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PROGRAMA DE SERVICIOS AGRCOLAS PROVINCIALES (PROSAP) PROGRAMA DE GESTIN DE LA CALIDAD Y DIFERENCIACIN DE ALIMENTOS (PROCAL II)

Desarrollo De Nuevos Productos

BEBIDA FERMENTADA A BASE DE SORGO

Ing. Fausto Vicente

Buenos Aires, Diciembre 2013

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INDICE

1. Origen y evolucin de las fermentaciones de cereales. ........................................... 3

2. Introduccin de la cerveza en Argentina ................................................................. 3

3. Propiedades funcionales del producto ..................................................................... 4

4. Caractersticas que identifican a la bebida fermentada de sorgo blanco. ............... 4

5. Aspectos legales ........................................................................................................ 5

5.1. Leyes vigentes para celiacos .............................................................................. 5

6. Materias Primas ....................................................................................................... 6

6.1. Sorgo blanco normal o dorado .......................................................................... 6

6.1.1. Composicin del sorgo ............................................................................... 6

6.1.2. Proceso de malteado del sorgo .................................................................. 6

6.2. Agua ................................................................................................................... 7

6.3. Lpulo ................................................................................................................ 7

6.4. Levaduras ........................................................................................................... 7

6.5. Enzimas .............................................................................................................. 7

6.6. Carrageninas ...................................................................................................... 8

7. Formulacin .............................................................................................................. 8

8. Proceso productivo ................................................................................................... 8

9. Costos directos .......................................................................................................... 9

10. Bibliografa ................................................................................................................ 9

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1. Origen y evolucin de las fermentaciones de cereales. La cerveza y las bebidas fermentadas de cereales son los productos ms

antiguos de la civilizacin, algunos historiadores creen que estas bebidas se remontan a 8.000 aos a. C. y otros sostienen que hay datos ms seguros 6.000 aos antes de Cristo.

Estas conclusiones se sacaron en 1981 cuando se encontr una piedra tallada en la regin de babilonia que describa una bebida con caractersticas similares a la cerveza. Otra tabla de barro de origen sumerio de 4.000 aos antes de Cristo, encontrada en el actual territorio sirio, muestra una mujer con dos copas y una inscripcin que deca: Bebe la cerveza con el corazn del len.

No se puede identificar o determinar los primeros productores de los cereales fermentados o sealar una zona o un pueblo responsable de las primeras producciones, podemos decir que bebidas elaboradas a base de granos y/o frutos existan en la antigua Mesopotamia, frica, Lejano Oriente y Amrica.

Las primeras bebidas fermentadas se elaboraban con los cereales disponibles en cada regin, as en la Mesopotamia usaban trigo y mijo, en frica sorgo (hoy se produce una bebida fermentada de sorgo que se consume durante la fermentacin), en China y Japn de arroz y en Amrica de maz (Chicha). Durante el descubrimiento de Amrica la cebada fermentada paso a ser un ingrediente importante de la alimentacin en Europa y Amrica.

Hasta el siglo XV los ingredientes principales de la cerveza eran cebada malteada, agua y levaduras, con agregados de romero y tomillo para evitar la descomposicin y mejorar el sabor. En este siglo los mercaderes de Flandes y los holandeses introdujeron el lpulo en su composicin, lo cual daba sabor amargo. En la edad media los monjes europeos refinaron el proceso de produccin de cerveza con malta y el agregado de lpulo por su sabor amargo y las propiedades conservantes del mismo.

En 1516 las autoridades bvaras, crearon las leyes de pureza de la cerveza, las materias primas aptas eran cebada malteada, agua y lpulo, solamente faltaba la levadura. En 1680 el cientfico holands Antn Van Leeuwenhoek observa las levaduras en el microscopio. Luis Pasteur hizo posible el control de la transformacin de azucares en alcohol. Hasta la identificacin del proceso fermentativo los productores dependan de las levaduras naturales que estaban en las barricas y/o las aportadas por las materias primas. 2. Introduccin de la cerveza en Argentina El consumo y produccin de cerveza en Argentina tiene alrededor de dos siglos y medio. Las primeras cerveceras surgieron a fines del siglo XVIII introducidas por inmigrantes europeos. Al principio las materias primas y levaduras se importaban. La industria cervecera Argentina tuvo un importante desarrollo a fines del siglo XIX y comienzos del siglo XX. En los ltimos treinta aos se instalaron distintas empresas multinacionales, produciendo un aumento de capacidad instalada. Adems del aumento de capacidad productiva, en los ltimos 20 aos, aumento el nmero de cerveceros artesanales, los cuales podran producir cerveza a base de sorgo blanco, para ocupar las necesidades del mercado.

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3. Propiedades funcionales del producto La bebida fermentada a base sorgo blanco contiene algunos componentes que son de importancia para ciertas funciones biolgicas de nuestro organismo:

Vitaminas: contiene vitaminas del grupo B, tiamina, riboflavina, cido pantotnico, piridoxina, biotina, cianocobalamina y niacina. Tambin contiene mesoinositol y cido flico. Estos compuestos provienen del sorgo malteado. Las vitaminas ayudan a regular el metabolismo teniendo efecto sobre msculos, nervios y glndulas.

cido flico: es fundamental para el mantenimiento de la vida celular, para el crecimiento y formacin de nuevos tejidos. Regula la homocisteina, factor de riesgo de enfermedades cardiovasculares.

Polifenoles: antioxidantes naturales, participan en la proteccin contra enfermedades cardiovasculares y en reduccin de los fenmenos oxidativos.

Fibra: la fibra soluble contenida en la bebida fermentada de sorgo evita el transito lento y contribuye a disminuir la hipercolesterolemia.

Maltodextrinas: carbohidratos complejos de absorcin lenta, utilizados como fuente de energa.

4. Caractersticas que identifican a la bebida fermentada de sorgo blanco.

Color: es determinado por el color del sorgo malteado, el cual se transmitir a la bebida fermentada. El sorgo malteado despus de la etapa de secado, puede obtenerse sorgo malteado claro, dorado chocolate.

Turbidez: la bebida fermentada de sorgo debe ser transparente y brillante, la turbidez puede estar causada tanto por los materiales utilizados, como deficiencias en el proceso de produccin. Un filtrado ineficiente del mosto despus de macerar puede generar turbidez por partculas en suspensin. Se debe recircular el mosto hasta obtener un filtrado cristalino. Durante la ebullicin (agregado de lpulo) por periodos muy cortos produce turbidez debido a que no precipitan las protenas. El crecimiento de levaduras naturales y el crecimiento de bacterias lcticas son causas de turbidez.

Retencin de espuma: alto contenido de protenas favorece la retencin de espuma en el producto final.

Carbonatacin: la espuma caracterstica al servir la bebida fermentada se debe al desprendimiento de anhdrido carbnico, retenido por dextrinas y protenas.

Cuerpo: el cuerpo de la bebida fermentada est dada por la cantidad de dextrinas, las cuales son controladas en el proceso propuesto por la porcin de

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sorgo tratado con alfa amilasa sin agregado de glucoamilasa al sorgo no malteado.

Sabor dulce: el sabor dulce se debe a las dextrinas, las cuales se regulan con la cantidad de sorgo que se trata solamente con alfa amilasa. Adems la variable elegida de todas las probadas, se usa una levadura de alta resistencia al alcohol. Aunque se usen mostos de alta densidad y contenido de azcar, estas sern fermentadas.

Sabor amargo: el sabor amargo de esta bebida fermentada de sorgo proviene de la cantidad, calidad y especie de lpulo utilizado durante la ebullicin del mosto filtrado. Los alfa cidos del lpulo durante la ebullicin de mosto se isomerizan, siendo estos productos los responsables del sabor amargo.

Grado alcohlico: la cantidad y tipos de alcoholes producidos dependen de los azucares fermentables del mosto, la cepa de levadura usada y la temperatura de fermentacin. Los azcares fermentables sern controlados por cantidad de sorgo malteado, tiempo y temperatura de la accin de la glucoamilasa en esta porcin de sorgo. Adems se usa una levadura de vinos a una temperatura de fermentacin de 20C.

Aspectos nutricionales: valor energtico cada 100 mililitros de cerveza de sorgo aporta aproximadamente 47,5 Kcal aportados por el contenido de alcohol y su extracto seco residual ,formado principalmente por hidratos de carbono y protenas. Este producto aporta la mayora de los minerales y vitaminas del grupo B riboflavina, piridoxina, niacina y cido flico. Tiene un bajo contenido en sodio, protenas y calcio. La presencia de fibras solubles, facilita el trnsito intestinal y debido a la relacin potasio/sodio le confiere un efecto diurtico.

5. Aspectos legales En el ao 1969, por ley 18.284 se sanciona la vigencia del Cdigo Alimentario Argentino en todo el pas. El mismo contiene todas las normas que deben observarse en higiene y sanidad, bromatologa e identificacin comercial que rige para alimentos de todo el territorio nacional. La referencia es el Codex Alimentarius. Segn el Cdigo Alimentario Argentino define como cerveza a la bebida fermentada por levadura cervecera, del mosto de cebada malteada o extracto de malta, sometido previamente a un proceso de coccin, con agregado de lpulo. Una parte de la cebada malteada o extracto de malta podr ser substituido por adjuntos cerveceros. Los adjuntos cerveceros son carbohidratos o cereales agregados. Como la bebida fermentada de sorgo blanco normal o dorado, no contiene malta o extracto de malta, no es posible denominarla cerveza.

5.1. Leyes vigentes para celiacos Ley 24.827 modificada por 24.953, determinan el nivel mximo de gluten que pueden contener los alimentos. Los alimentos deben ser publicados en un listado de alimentos aptos para celiacos de A.C.E.L.A.

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Los organismos que autorizan la aparicin de los alimentos en el listado y realizan los anlisis son el Instituto Nacional de Alimentos (INAL) y el Laboratorio Central del Ministerio de Salud de la provincia de Buenos Aires. Debe tener el smbolo SIN T.A.C.C. autorizado por A.N.M.A.T., A.C.E.L.A. Argentina y A.C.A. Para elaborar productos alimenticios para uso Humano se debe tener en cuenta:

Reglamento de edificacin, Cdigo urbano, ley de higiene y Seguridad en el trabajo.

Cdigo bromatolgico, Cdigo Alimentario Argentino, ordenanzas y reglamentaciones sobre alimentos (ley nacional 18.284)

Registro Nacional de Establecimientos R.N.E.

Registro Nacional de Producto R.N.P. 6. Materias Primas

6.1. Sorgo blanco normal o dorado El sorgo (sorghum bicolor L Moench) en trminos de produccin mundial es la quinta gramnea despus del trigo, arroz, maz y avena. Es un cultivo que tiene alta tolerancia a la sequa. Se adapta a zonas tropicales y subtropicales. Tiene las mismas aplicaciones que el maz, o sea panificados, cereales para el desayuno, adjunto en la produccin de cerveza, bioetanol, jarabes de glucosa o fructuosa.

6.1.1. Composicin del sorgo

Almidn: el contenido medio de almidn es del 64,00% siendo la temperatura de gelatinizacin entre 68 /78C. La relacin de amilosa y amilopectina es de 20/80 respectivamente. Contiene pequeas cantidades de mono, disacridos y oligosacridos.

Protenas: comparado con otros cereales, el contenido proteico es menor y est entre 8-12%, siendo deficiente en lisina, no posee gluten.

Lpidos: tiene un bajo contenido de lpidos 3,7%, los cidos grasos que aporta son poliinsaturados.

Vitaminas: contiene vitaminas del grupo B, en especial niacina.

Minerales: contiene zinc, calcio, magnesio, sodio y potasio. Mayor concentracin zinc.

6.1.2. Proceso de malteado del sorgo Las variedades ms difundidas de sorgo para maltear son: rojo, blanco normal, blanco ceroso etc. Optamos por el sorgo blanco normal. A pesar del uso de enzimas optamos por el sorgo con mejor poder diastsico (paquete enzimtico) y menor contenidos de taninos en la cascara.

Clasificacin y limpieza de los granos. Para tener una germinacin pareja los granos deben ser de tamaos similares.

Remojo de los granos hasta que la humedad de los mismos este entre 42/45% a una temperatura de 20/25C. durante 24 a 30 horas.

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Mantener las condiciones de humedad y aireacin por 3 4 das hasta obtener una buena germinacin. La temperatura debe estar entre 20/25C. Sorgos con alta carga de hongos debe agregarse un fungicida soluble, ejemplo cido propinico.

Secar los granos de sorgo de 40% de humedad a valores de 8/4%. Proceso que se debe hacer a temperaturas entre 70/75C. Malta de sorgo base.

Para desarrollar sabores y colores a la malta de sorgo seca se debe calentar a temperaturas entre 80/120C por tiempos de 15 a 60 minutos.

6.2. Agua Es el componente que lleva la mayor proporcin un 90% en el producto terminado. Se debe tener disponible de agua que cumpla con las siguientes caractersticas.

Componente Mximo

Nitritos 0 mg/l

Nitratos 20 mg/l

Sulfatos 100 mg l

Hierro 0,1 mg/l

Manganeso 0,05 mg/l

Dureza total 180 mg/l

Silicatos 50 mg/l

Arsnico 0,02 mg/l

pH 6,8 7,5

6.3. Lpulo Para la elaboracin de la cerveza o esta bebida fermentada se usan las flores femeninas de lpulo (Humulus Lupulus). Existen diferentes presentaciones pellets, flores y extracto. Los principios activos que aportan el lpulo:

Sabores amargos aportados por los alfa cidos.

Aceites esenciales dan sabor y aroma.

Taninos, contribuyen a la conservacin.

6.4. Levaduras Las levaduras usadas en la produccin de bebidas alcohlicas son de la divisin de ascomicetes, son unicelulares y mayoritariamente se reproducen por gemacin. La levadura usada en las fermentaciones con sorgo fue Saccharomyces cerivisae bayanus. Las levaduras metabolizan los azucares produciendo etanol, anhdrido carbnico, y subproductos (glicerina, alcoholes de alto peso molecular, etc.).

6.5. Enzimas

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Estas enzimas son de produccin nacional, de origen bacteriano la alfa amilasa la cual transforma los almidones en dextrinas y la glucoamilasa de origen fngico, que hidroliza las dextrinas en glucosa.

6.6. Carrageninas Son hidrocoloides que se extraen de diversos tipos de algas marinas, como Gigartina, Eucheuma, Hypnea, el tipo de hidrocoloide que se usa es Kappa. Las carrageninas se agregan 15 minutos antes de terminar el proceso de hervido del mosto filtrado, con el objetivo de precipitar los coloides de protenas.

7. Formulacin

Concepto Kg/litro

Sorgo malteado 0,125 Sorgo sin maltear 0,125

Agua 1,000 Lpulo 0,001358

Alfa amilasa 0,0003 Glucoamilasa 0,00015

Levadura 0,000485 Carrageninas 0,00014

Ajustes de pH con cido lctico o soda caustica diluida.

8. Proceso productivo

Produccin de azucares fermentescibles Colocar el sorgo malteado previamente molido grueso, en la mitad del agua de la formula, ajustar el pH a 5.8/6,0; agregar la mitad la enzima alfa amilasa, calentar hasta ebullicin por 15 minutos o hasta almidn negativo (verificacin con el ensayo yodo/yoduro).

Produccin de glucosa Enfriar el mosto de la etapa anterior a 60/65C, ajustar el pH a 4,8/5,2, agregar el total de la glucoamilasa y mantener a 60/65C por 24 horas. La concentracin de glucosa debe estar alrededor del 7% para obtener un 4% v/v de alcohol.

Produccin de dextrinas Cuando el proceso anterior cumpla 24 horas comenzar con la produccin de dextrinas. Colocar el sorgo sin maltear previamente molido en el agua remanente, ajustar el pH a 5,8/6,0, agregar la mitad de la alfa amilasa, calentar hasta ebullicin por 15 minutos o almidn negativo.

Preparacin del mosto

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Unir las dos porciones (produccin de glucosa y dextrinas) calentar a ebullicin y filtrar, lavar con agua caliente hasta completar el volumen inicial. El calentamiento hasta ebullicin elimina la glucoamilasa.

Agregado de lpulo y carrageninas Calentar a ebullicin el mosto filtrado agregar tres cuartas partes del lpulo (sabor amargo) y 15 minutos antes de terminar la hora de calentamiento agregar la carragenina y lo que resta de lpulo.

Whirpool Despus de la hora de ebullicin agitar para que se forme el whirpool, precipitando las protenas, transferir al fermentador enfriando a 20C por medio de un enfriador de placas (el fermentador y enfriador deben estar sanitizados).

Inocular con un cultivo de levadura fresco de tal manera de que el mosto reciba diez mil clulas por mililitro de mosto. Mantener la temperatura de fermentador por debajo de los 20C durante una semana.

Enfriar a 10C y mantener a esta temperatura por una semana.

Separar las levaduras, embotellar y gasificar.

9. Costos directos

Concepto Kg/litro $/Kg Costo/litro

Malta de sorgo* 1,0 7,400 0,925 Sorgo sin maltear 3,0 1,260 0,157

Agua** 1,0 0,042 0,168 Lpulo 1,0 166,194 0,226

Alfa amilasa 0,00014 252,000 0,075 Glucoamilasa 0,000485 280,000 0,042

Levadura 0,125 872,000 0,423 Carrageninas 0,0003 415,170 0,058

Envase 0,001358 1,953 1,953 Tapa 4,000 0,126 0,126

Etiqueta 0,125 0,050 0,150 Cajn*** 0,00015 3,500 3,500

Total Costos Directos $ 7,803 *Se puede reducir el precio de compra, si se produce en la planta de produccin de cerveza de sorgo, reduciendo el peligro de contaminacin con el gluten de la cebada. ** Incluye agua de lavado y enfriamiento. *** Cajones de 12 botellas, no se incluye retorno de los mismos. **** De los costos directos falta anhdrido carbnico, que aportara 2 o 3 centavos.

10. Bibliografa

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Cerveceros artesanales Argentinos, pgina web: http://www.cervezadeargentina.com.ar

Cerveza y salud, IV Simposio Internacional de la cerveza pgina web: http://www.cervezaysalud.com.es

Tabla de Composicin Qumica de Alimentos del Centro de Endocrinologa Experimental y Aplicada, CENEXA, La Plata, 1995.

Tecnologa para cerveceros y malteros, Wolfgang Kunze, 1 Edicin, Alemania, 2006.

Mejores Tcnicas Disponibles de la Industria Cervecera, Instituto Tecnolgico Agroalimentario de Espaa, 1996.

Microbiologa Industrial: Microorganismos de inters industrial, Carballo F. Editorial Acribia, 2000.

Elaboracin de cerveza: Microbiologa, bioqumica y Tecnologa, Homsey I.S. Editorial Acribia, 2003.

Biotecnologa de la cerveza y la malta, Hough, J.S. Editorial Acribia, 1991.

Manual de variedades de lpulo, Hopunion LLC.

Bebidas: Tecnologa qumica y microbiologa, Sutherland, JP, Editorial Acribia, 1990.