucho problema, porque las bacterias que provocan esto no suelen ser patógenas. - Olor a mantequilla, debido a las bacterias lácticas

- Acidificación, debida a la presencia de bacterias acéticas, que provocan la oxidación del etanol al ácido acético.

La cerveza se hace por fermentaciones en carga normalmente. Se ha intentado hacer fermentación en continuo, pero la empresa que lo intentó, lo hizo sólo durante un año, y después volvió a la fermentación en cargas. El fermentador en continuo que más tiempo ha estado funcionando han sido 114 días, lo que es un éxito. Después se tiene que esterilizar el fermentador y volver a empezar.

Elaboración del vino

Para muchos su importancia es menor a la de la cerveza, pero España es el primer país del mundo en superficie cultivada de viñas. Tan solo somos el tercer país productor de vino en el mundo, con 30 – 40 millones de hl al año, sobre una producción mundial de 250 a 350 millones. Delante nuestro están Italia y Francia. De hecho entre 1_{/3 y ½ de la producción nacional de viña se destina a la fabricación de alcohol.} España es el noveno consumidor mundial de vino.

En el sentido estricto, el vino es una bebida producida exclusivamente por el zumo fresco de la uva, al fermentar. Pero en Australia y Nueva Zelanda existen algunos productos diferentes.

La calidad del vino depende en gran medida de la calidad de la uva usada. El clima ideal para la producción de uva para hacer vino, que es casi cualquier tipo, es aquel clima que tiene una estación de crecimiento larga, con veranos bastante cálidos para que se produzcan azúcares, pero no tanto para que se produzca una acidificación natural de la viña. El contenido en azúcares de la uva aumenta a medida que madura, alcanzando un 60% en el momento de la cosecha, mientras que la acidez baja. Una diferencia con respecto a la cerveza es que no es necesario ningún proceso de malteado ni similar. Además, se ha de tener en cuenta que la uva negra está pigmentada. Periódicamente se examina la uva, midiéndose el contenido de azúcares y de acidez, buscando el momento adecuado en el que se alcance el balance deseado. Se ha de tener en cuenta que el punto de maduración de la uva destinada a la elaboración de vino es diferente al punto de maduración de la uva para consumo. Si tiene mucha acidez tendrá poco azúcar, de manera que producirá poco alcohol. La uva se paga por los gramos probables de alcohol que producirá, ya que se sabe que 17 gramos de azúcar equivaldrán a 1º de alcohol. Por otro lado, la uva es bastante pobre en nitrógeno y fósforo, de manera que será necesario cuidar bien la viña para que no sea necesario añadir estos nutrientes en la fermentación. Si la uva es pobre en azúcar se añadirá azúcar, pasas o uva parcialmente desecada como suplemento. Por otro lado, la baja concentración de ácido permite el crecimiento bacteriano, lo que puede provocar sabores extraños en el vino, de manera que no puede ser una maduración excesiva. Un bajo contenido de ácido se puede corregir por la adición de ácido tartárico, o otros como SO4—_{o Ca3(PO4)2, aunque algunos países no aprueben estas adiciones. El pH del mosto ha} de ser ácido, menor a 3, de manera que sólo crezcan levaduras, bacterias lácticas o acéticas.

Cuando se consigue el balance de azúcar – ácido deseado se hace la vendimia y la uva se prensa de manera que no se rompan las semillas, que darían un gusto amargo. El rendimiento del zumo es de 625 l por tonelada de uva, aproximadamente. Entonces se hace la vinificación, que es la transformación del zumo en vino. Este proceso es diferente para el vino blanco, para el rosado y para el tinto. Todos son tratados antes de fermentados con SO3-- _{para retardar el crecimiento de bacterias lácticas, acéticas y de} levaduras salvajes.

Diferencias entre la producción de vino y de cerveza

La uva es una fruta atípica, aunque todas las frutas tienen un elevado porcentaje de azúcares libres, en la uva existe una elevada concentración de azúcares en la uva en forma de glucosa directamente. En cambio el grano tiene almidón, por lo que para la cerveza se requiere el malteado y para el vino no. El vino hasta hace poco se hacía con levaduras salvajes que existían de forma natural en la viña. La cerveza siempre se ha inoculado, porque en el proceso anterior a la fermentación se destruyen todos los organismos.

En el vino hasta el 3-4% de alcohol existe una población mixta de levaduras, pero a partir de este punto sólo puede actuar Saccharomyces cerevisiae, mientras que en la cervezas es un cultivo puro, que has inoculado.

La uva o el mosto no se puede cocer o limpiar, llegan tal y como viene del campo y se tritura todo. Todo lo que haya en la uva pasará al vino, de manera que estará más o menos contaminado. Esto es un problema, que se soluciona poniendo bisulfito, si unos 15 días antes de la cosecha hay un tiempo húmero, ya que crecerán hongos, que tomarán nitrógeno y que dificultarán la clarificación del vino. En la uva puede existir déficit de N o P que puede dificultar que la levadura arranque. En ese caso se puede añadir PO4-- _{o NH4NO3 y vitamina B.}

El pH del mosto es más ácido que el del malteado, 3 contra 5.

La cerveza al principio tiene que tener una cierta cantidad de oxígeno para conseguir la masa crítica de la levadura. En el vino no es necesario, porque llega ya suficientemente aireado. La fase aerobia dura entre 2 y 3 días, mientras que la anaerobia unos 8 meses.

Vinificación en negro (Tinto, Rouge)

En la vinificación en negro, lo que se pretende es obtener evolucionado, que pasa por 2 o 3 fermentaciones, que tenga un bouquet alto, derivado de tal madurez, del envejecimiento del producto básicamente, más que de la fermentación. En cambio, en el vino blanco lo que se pretende es conservar el aroma de la uva, por lo que los procesos serán esencialmente diferentes.

El vino negro se obtiene únicamente de la uva negra, mientras que el blanco se puede obtener de ambos tipos de uva. El motivo de

esto es que el color de la uva está en la piel, ya que la pulpa siempre es blanca. En la vinificación en negro se deja que el zumo macere con la piel para que las antocianinas de la piel se solubilicen en él. En cambio en el blanco se evita la extracción del pigmento. Después del prensado, el mosto para hacer negro se encuba y se deja macerar y

fermentar para que se

extraigan los pigmentos. Cuando empieza la fermentación pierde un poco de color, de manera que para que no pierda tanto se puede añadir de nuevo mosto. Cuando tiene el color adecuado se sacas de las cubas, en el proceso de descube. La pasta que ha quedado se prensa y se hacen orujos, que pasarán a la producción de vino a granel o a la destilación para obtener etanol. El mosto acaba de fermentar en una

fermentación alcohólica.

Mas o menos al mismo tiempo, o ligeramente después se produce una fermentación maloláctica. La fermentación maloláctica es llevada a cabo por bacterias lácticas del género Leuconostoc, que usan el ácido málico producido durante la fermentación alcohólica y algunos azúcares residuales, transformándolo en ácido láctico, lo que le da al vino un gusto más suave, típico de vinos de crianza. Como resultado de esto los vinos pierden acidez, aunque el pH no varía, sino que varía el tacto a la boca. También se pierde aspereza y adquiere un gusto añejo, adquiriendo un ligero efecto efervescente. Las bacterias lácticas suelen quedar de manera residual, pero si no quedan, pues se añaden.

En nuestro clima la fermentación alcohólica y la maloláctica se hacen casi a la vez, pero en climas más fríos la fermentación se detiene en invierno, debido a que la temperatura es muy baja como para que