La cerveza es uno de los productos más consumidos por el peruano. Se estima que aproximadamente una persona consume 46 litros de cerveza al año (Perú21, 2022), por lo que su impacto en la economía es en su mayoría positivo al ser extremadamente popular. Su producción, por otro lado, supone un proceso químico complejo en el que, por medio de 4 pasos -aproximadamente-, se termina elaborando esta bebida alcohólica a partir de la malta, el lúpulo, el agua y la levadura.
Tengo interés por su producción, especialmente la parte de la fermentación, gracias a que mi papá se ha dedicado a la elaboración de la cerveza desde la época de la pandemia del COVID-19 al ver que sería más dificultoso obtenerla. Como resultado de mi interés inculcado por mi papá, nace el compromiso de investigar cuál sería la concentración ideal de cebada necesaria para la elaboración de un tipo de cerveza deliciosa, pero compleja. Un dato que brotará a partir de la fase de fermentación de la levadura Saccharomyces cerevisiae, que es especialmente utilizada para la producción de la cerveza American Pale Ale, ya que al no ser capaz de metabolizar todos los azúcares de la malta termina por darle ese sabor dulce tan característico.
¿Cuál es la concentración ideal de cebada que debe ser utilizada en la fermentación de la levadura Saccharomyces cerevisiae para la producción de cerveza American Pale Ale?
La concentración de cebada tiene un gran efecto sobre las cualidades sensoriales y en una menor cantidad en las físicas. Se espera que sea la concentración inicial y la concentración 2 las que se demuestren como ideales. Ya que, mientras más cebada, más cantidad de azúcares serán liberados durante la maceración y por lo tanto mayor nivel de alcohol; y el nivel ideal de la cerveza American Pale Ale debería estar entre 4,5% y 6,2% (Strong, 2021, p. 33), es decir entre los bajos e intermedios, similares a sus concentraciones de cebada. Y por otro lado, justamente porque “En el mosto, la concentración de compuestos nitrogenados afecta tanto al crecimiento de las levaduras como a la generación de compuestos volátiles responsables del aroma y el sabor durante la fermentación” (Loviso & Libkind, 2018), es que , se espera que los resultados ideales provengan de la concentración inicial y la concentración 2; ya que son las concentraciones intermedias que, por lo tanto, deberían dar los datos intermedios que van acorde con el “Aroma a lúpulo de moderado a moderadamente alto” (Strong, 2021, p. 33), y el “Amargor moderado a alto” (Strong, 2021, p. 33) que deberían tener las American Pale Ale.
La Universidad Nacional de la Plata, afirma que “La elaboración de cerveza es una de las prácticas biotecnológicas más antigua de la humanidad”. (2020, p. 2). Es esta una bebida alcohólica elaborada a partir de 4 elementos básicos: agua, lúpulo, malta -cebada- y levadura. Es, a su vez, considerada una de las bebidas más antiguas del mundo y su proceso de elaboración ha sido modernizado a través de los años; sin embargo, el proceso sigue siendo el mismo a grandes rasgos. La diferencia principal radica en el cereal utilizado para poder obtener diferentes sabores y aromas.
El proceso se puede resumir en 6 etapas. Comenzando con la molienda parcial del grano malteado y la maceración de la malta previamente molida. Luego se pasa al filtrado para conseguir una malta libre de granos y el hervor que contiene diversos objetivos esenciales para la elaboración de la cerveza. Posteriormente, se pasa a la fermentación en donde se agregan las levaduras que convertirán los azucares en alcohol y CO₂. Y finalmente, la carbonatación con el fin de lograr una cantidad de CO₂ adecuada.
Dentro del proceso descrito anteriormente, la fermentación es un proceso clave, ya que este convierte los azucares, provenientes del mosto, en alcohol y CO₂, a través del metabolismo de las levaduras, las cuales son adicionadas sobre el mosto cocido y enfriado. En este proceso, se hace uso de la levadura. Diferentes tipos de levadura darán como resultado diferentes tipos de cerveza.
Su proceso puede ser resumido en -
Existen diversos tipos de levadura que se clasifican según la cantidad de tiempo que toman para llegar a la fermentación. Las dos familias más grandes de levadura utilizadas para la elaboración de la cerveza son las “larger” o las “ale”. Las larger llevan el nombre científico de Saccharomyces uvarum y esta necesita temperaturas bajas para poder fermentarse, esta deja cervezas ligeras de aroma y sabor. Por otro lado, las Ale (Saccharomyces cerevisiae) necesitan altas temperaturas para fermentar y no son capaces de digerir todos los azúcares presentes en el mosto, por lo que producen una cerveza más dulce con olores más fuertes. Esta es utilizada para la cerveza “American Pale Ale”.
La malta es indispensable para la elaboración de cerveza, ya que esta contiene los azúcares que la levadura luego metaboliza para fabricar el alcohol. La cebada al hervir suelta un mosto -un líquido extraído del proceso de remojado de malta durante la etapa de fabricación de la cerveza- que contiene todos los azúcares -además de pH y minerales- liberados durante la infusión, un proceso en el cual la cebada se convierte en malta. Su alto contenido en azúcares es precisamente metabolizado por las levaduras para generar el alcohol de la bebida.
Se le llama malta, al grano de cebada después de ser sometido un proceso de germinación y posterior secado. Existen diversos tipos de malta, por ejemplo, la malta base es un tipo de malta clara utilizada en la producción de algunos tipos de cerveza, entre ella la Pale Ale, esta es una de las maltas que mayor cantidad de almidones hidrolizables aporta. De alguna forma u otra, la malta aporta sabor y color a la cerveza.
El tipo de cerveza American Pale Ale es un tipo de cerveza elaborada a partir de la levadura Saccharomyces cerevisiae y su proceso de fermentación tiene lugar en la superficie del mosto, por lo que se les conoce como cervezas de alta fermentación. Según De Clerk (1957) citado por Gutierrez, Llave, Quinte, y Valderrama (2019), “la fermentación de la cerveza Ale se da de manera más pronta y bajo una temperatura de 20 °C aproximadamente,16 actuando la levadura en la superficie del mosto. Además, tienen un elevado porcentaje de alcohol y son muy aromáticas.” (p. 16-17). Por otro lado, el término “Ale” indica como esta se caracteriza por el intenso sabor a malta, contiene una sensación de dulce cuando recién la pruebas; sin embargo, después el amargor se intensifica, pero es bastante regulable.
Guerberoff, Lopez, Marchesino y Olmedo (2020) afirman que “La calidad de la cerveza hace referencia a parámetros sensoriales relacionados con el estilo, como el amargor, dulzor, sequedad, carácter de la malta, intensidad del lúpulo y similares”. (p.52). Para ello es necesario saber qué tipo de sabores o aromas son los requeridos según el tipo de cerveza que se desea elaborar.
Para esta investigación se han escogido 3 parámetros de los distintos que existen, los cuales son el nivel de alcohol, el sabor y el aroma de la cerveza. En el caso específico de la cerveza American Pale Ale los parámetros ideales son -
Considerando que se está trabajando con alimentos, para el procedimiento de toda la cerveza se utilizó una red de cabello y una mascarilla para evitar la contaminación, y para el proceso del embotellado se utilizaron guantes, ya que se estaba manipulando directamente el producto. Además, se desinfectaron todos los materiales que se utilizarían en el proceso, evitando posibles enfermedades en los sujetos que testearan las cervezas y posible contaminación microbiológica. Por último, se tuvo alto cuidado con la alta temperatura de las ollas y el agua, y se trabajó con ingredientes de alta calidad para evitar posibles inconvenientes en los sujetos de testeo.
En cuanto al testeo, se desinfectaron los vasos a utilizar y se utilizaron nuevos en cada uno de los sujetos, evitando la propagación de gérmenes. Además, se les informó previamente sobre el testeo y su procedimiento para tener en cuenta su consentimiento.
La tabla ilustra los resultados procesados de las mediciones al nivel de alcohol utilizando el alcoholímetro % ABV, cada dato es el promedio obtenido de los resultados en la tabla de datos en bruto 1. Aquí se observó como el menor nivel de alcohol le correponde a la concentración de 97gr/L, seguida por la concentración 229gr/L, luego la 223gr/L, posteriormente 250gr/L y por último 238gr/L.
La tabla muestra los resultados procesados de la prueba sensorial del aroma, de manera que es posible comparar y analizar los datos de una mejor manera. Cada dato es el promedio de los resultados obtenidos en la tabla de datos brutos 2. Aquí se observó que el menor puntaje le corresponde a la concentración 238gr/L, seguido por la concentración 250gr/L, luego la de 97gr/L, posteriormente la de 223gr/L y por último, con el mejor puntaje 229gr/L.
La tabla muestra los resultados procesados de la prueba sensorial del sabor, de manera que es posible comparar y analizar los datos de una mejor manera. Cada dato es el promedio de los resultados obtenidos en la tabla de datos brutos 3. Se observó que la menor calificación le corresponde a la concentración de 238gr/L, seguida de la concentración de 250gr/L, luego la de 97gr/L, posteriormente la de 223gr/L, y finalmente, con la mayor calificación la de 229gr/L.
El Figura 10 muestra la relación entre el nivel de alcohol y la concentración de cebada que se utilizó, la cual se elaboró a partir de la Figura 9 de datos procesados. En este gráfico se puede observar que el menor nivel de alcohol le corresponde a la menor concentración (la cúal esta muy alejada de las demás concentraciones); sin embargo, el mayor nivel de alcohol no le corresponde a la mayor concentración, pero si se encuentra muy cerca tanto en la concentración como en el nivel de alcohol.
El Figura 12 fue elaborado a partir de los datos procesados de la Figura 8, la cual muestra los resultados de las pruebas sensoriales de aroma en las diferentes cervezas. Para ello se utilizó 15 sujetos y la siguiente escala de puntaje.
El Figura 12 fue elaborado a partir de los datos procesados de la Figura 9, la cual muestra los resultados de las pruebas sensoriales de sabor en las diferentes cervezas. Para ello se utilizó 15 sujetos y la escala de puntaje anteriormente mostrada.
En ambos Figura, 10 y 12, es posible observar a simple vista que las concentraciones con mayor puntaje fueron la concentración 229gr/L y la concentración de 223gr/L; las cuales se encuentran bastante cercanas. Dejando en último lugar a la concentración de 250gr/L y la concentración de 250gr/L.
Se decidió realizar la prueba de ANOVA de un solo factor sobre los datos obtenidos en el nivel de alcohol de cada botella correspondiente a su concentración de cebada, ya que estos eran los datos cuantitavos que se pudieron trabajar. Para ello se utilizó el programa Microsoft Excel.
La prueba se realizó en 0.05 de significancia
F | Valor crítico para F |
---|---|
117339.3085 | 2.539688635 |
Figura 16 - Tabla On Valor Crítico Para F
Al observar que el valor F es mucho mayor que el F critico se rechaza la hipótesis nula con un alto grado de confianza y se acepta la alternativa, estableciendo que existe una diferencia bastante significativa en el nivel de alcohol al preparar la cerveza con distintas concentraciones de cebada, lo cual se puede observar en el gráfico 1, ya que las medias y los datos obtenidos son distintos.
Como se estableció en la prueba ANOVA que existe una diferencia significativa entre las medias del nivel de alcohol al preparar la cerveza con distintas concentraciones de cebada, se decidió realizar la prueba de TUKEY para comparar las medias entre sí y así poder determinar cual de las concentraciones es la más adecuada. Para ello, se utilizó el programa MiniTab.
Se establecen los siguientes factores -
De esta manera, con la tabla, se confirma que las medias son significativamente diferentes; ya que como se puede observar, estas no comparten ninguna letra como resultado de las comparaciones de sus medias. Por otro lado, la gráfica ofrece información sobre el rango de datos más confiable, es decir el más cercano a la línea punteada verde: C3 – C1.
Aquello indica que la concentración ideal de cebada según el nivel de alcohol debe encontrarse entre el factor C1 y C3, es decir entre 229gr/L y 223gr/L.
Empezando con los puntos fuertes; uno de los más importantes fue contar con todas las facilidades para poder realizar el experimento. Justamente porque tuve que elaborar la cerveza numerosas veces y en grandes cantidades en mi casa, el contar con todo lo necesario y todos los materiales precisos hicieron que el proceso sea mucho más fácil y llevadero. Además, el gran interés y conocimiento previo que tenía sobre al elaboración de este proceso hizo que la investigación fuera verdaderamente amena, algo que terminó por influir en el esfuerzo y la dedicación que le puse a mi trabajo. Otro punto a favor de mi investigación fue que el análisis y el procedimiento no solo me permitieron comprobar mi hipótesis, sino que también me ayudaron a expandir mis conocimiento a otras área de la ciencia, como lo es el estudio de la fermentación en alimentos. Por útlimo, considero que la organización de mi tiempo fueron precisos para la elaboración de la cerveza, ya que considerando que este es un proceso que puede llevar hasta meses, el haber empezado con bastante tiempo de anticipación me dio la oportunidad de evaluar 5 concentraciones distintas.
A pesar de esto, el estudio también cuenta con puntos débiles, como lo fueron la toma de datos estadísticos. Debido a lo tardado de este proceso, el generar una cantidad más amplia de repeticiones era altamente complicado, así que debí buscar distintas soluciones al problema para contar con una cantidad de datos suficientes. Y es así como el trabajo sufrió distintas modificaciones, como por ejemplo en el nivel de alcohol, ya que me vi en la necesidad de replantear la metodología y medir el nivel de alcohol por botella en vez de por concentración. Además, otro punto debil podría ser la reducción de variables. Si bien mi hipótesis fue comprobada, se reconoce que la concentración de cebada no es lo único que influye en la cálidad de una cerveza y por la limitación de instrumentos, se redujeron las variables dependientes; a pesar de que la calidad de la cerveza no esta determinada únicamente por el sabor, el aroma y el nivel de alcohol. Por último, al contar con variables cualititavas, aumentan las posibilidades de que los resultados no sean completamente objetivos; sin emabrgo, para resolver aquello se contacto a una muestra de personas poco o nada relacionadas entre ellas y con un conocimiento limitado sobre el procedimiento cientifico que se estaba llevando a cabo.
Para una futura investigación, se considera el poder trabajar con una cantidad más amplia de tiempo, para poder realizar muchas más repiticiones de las producciones de cerveza en distintas concentraciones. Además, otra mejora sería el poder trabajar con otras variables y otros instrumentos que me permitan abarcar otras variables dependientes como el nivel de carbonatación, el nivel del amargor (IBU) o el color de la cerveza (SRM) medido a través de un espectrofotómetro.
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