La fermentación es el proceso mediante el cual la levadura convierte la glucosa del mosto en etanol y dióxido de carbono. La fermentación proporciona el contenido alcohólico y la carbonatación de la cerveza. Antes de que comience la fermentación, el mosto enfriado debe transferirse a un recipiente con levadura agregada. La fermentación generalmente se divide en tres etapas: primaria, secundaria y acondicionamiento (o almacenamiento). Si la cerveza elaborada es vino de malta, el mosto debe mantenerse a una temperatura constante de 68 grados Fahrenheit (20 grados Celsius) durante aproximadamente dos semanas. Si la cerveza es una lager, la temperatura debe mantenerse a una temperatura constante de 48 grados Fahrenheit (9 grados Celsius) durante aproximadamente seis semanas. Debido a que el proceso de fermentación genera mucho calor, el tanque debe enfriarse constantemente para mantener la temperatura adecuada.
Fermentación primaria
La etapa primaria de la fermentación comienza cuando la levadura se introduce en el mosto aireado y enfriado. La levadura utiliza rápidamente el oxígeno disponible para producir esteroles, un compuesto vital para la expansión del cultivo. Cuando se acaba el oxígeno, la levadura pasa a la fase anaeróbica, donde la mayoría de los azúcares del mosto se reducen a etanol y CO₂. El crecimiento de levadura ocurre durante la fermentación primaria. El grado y la tasa de crecimiento de la levadura están directamente relacionados con la producción de compuestos de aroma y sabor.
Efecto de fermentación primaria
- Agotamiento de oxígeno disuelto
- Acidificación / reducción del PH
- Crecimiento de levadura o expansión de cultivo
- Producción de etanol y CO₂
- Producción de compuestos aromatizantes como ésteres, diacetilo, compuestos que contienen azufre, etc.
- Consumo de la mayoría de azúcares de mosto
La temperatura de la fermentación primaria debe regularse de acuerdo con el perfil de sabor y aroma deseado. La siguiente es una guía:
Temperaturas de fermentación primaria
- Ales: 62-75 ° F (17-24 ° C)
- Estilos de trigo y belgas: 62-85 ° F (17-29 ° C)
- Lagers: 46-58 ° F (8-14 ° C)
El tanque de fermentación lager se inicia más caliente (~ 60 ° F / 15.5 ° C) hasta que los signos de fermentación (caída de gravedad, producción de CO₂, formación de espuma) sean evidentes. Enfriar a la temperatura de fermentación deseada una vez que se observen signos de fermentación.
Fermentación secundaria
La etapa secundaria de fermentación se refiere a la etapa de fermentación después de que se ha consumido la mayoría de los azúcares del mosto y hay una fuerte disminución en la velocidad de fermentación. Durante este período, la mayoría de los azúcares finales se agotan y la levadura convierte algunos metabolitos secundarios. La floculación y la sedimentación de la levadura comienzan a ocurrir debido al aumento del contenido de alcohol y al agotamiento del azúcar y los nutrientes. La reducción de diacetilo tiene lugar durante la fermentación secundaria y durante el reposo de diacetilo que algunos cerveceros incorporan en la etapa secundaria de fermentación.
Efecto de fermentación secundaria
- Disminución de la tasa de producción de etanol y CO₂
- Conversión de diacetilo
- Reducción de algunos compuestos de sabor mediante el metabolismo de la levadura o depuración de CO₂
- Se alcanza la gravedad terminal
- Comienza la floculación y la sedimentación de la levadura.
Temperaturas de fermentación secundaria
- Ales: Igual que la fermentación primaria (temperaturas más altas aumentarán las tasas de reducción de diacetilo)
- Lagers: 40-60 ° F (4-15 ° C). Algunos cerveceros permiten que la cerveza aumente de temperatura para acelerar la reducción del diacetilo. Este aumento de temperatura generalmente solo se mantiene durante 24 a 48 horas.
- Trigo y cervezas belgas: Igual que la fermentación primaria (temperaturas más altas aumentarán las tasas de reducción de diacetilo).
Acondicionamiento
La etapa de acondicionamiento tiene lugar cuando se alcanza la gravedad terminal y el tanque se enfría a temperaturas de refrigeración (31-38 ° F, 0-3 ° C). Durante este tiempo, la levadura continúa floculando y sedimentando. La levadura también acondiciona la cerveza al reducir varios compuestos de sabor indeseables. Las ales no disfrutan de largos tiempos de acondicionamiento como lo hacen las cervezas. Los sabores deseables en las ales disminuirán con la edad y, por lo tanto, se recomienda que el acondicionamiento sea lo más breve posible antes del envasado. La exposición al oxígeno en esta etapa es extremadamente perjudicial para la calidad de la cerveza.
Efecto acondicionador
- La mayor parte de la levadura se elimina de la cerveza.
- Formación y precipitación de proteínas formadoras de neblina.
- Reducción y suavización de sabores fuertes.
- Reducción de compuestos de azufre, diacetilo y acetaldehído.
- Estabilización de sabor
Selección de recipiente de fermentación.
La fermentación se puede realizar en varias formas de recipientes, se pueden utilizar recipientes de piedra abiertos o se pueden seleccionar barriles de madera. Ahora, la mayoría de las cervecerías eligen recipientes cónicos o CCV (recipientes de cono cónico, también llamados tanques de fermentación), que tienen un fondo cónico y una tapa cilíndrica. El ángulo del cuerpo vertebral en forma de cono suele ser de unos 60 °. Este ángulo permite que la levadura fluya hacia la parte superior del cuerpo vertebral, lo que facilita la recuperación de la levadura para su reutilización. Por supuesto, se pueden agregar algunas otras configuraciones al tanque de fermentación, de modo que la cerveza se pueda procesar en el mismo tanque para fermentación y acondicionamiento.
La fermentación también puede utilizar recipientes de fermentación abiertos, generalmente utilizados en bares de cerveza, y en Europa para la fermentación de cerveza de trigo. El recipiente abierto no tiene tapa, lo que hace que sea muy fácil cosechar la levadura de fermentación superior. Sin embargo, el uso de recipientes abiertos tiene un gran riesgo de infección y requiere procedimientos de limpieza adecuados. Además, también puedes usar tanques cilíndricos simples y colocarlos verticalmente. Por supuesto, hay muy pocas cervecerías que todavía utilicen barriles de madera para la fermentación. Pero la madera es difícil de mantener limpia y libre de infecciones, y se reemplaza al menos una vez al año.
Factores que afectan la fermentación de la cerveza.
¿Cuánto tiempo se puede fermentar la cerveza? Muchos cerveceros novatos quieren saber cuál es el mejor período de tiempo para fermentar la cerveza. De hecho, no tenemos forma de conocer con precisión el tiempo de fermentación. Cuando ponemos levadura en el mosto, la levadura hará todo el trabajo. Pero, podemos cambiar ciertas condiciones para extender o acortar este rango de tiempo, como controlar la temperatura de fermentación y el tipo de levadura.
El impacto de las materias primas
- La influencia de la malta: la calidad de la malta determina directamente el contenido de nitrógeno α-amino en el mosto y la cantidad de azúcares fermentables. Esto afectará la demanda de fuentes de nitrógeno de la levadura y la descomposición de azúcares, y afectará el grado de fermentación de la cerveza.
- El impacto del agua de elaboración: la falta de minerales y oligoelementos en el agua de elaboración también limitará el crecimiento de levadura.
El impacto del proceso de maceración
Temperatura de maceración: utilice el método de maceración segmentada de 62 grados Celsius y 70 grados Celsius para extender el tiempo de maceración a 62 grados Celsius y acortar el tiempo de maceración a 70 grados Celsius. La temperatura de maceración de aproximadamente 62 grados Celsius puede maximizar el efecto de la β-amilasa para formar azúcares más fermentables como glucosa, maltosa, fructosa, sacarosa y maltotriosa. Por lo tanto, el tiempo de maceración a 62 grados centígrados se puede prolongar para obtener un mayor grado de fermentación. La temperatura de maceración de aproximadamente 70 grados es propicia para el papel de la α-amilasa. Pero conducirá a un aumento en el contenido de dextrina de bajo peso molecular, bajo contenido de azúcar fermentable y bajo grado de fermentación. Por lo tanto, es necesario acortar el tiempo de maceración a 70 grados.
La influencia del valor de PH del mosto
Omita el macerado, el mejor pH para el reposo de proteínas es de 5,2 a 5,4 y el mejor pH para el macerado es de 5,5 a 5,6 para que la enzima pueda funcionar plenamente.
Influencia de la concentración de mosto
La concentración de mosto es demasiado espesa o demasiado delgada afectará la hidrólisis del almidón o la acumulación de azúcar fermentable.
El impacto de las operaciones de maceración
Omita el reposo de proteínas y la sacarificación, debe agitarse cada 15-20 minutos, generalmente 5-8 ciclos / vez. Tal operación no solo favorece la uniformidad de la temperatura del mosto, para compensar la falta de posición de instalación de la sonda, sino que también favorece la acción de las enzimas.
Efectos del cese de las proteínas
Después de la alimentación, la proteína se detiene a 45 ° durante aproximadamente 30 minutos. Esto puede satisfacer la demanda de fuentes de nitrógeno de la levadura y garantizar el progreso normal de la fermentación.
La influencia del proceso de fermentación
Aumente adecuadamente la temperatura de fermentación principal, extienda el tiempo de fermentación principal y controle la temperatura y el tiempo de fermentación adecuados al mismo tiempo, lo que puede aumentar el grado de fermentación. La oxigenación del mosto y el inóculo de levadura afectan directamente la actividad de la levadura y la velocidad de fermentación. En general, cuanto más alta es la temperatura, más violento es el movimiento de la levadura y más rápida es la velocidad de fermentación. Pero, cada tipo de levadura tiene un rango de temperatura específico. Cuando la temperatura de fermentación excede el rango especificado, se pueden producir olores peculiares y características indeseables en la cerveza. Cuando la temperatura de fermentación es más baja que el rango especificado, la levadura ralentizará la actividad o incluso se estancará. Por lo tanto, debe controlar la temperatura de fermentación dentro del rango de temperatura de la levadura.
Las 5 etapas de la levadura en el proceso de fermentación.
Etapa de adaptación de la levadura (0-15 horas)
La levadura recién inoculada debe adaptarse al nuevo entorno. Ahora, habrá muchas etapas en las que el número de células no aumentará. Esta etapa se llama etapa de adaptación de la levadura. Durante esta etapa, una determinada sustancia activa en la célula no logró alcanzar la concentración más pequeña requerida para la división celular. Entonces, hay un “período de adaptación” antes de la etapa de crecimiento de la levadura. La duración del período de adaptación está relacionada con la condición de los microorganismos y la naturaleza del medio de cultivo.
Etapa de crecimiento de la levadura (4 horas-2 días)
Una vez finalizada la fase de adaptación, la levadura se ha adaptado al nuevo entorno y las células entran en la fase de crecimiento de reproducción rápida. En esta etapa, las células crecen al ritmo más rápido y el número de células aumenta casi de forma lineal.
Etapa de desaceleración del crecimiento (2-4 días)
Con el crecimiento y la reproducción continuos de las células de levadura, pueden ocurrir factores como sustancias insuficientes y acumulación continua de productos dañinos, suministro insuficiente de oxígeno o espacio de crecimiento insuficiente para la levadura. Estos factores ralentizarán la velocidad de reproducción de las células y entrarán en un período de desaceleración.
Etapa estable de levadura (3-10 días)
Después del período de desaceleración, el crecimiento de las células se detendrá gradualmente, la curva de crecimiento se estabilizará y entrará en la cuarta etapa: el período estable. El número total de células vivas permanece constante durante la fase estacionaria. Esto puede deberse a que la cantidad de células nuevas producidas por división es igual a la cantidad de células muertas, o porque las células simplemente dejan de dividirse y aún mantienen la actividad metabólica.
Etapa de muerte por levadura (varias semanas)
Con el consumo de nutrientes y la acumulación de sustancias nocivas, las condiciones ambientales continúan deteriorándose, lo que lleva a una disminución continua en el número de células vivas y al crecimiento celular en la fase de muerte.
Autólisis de levadura
La autólisis de levadura se refiere a un fenómeno en el que las enzimas de las células de levadura descomponen los carbohidratos y las sustancias que contienen nitrógeno en las células de levadura para destruir la estructura de las células de levadura. Finalmente, el contenido de las células ingresa a la cerveza.
Consecuencias de la autólisis de levaduras
- La cerveza tiene un sabor a levadura;
- El valor de PH del vino aumenta (la disolución de aminoácidos básicos);
- Deterioro de la estabilidad biológica del producto;
- La estabilidad no biológica del producto se ha deteriorado;
- El rendimiento de la espuma de cerveza se deteriora;
Causas de la autólisis de levaduras
- Durante el proceso de post-cocción, la temperatura es muy alta;
- La cantidad de levadura es alta cuando el vino se almacena a baja temperatura y el tiempo de conservación del vino es largo;
- La presión excesiva rompe las células;
- Almacenamiento inadecuado de levadura;
- Cuando el tanque de recuperación de levadura está realizando la recuperación de levadura, la presión de reserva es demasiado baja o no hay presión de reserva;
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