Maceración

Antes de que la cerveza se convierta en un líquido carbonatado, con alcohol y aromas, debe conseguirse primero un mosto rico en nutrientes para posteriormente ser fermentado. El primer proceso con el que se consigue este mosto es la maceración, la cual consiste en mezclar la malta de cereal molida (y quizás otros adjuntos) con agua caliente para la extracción de sus componentes, como azúcares, aminoácidos, proteínas, etc. Es importante que al molerse la malta quede una cascarilla más o menos intacta, no molerla en exceso, para que libere menos taninos indeseables y posteriormente permita una filtración más eficaz. Existen varias técnicas de maceración, pero en este artículo se hablará del proceso en general.

Parte de las sustancias de la malta y adjuntos son solubles en agua y se disuelven inmediatamente, pero solo corresponden entre un 10 y 15% del peso total. El resto, debe hacerse soluble con la ayuda de enzimas presentes en la propia malta, además de que algunas sustancias también tendrán que cambiar su estructura química con la ayuda de esta actividad enzimática. La extracción eficaz y correcta de los diferentes componentes de los cereales depende de diversos factores, como la calidad de la malta, la composición del agua utilizada, la proporción de malta/agua, el pH, el tiempo de maceración, la temperatura, el tipo de extracción usada, etc. Los principales elementos afectados por esta extracción son los carbohidratos, compuestos nitrogenados, fosfatos, lípidos, polifenoles y algunos elementos inorgánicos. De todos ellos, los más importantes son los carbohidratos, especialmente el almidón, ya que es el más abundante y sus productos de degradación llegan hasta un 90% de los sólidos del mosto, y por eso, nos centraremos en este compuesto.

Formas moleculares del almidón. Maceración en la elaboración de cerveza.
Figura 1. Formas moleculares del almidón: a) Molécula de amilosa con enlaces en los carbonos 1 y 4 de la glucosa (enlace α(1-4)). b) Molécula de amilopectina con enlaces en los carbonos 1, 4 y 6 de la glucosa (enlaces α(1-4) y α(1-6)).

En los gránulos de los cereales se encuentra el almidón altamente ordenado, lo que dificulta la digestión enzimática. Durante la maceración se debe hidratar estos gránulos y conseguir romper su orden molecular, un proceso conocido como gelatinización. Posteriormente, se podrá degradar el almidón por acción enzimática (sacarificación). El almidón de los cereales se encuentra en dos formas moleculares: amilosa, formada por largas cadenas lineales de unas 200-2000 unidades de glucosa con enlaces α(1-4), y amilopectina, compuesta de 40-70 cadenas más cortas de aproximadamente 24-30 unidades de glucosa unidas mediante cadenas laterales con enlaces α(1-4) y α(1-6). En un medio acuoso, en ciertos niveles de pH y temperatura, se activarán las enzimas de la malta para degradar esas moléculas. Las enzimas se encuentran en los granos de cereal, algunas por naturaleza y otras se forman durante el malteado, se requiere de ellas para la completa conversión del almidón en azúcares fermentables: la endoenzima α-amilasa, la exoenzima β-amilasa, dextrinasa límite, α-glucosidasa, sacarasa, etc. Pero las más importantes son las tres primeras.

Degradación de la amilopectina. Maceración en la elaboración de cerveza.
Figura 2. Degradación de la amilopectina por α-amilasa (α) y β-amilasa (β) durante la maceración.

La α-amilasa hidroliza enlaces α(1-4) tanto de la amilosa como de la amilopectina. La β-amilasa también hidroliza estos enlaces, pero se aproxima al sustrato por el extremo no reductor, cortando la glucosa de dos en dos, dando lugar a maltosa. La dextrinasa límite es la que corta los enlaces α(1-6) de la amilopectina. Cada enzima tiene unos niveles óptimos de pH y temperatura para su activación, lo ideal sería encontrar un equilibrio que permitiese la actividad de cada una o alternar diferentes temperaturas durante la maceración.

EnzimapH óptimoTemperatura óptima (°C)Temperatura de inactivación (°C)Enlaces / Compuestos afectados
α-amilasa5,3-5,767-7175-80α(1-4) (endo)
β-amilasa5,2-5,655-6268-70α(1-4) (exo)
Dextrinasa límite5,0-5,735-4565α(1-6)
α-glucosidasa4,5n/dn/dMaltosa, maltotriosa y dextrinas
Sacarasa5,55055Sacarosa
Tabla 1. Principales enzimas que degradan el almidón durante la extracción (valores promedio de todos los datos aportados por la bibliografía).

Algunas técnicas de maceración pasan por diferentes grados de temperatura para aprovechar la máxima actividad de cada enzima. Para métodos más sencillos, como el macerado de infusión simple, muy utilizado para las Ale británicas y en pequeñas cervecerías, las condiciones más adecuadas para una amilolisis máxima serían aproximadamente de 64-66 °C y pH 5,2-5,6. La temperatura es más fácil de controlar gracias a las calderas actuales, la dificultad está en conseguir un pH óptimo al mezclar los cereales en agua.

El nivel de pH de la mezcla dependerá de la relación entre la dureza del agua y el tipo de malta utilizado, ya que las maltas oscuras producen niveles de pH más bajos que las maltas tipo Pale Ale y, a su vez, estas producen mezclas con pH inferior a las maltas Pilsen. La dureza del agua dependerá de su concentración de sales y cada conjunto de estas sales diferenciará dos clases de dureza: permanente y temporal. La primera depende de CaCO4, CaO, Ca(NO3)2, MgSO4, MgO y Mg(NO3)2, mientras que la segunda es causada por los bicarbonatos de calcio y magnesio. El problema recae en la dureza temporal, debido a que al disgregarse los bicarbonatos, aumenta el pH de la mezcla de maceración. Una forma de tratar el agua, es añadir un ácido (normalmente sulfúrico) para eliminar la dureza temporal, a la vez que yeso, para aumentar la dureza permanente.

Los minerales del agua tienen un efecto muy significativo en el pH del macerado. Lo ideal en la mezcla, es que el Ca2+ reaccione con el PO43- que se encuentra en la malta, formando el compuesto terciario Ca3(PO4)2, liberando de esta forma H+, que reduce el pH de la mezcla de maceración. Además, los minerales incluyen un sistema tampón que mantiene estable el nivel de pH. Cuanto más fuerte sea el tampón, más resistente será la mezcla a los cambios de pH. El tampón del agua es su alcalinidad, o capacidad para neutralizar ácidos, a través del equilibrio carbónico, bicarbonato y carbonato. El otro tampón es el fosfato, procedente de la malta. La interacción de estos dos sistemas tampón con el calcio y el magnesio determinará la estabilidad del pH de la mezcla, impidiendo alteraciones. Por eso, es importante ajustar una correcta concentración de sales en el agua dependiendo de la cantidad y tipo de malta que se vaya a utilizar.

El tiempo de maceración es muy variable, depende de la técnica de extracción, la cantidad y tipo de malta, la variedad de cereales usados, etc. Puede variar de una hora a seis horas de macerado, y en algunos casos especiales, hasta ocho horas. Normalmente, al prolongar el tiempo se incrementa la acción enzimática, pero no siempre en directa proporción. En reglas generales, el tiempo de maceración aumenta cuanta más cantidad de cereales por litro de agua y cuanta más cantidad de maltas tostadas.

Con una maceración completa, se podrá obtener un mosto con un perfil de azúcares fermentables aproximado al siguiente:

  • Glucosa            10%
  • Fructosa           1,5%
  • Maltosa            50%
  • Sacarosa           4,5
  • Maltotriosa     14%

Estos azúcares constituyen aproximadamente el 80% del extracto total de carbohidratos y su concentración varía mucho según el estilo de cerveza que se elabore. El 20% restante está formado por dextrinas no fermentables (α-glucanos), formadas por más de tres unidades de glucosa con enlaces α(1-4) y α(1-6). Además de dextrinas, en el mosto también quedan restos de β-glucanos, gomas y pentosanos originarios de las paredes celulares y que no han sido completamente degradados durante la extracción de la malta.

Además de los carbohidratos, el mosto contendrá lípidos, elementos inorgánicos, compuestos nitrogenados, etc., que formarán parte del valor nutritivo de la cerveza final y servirán como material útil para la levadura durante la fermentación. Existen principalmente tres técnicas de maceración, infusión (simple o escalonada), decocción y doble maceración, cada una se detallará en otros artículos.


Bibliografía

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