Producción continua de cerveza utilizando levadura inmovilizada

Producción continua de cerveza utilizando levadura
inmovilizada: efecto de las condiciones de operación
Nicolás Albornoz, Nelson Barrientos, Fernando Acevedo, Juan Carlos Gentina
Escuela de Ingeniería Bioquímica, P. Universidad Católica de Valparaíso
Av. Brasil 2147, Valparaíso, 32 - 2273641, nalbornozc@gmail.com
En la producción tradicional de cerveza, la etapa fermentativa es la etapa más lenta del
proceso, por lo que se hacen muchos esfuerzos para lograr mejoras, principalmente en lo
que se refiere al tiempo de fermentación. Como respuesta a esta problemática, la
producción de cerveza mediante cultivo continuo ofrece a los cerveceros una serie de
ventajas entre las cuales destacan una reducción en el tamaño de los equipos, la obtención
de un producto con características uniformes y principalmente una significativa
disminución del tiempo necesario para la elaboración del producto.
El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la influencia de las condiciones de
operación sobre la etapa fermentativa de la producción de cerveza, operando en modalidad
de cultivo continuo y utilizando Saccharomices cerevisiae inmovilizada en un soporte de
alginato de calcio. Para ello se utilizó levadura cervecera Nottingham con una viabilidad
del 79,4% y alginato de calcio en polvo de viscosidad 195 cp(s) al 1% en solución.
La fermentación continua de cerveza utilizando levadura inmovilizada se realizó en 2
etapas, la primera de fermentación primaria en un reactor de lecho expandido y la segunda
de fermentación secundaria en dos reactores de lecho empacado operando en serie. El
material de construcción de los reactores fue acrílico.
En una primera etapa se estudió el efecto del tiempo de residencia en el reactor de lecho
expandido sobre las propiedades físico-químicas de la cerveza verde. Para ello se evaluó el
cambio en la concentración de etanol, azúcares reductores totales (A.R.T.) y pH operando
con 21, 14 y 7 h de tiempo de residencia y a temperatura ambiente. La concentración de
etanol y el pH no presentaron grandes variaciones al modificar esta variable, a diferencia
del A.R.T. el cual presentó los valores de 14,1, 19,3, y 28,3 g/l cuando se operó con 21, 14
y 7 h de tiempo de residencia respectivamente. Además, en las tres condiciones(,) se
calcularon las productividades volumétricas y especificas en etanol, así como la velocidad
de consumo de azúcares, resultando para 7 h de tiempo de residencia los valores máximos
de 6,3 g etanol/l·h, 0,08 g etanol/g célula·h y 12,24 g A.R.T/l·h, respectivamente.
En una segunda fase se determinó el efecto del tiempo de residencia y la temperatura de
operación de la fermentación secundaria sobre las propiedades físico-químicas de la
cerveza. Con este propósito se trabajó a condiciones de operación fijas en la fermentación
primaria y se utilizó un diseño factorial de 9 experimentos con el fin de evaluar la
influencia de estas variables sobre la concentración de etanol, de A.R.T y de diacetilo. De
esta manera, el diseño consideró tiempos de residencia de 40, 50 y 60 h y temperaturas de
5, 10 y 15 °C. De los resultados obtenidos es posible señalar que tanto la concentración de
etanol como la de diacetilo se vieron estadísticamente influidas por ambas variables,
mientras que la concentración de A.R.T se vio influida sólo por el tiempo de residencia. Por
otra parte, los valores obtenidos para la concentración de A.R.T y etanol se encuentran
dentro de los rangos característicos de la cerveza Pale Ale en todas las condiciones de
operación, mientras que la concentración de diacetilo se encuentra dentro del rango
permitido sólo al trabajar con 50 y 60 h de tiempo de residencia.
Finalmente, se evaluó la viabilidad de la levadura inmovilizada transcurridos 15 y 50 días
de fermentación. Esta se redujo en un 1% a los 15 días de operación y en promedio un 18%
después de 50 días de operación, considerándose aceptable operar con una viabilidad
celular sobre el 50%.
El presente trabajo contó con la valiosa colaboración de Cervecera del Puerto, Valparaíso.