PROCESO INDUSTRIAL DE ELABORACIÓN DE CERVEZA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

SANTA

E.A.P: Biotecnología

Biotecnologia

industrial

Integrantes:• Becerra Sánchez Aarón• Fabian Poma Yenny• Moreno Cisneros Karen• Paredes Narváez Teófilo• Polo Cabrera Estefani• Uriarte Rodríguez Junior• Zúñiga Lecca Tsuyoshi

INTRODUCCIÓNLa cerveza es una bebida alcohólica, no destilada, de sabor amargo que se fabrica con granos de cebada germinados u otros cereales cuyo almidón es fermentado en agua con levadura y frecuentemente aromatizado con lúpulo, entre otras plantas.

De ella se conocen múltiples variantes con una amplia gama de matices debidos a las diferentes formas de elaboración y a los ingredientes utilizados. Generalmente presenta un color ambarino con tonos que van del amarillo oro al negro pasando por los marrones rojizos. Se la considera «gaseosa» y suele estar coronada de una espuma más o menos persistente. Su aspecto puede ser cristalino o turbio. Su graduación alcohólica puede alcanzar hasta cerca de los 30 % vol., aunque principalmente se encuentra entre los 3 % y los 9 % vol.

INGREDIENTES DE LA CERVEZA Malta: El malteado es un proceso aplicado a los granos de cereal, en el que

dichos granos se hacen germinar sumergiéndolos en agua para luego secarlos rápidamente mediante aire caliente (tostado).

Agua: Entre el 85 y 92% de la cerveza es agua. Aparte de las características bacteriológicas y minerales de potabilidad, cada tipo o estilo de cerveza requerirá una calidad diferente de agua. Algunas requieren de agua de baja mineralización, otras necesitan aguas duras con mucha cal.

Lúpulo: Actualmente, en la elaboración occidental de la cerveza, el aditivo principal que se utiliza para hacer de contrapeso (de equilibrante si se prefiere) al dulzor de la malta es el lúpulo .

Levadura: La mayoría de los estilos de cerveza se hacen usando una de las dos especies unicelulares de microorganismos del tipo Saccharomyces comúnmente llamados levaduras.

Adjuntos: Se les llama adjuntos a cereales cuyas propiedades complementan a la malta y ayudan a la brillantez y estabilidad coloidal de la cerveza.

La cerveza puede considerarse una bebida alimento, natural y saludable. No contiene grasas y aporta vitaminas del grupo B, que son importantes para un equilibrio nervioso adecuado, como la riboflavina (B2) que facilita la digestión, piridoxina (B6), niacina, folatos y ácido fólico, y tiamina (B1) que actúa sobre el metabolismo de los glúcidos.

La cerveza es una bebida refrescante, tónica y rica en extractos naturales que la convierte en un buen aperitivo porque estimula las papilas gustativas y abre el apetito.

La cerveza cumple todos los requisitos higiénicos, debido a que no es posible que en ella se desarrollen microrganismos patógenos. La presencia de alcohol, de sustancias amargas y de componentes fenólicos tiene un efecto beneficioso.

IMPORTANCIA DE LA CERVEZA

Se define como levadura a cualquiera de los diversos organismos eucariotas, clasificados como hongos microscópicos unicelulares, que son importantes por su capacidad para realizar la descomposición mediante fermentación de diversos cuerpos orgánicos, principalmente los azúcares o hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias como el alcohol y CO2.

Es la primera célula eucariota en la que se ha intentado expresar proteínas recombinantes, debido a que es de fácil uso industrial: es barata, cultivarla es sencillo y se duplica cada 90 minutos en condiciones nutritivas favorables.

Aunque en algunos textos de botánica se considera que las levaduras solo pertenecen a la clase Ascomycota, desde una perspectiva microbiológica se ha denominado levadura a todos los hongos con predominio de una fase unicelular en su ciclo de vida, incluyendo a los hongos basidiomicetes.

Dentro de la clase Ascomycota está el género Saccharomyces, el cual incluye muchos tipos diferentes de levaduras y forma parte del reino de los hongos; la especie más conocida es Saccharomyces Cerevisiae donde es mayormente usado para vino, pan y cerveza; la especie Saccharomyces Carlsbergensis; entre otros miembros de este género son: S. bayanus, utilizado para la producción de vino y S. boulardii, usado en medicina. Más recientemente, se ha demostrado que el S. boulardii es una subespecie del S. cerevisiae.

LEVADURA

La levadura de cerveza conocida también como Saccharomyces cerevisiae es un hongo unicelular, un tipo de levadura utilizado industrialmente en la fabricación de pan, cerveza y vino. En su ciclo de vida alternan dos formas, una haploide y otra diploide. Ambas formas se reproducen de forma asexual por gemación. En condiciones muy determinadas la forma diploide es capaz de reproducirse sexualmente. En estos casos se produce la meiosis en la célula formándose un asca que contiene cuatro ascosporas haploides.

Saccharomyces Cerevisiae

La levadura Saccharomyces Carlsbergensis, conocida también como Saccharomyces Pastorianus; es un producto de la elaboración de cerveza descubierto y empleado por la gran industria danesa de cerveza denominada Carlsberg, hoy en día se emplea esta levadura en la investigación de ciertos procesos de la Glucólisis. Saccharomyces Carlsbergensis es un híbrido de Saccharomyces Bayanus y Saccharomyces Cerevisiae, esto no es sorprendente ya que existe un grado de similitud entre el fenotipo y el genotipo de ambas especies. Sin embargo están creciendo las evidencias que indican que S. Carlsbergensis ha heredado la mayoría del material genético de S. Bayanus. De hecho el ADN mitocondrial y ADN ribosómico de S. Carlsbergensis parece derivar de S. Bayanus en vez de S. Cerevisiae.

Saccharomyces Carlsbergensis

Baja fermentación(Tipo Ale) Alta fermentación(Tipo Lager)

EXISTEN EN LA ELABORACIÓN DE LA CERVEZA DOS TIPOS FUNDAMENTALES DE FERMENTACIÓN ETÍLICA:

• Saccharomyces carlsbergensis.• Se producen a temperaturas

relativamente bajas 4–9°C.• Se hunden en la parte inferior de

la cuba.• Generalmente de color rubio. • Algunas cervezas típicas de esta

categoría son las alemanas: Kölsch, la Weizenbier etc.

• Saccharomyces cerevisiae.• Se producen a temperaturas

relativamente altas 15–20°C.• Estas levaduras tienden a flotar• Suele ser de color pálido.• Pertenecen a este tipo de estilos

como Pilsen, Bockbier y la Doppelbock (doble Bock) entre otros.

Materias Primas:

Los elementos básicos

El lúpulo, La malta, La levadura El agua.

PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA CERVEZA

Preparación de la malta: Tiene como objetivo obtener un polvo rico en enzimas. Para hacer esto, el grano de cebada tiene que ser puesto a germinar a una temperatura de 10 a 16 ºC, una humedad de 42 a 46 % y un tiempo de 60 horas.

Producción del mosto: La malta ya molida se mezcla con agua, la mezcla se calienta gradualmente hasta una temperatura de 48ºC por aproximadamente 20 minutos, en la que se activan principalmente las proteasas, las β-glucanasas y la β-amilasa. Se continúa el calentamiento progresivo por etapas a temperaturas de 60ºC por 30 minutos y posteriormente a 72ºC por 30 minutos más, estas temperaturas corresponden a las temperaturas de activación de las amilasas. La solución se filtra y al líquido obtenido se le añade el lúpulo. Finalmente la solución se somete a ebullición por una hora para obtener el mosto.

Fermentación:En la elaboración industrial de cerveza se emplean dos clases diferentes de fermentación:(i) Fermentación alta, aplicada a la elaboración de cerveza tipo “ale”. (ii) Fermentación baja, aplicada a la elaboración de cerveza tipo “lager”. Estas fermentaciones operan bajo condiciones de tiempo y temperatura diferentes, sin embargo en ambas la fermentación se lleva a cabo en dos pasos: la fermentación primaria llamada simplemente “fermentación” y la fermentación secundaria ó “maduración”. En esta etapa las levaduras metabolizan los carbohidratos del mosto para la generación de etanol y CO2 predominantemente.El proceso de maduración consiste en someter al mosto fermentado a bajas temperaturas que van desde 4 a 10ºC por un tiempo de 5 a 10 días. La Maduración proporciona a la cerveza sus características finales de olor, color, sabor y brillantez.

Procesamiento final.Una vez concluida la maduración, la cerveza es clarificada, carbonatada, envasada y pasteurizada para su embalaje y distribución.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LA CERVEZAGrado de la cerveza:

Preparación de la muestra.

Primero se eliminó el anhídrido carbónico de la cerveza, agitándola dentro de un frasco Erlenmeyer a medio llenar, primero suave y después fuertemente, a 20°C.

Procedimiento.

En un matraz de 250 mL se colocaron 100 mL de cerveza, se agregaron 50 mL de agua para enjuagar, un poco de tanino y óxido de Magnesio para evitar la producción de mucha espuma y retener a la vez el ácido. Se recibieron 90 mL de destilado que se completaron con agua destilada y se midió el grado alcohólico con el alcoholímetro de Gay-Lussac a 15°C.

El grado de la cerveza en %vol. Es (0-12.0%)

Amargor:

La determinación se basó en el método químico. Se transfirió 10 mL de cerveza fría (10ºC) carbonatada a un tubo centrífuga de 50 mL, donde las sustancias amargas fueron extraídas con 20 mL de iso-octano en un medio acidificado con 1 mL de HCl 3N mediante centrifugación a una velocidad de 3500 rpm durante 15 minutos. Luego, se midió la absorbancia de la fase orgánica, la capa de iso-octano a 275 nm.

Las unidades de amargor corresponden a: ºBU = 50 x A275

El grado de amargor esta en EBU 2.0_100

color:

Para determinar el color, según AOAC (1995) se utilizó el método Espectrofotométrico. El método se basó en medir la absorbancia a una longitud de onda de 430 nm y 700 nm a 20ºC, previamente desgasificada. Cuando la razón obtenida de los valores de absorbancia a 430 y 700 nm, es mayor o igual a 25 (factor), la muestra está libre de turbidez visible y se realiza el cálculo para la determinación de color. Luego se obtuvo el color en unidades °EBC.

Las unidades de ºEBC de color corresponden a: ºEBC = 25 x A430

Espuma:

La determinación de estabilidad de la espuma se realizó utilizando el Formador de Espuma Haffmans1 a 20ºC. La medición de la estabilidad de la espuma se realizó de acuerdo al principio de “NIBEM”. Este se basa en la medición del tiempo en segundos, en el cual, el collar de espuma desciende 10, 20 y 30 mm. En el momento que la espuma ha descendido hasta 10 mm desde el borde del vaso, el timer del equipo se enciende y el curso del tiempo en los próximos 30 mm será medido digitalmente. Un sistema móvil de electrodos, reacciona a través de la conductividad de la espuma, midiendo el nivel de la misma.

Flavor de la cerveza:

A las características de una cerveza contribuye una mixtura de color, sabor y olor, las dos últimas llamadas propiedades organolépticas, que obviamente son detectadas por la lengua y la nariz, respectivamente. El color de una cerveza hace que el bebedor tenga ideas preconcebidas, independientemente del flavor global, es decir si es de color muy ligero entonces tiene que ser una lager. Por esta razón, la evaluación del flavor normalmente implica que los participantes tengan los ojos vendados o beban en vasos negros u opacos.

Ph de la cerveza:

Según association of official analytical chemists (aoac) (1995), el análisis se basó en la determinación de la concentración de iones hidrógeno con un medidor de pH ajustado a 4,0 y a 7,0 con soluciones tampón.

Ph optimo de 3.0_4.8

LA CERVEZA Y LA SALUD

Se ha calculado que una cerveza al día supone un aporte del 15% de las necesidades de ácido fólico. La cerveza también contiene otras vitaminas del complejo B. La riboflavina (B2) que mantiene el equilibrio nervioso y facilita la digestión. La tiamina (B1) interviene en el metabolismo de los glúcidos. También se ha encontrado importantes cantidades de piridoxina (B6) y de niacina.

Su contenido en vitamina C es nulo, ya que se destruye durante la cocción. También es pobre en las vitaminas liposolubles A, D, E, K, así como en hierro y en cinc.

la cerveza contiene componentes amargos del lúpulo, estos componentes son de lo más indicados para combatir los problemas de digestión frecuentes en las embarazadas. Estos componentes son unos eficaces estimulantes gástricos facilitando la digestión de los alimentos. Por otro lado su acción sedante infiere un efecto beneficioso en los trastornos neuro-vegetatívos. No representa peligro alguno para el feto. Aparte de que la cerveza proporcione a la madre una producción mayor de leche, le aporta ciertas sustancias, como pueden ser, prótidos predigerídos, glúcidos asimilables y minerales tan indispensables, como pueden ser, calcio, fósforo, magnesio y algunas vitaminas, en especial la B.

En el hígado forma una barrera que es capaz de frenar y transformar las sustancias tóxicas o no, que resulten excesivas para la sangre. Para esta función, cuenta con unos ácidos, los ácidos aminados, pues bien la cerveza que contiene en abundancia estos ácidos, puede ayudar a estimular esta función protectora del hígado ya que el organismo no sabe fabricar estos ácidos aminados a partir de otros elementos.

El moderado contenido de alcohol ético dilata los vasos sanguíneos, aumenta el aporte de sangre al cerebro y a los riñones, favoreciendo su funcionamiento y, en complemento con la adecuada relación potasio/sodio, favorece la eliminación de orina.

La cerveza se presenta como alimento casi completo, si bien no contiene mucho hierro, si posee cobre y manganeso, importantes fijadores del hierro en el organismo. La cerveza es un elemento dietético inmejorable.

Sobre el insomnio actúa el lúpulo. Su fuerte poder hipnótico, puede resultar perjudicial a dosis elevadas, son frecuentes las jaquecas y accidentes derivados de la manipulación de esta planta en los trabajadores del secado del lúpulo. Pero esta planta, en la cerveza, produce efectos beneficiosos, sedante ligero que infiere un sueño lento y un despertar suave.

IMPACTO AMBIENTAL EN LA PRODUCCION DE CERVEZA

La siguiente sección contiene una síntesis de las cuestiones relativas al medio ambiente, la salud y la seguridad asociadas a la fabricación de cerveza, así como recomendaciones para su manejo.

Medio ambiente:

Las cuestiones ambientales relacionadas con la fase operativa de las fábricas cerveceras incluyen principalmente:

Consumo de energía

Consumo de agua

Aguas residuales

Residuos y derivados sólidos

Emisiones al aire

Consumo de energía

Los procesos de fabricación de la cerveza implican un uso relativamente intensivo tanto de electricidad como de energía térmica. La energía térmica se utiliza para aumentar el vapor en las calderas, empleadas principalmente para cocer el mosto y calentar el agua en la sala de macerado y de embotellado. Consumo de agua

La producción de la cerveza se caracteriza por consumir un elevado volumen de agua de buena calidad. Más del 90 por ciento de la cerveza es agua y las cervecerías eficientes utilizan entre 4–7 litros (l) de agua para producir 1 litro de cerveza. Además del agua empleada en el producto, las cervecerías utilizan agua para el cocimiento y el enfriamiento, la limpieza de depósitos de envasado, la maquinaria de producción y zonas de proceso, la limpieza de vehículos y el saneamiento. Aguas residuales:

Los contaminantes contenidos en los efluentes generados en las cervecerías son principalmente sustancias orgánicas originadas durante las actividades de proceso. Los procesos de fabricación de la cerveza también generan líquidos tales como el mosto final y la cerveza residual que, en lugar de pasar a formar parte de la corriente de efluentes, pueden reutilizarse. Residuos y derivados sólidos:

La producción de cerveza genera diversos residuos, entre otros. El bagazo, que tienen un valor comercial y pueden venderse como subproductos al sector agrícola

Emisiones de olores y polvo al aire:

Los olores y el polvo son las emisiones al aire más destacables de la industria cervecera. Olores:

El proceso de cocimiento del mosto es la principal fuente de emisiones de olor procedentes de una fábrica de cerveza. Para reducir las emisiones de olor durante el cocimiento del mosto debe emplearse un sistema de recuperación de calor que recoja y condense los vapores y la energía recuperada empleada en los sistemas de proceso o sistemas de servicios auxiliares. Polvo:

Las principales fuentes de emisiones de polvo son el uso y almacenamiento de cereal, azúcar y diatomea. Los ciclones y filtros de bolsa se emplean para recoger y recuperar el polvo de la siguiente manera:

El polvo generado durante la descarga de las materias primas y transporte de la malta y los aditivos debe transportarse hasta la caldera de maceración o caldera de aditivos y el extracto recuperado;

El polvo procedente de la malta y los aditivos puede emplearse como alimento para consumo animal.