Optimización del proceso de remojo para la producción de malta

Optimización del proceso de remojo para la producción de malta producida en el
estado de Hidalgo y Tlaxcala.
Dra. Alma Delia Román Gutiérrez, QA Yuridia Ruíz Sánchez, QA Viridiana Ramírez Mera,
QA Eduardo Vega Barrios. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Instituto de
Ciencias Básicas e Ingeniería, Centro de Investigaciones Químicas.
e-mail: [email protected]
Resumen
El proceso de malteado es un factor importante en la producción de cerveza; en este
proceso están implicados algunos pasos previos para la producción de malta, como es la
selección de grano, remojo, germinación y el secado. El remojo es un factor importante y
es necesario que la cebada retenga de un 40 a un 45% de humedad para favorecer que
el grano pueda germinar de manera adecuada. Para esto se realizaron análisis de
humedad, porcentaje de germinación y tamaño de raíz con el fin de cumplir con los
parámetros de calidad citados en la bibliografía, sin embargo durante el remojo se
suscitaron algunos problemas como fue la contaminación con mohos, de tal manera que
se realizaron dos experimentos diferentes para evitar esta contaminación combinando
tiempos y temperaturas de remojo. Con los resultados de esta investigación se
plantearon parámetros en los cuales se debe trabajar en la siguiente parte del análisis
que sería la optimización de la germinación.
Introducción
Los cereales son de gran importancia en la industria alimentaria, sin embargo no todos
son utilizados en esta. La cebada es uno de los cereales con más importancia en Hidalgo
y Tlaxcala ya que ocupa un lugar importante en la producción sin embargo, no se han
realizados estudios para saber si esta tiene la calidad adecuada para utilizarse en la
industria alimentaria, lo cual trae pérdidas económicas importantes a los productores ya
que la mayoría de la cebada es utilizada para la alimentación de ganado. En este trabajo
se plantea utilizar la cebada para la producción de malta cervecera.
La producción de malta implica algunos procesos los cuales son: la selección de grano,
remojo, germinación y secado. El objetivo del malteado es preparar y transformar las
reservas nutritivas del grano a sustratos apropiados para la producción de cerveza
(Hornsey Ian; 1999). El remojo se realiza con el fin de romper el estado durmiente en el
grano y así activar las enzimas que se encargan de romper el almidón y las proteínas en
pequeñas estructuras fácilmente consumidas por las levaduras (Hough S. J.; 1990). Una
vez remojados los granos se someten a germinación. El primer signo de de la
germinación es una protuberancia de la coleorriza o camisa de la raíz, posteriormente
producirá raicillas o brotes; en esta fase es donde realmente se estimula la producción de
enzimas que hidrolizarán al almidón. Los granos germinados se traspasan a un horno
donde son tratados con temperaturas bajas o altas, dependiendo del tipo de cerveza que
se quiera producir o bien una combinación de éstas, para detener la actividad de las
enzimas y así evitar una excesiva hidrólisis de del almidón. La temperatura se controla
muy cuidadosamente para secar la malta lo más rápido posible sin destruir las enzimas
producidas durante el malteado (Hornsey; 1999).
En la bibliografía se citan distintas condiciones para remojo y germinación de cebada;
estos procesos juegan un papel importante en la producción de maltas de buena calidad,
es por esta razón que es necesario realizar experimentos preliminares para establecer de
manera correcta los parámetros necesarios de tiempo y temperatura y así obtener maltas
de excelente calidad.
Materiales y Métodos
Se realizó un experimento preliminar lo llamamos experimento A para comprender mejor
en la expresión de los resultados. Para establecer el tiempo y temperatura de remojo se
realizó con 3 variedades de cebada PO-H, M16-H y Esm1-T seleccionadas al azar. La
temperatura ambiente registrada osciló entre 19 y 22º C. Se colocaron 250g de cada
muestra con 750ml de agua en recipientes cerrados. Cada 24 horas los recipientes se
agitaron (aproximadamente 100 veces) para proveer de oxígeno a la muestra (Hornsey;
1999). El remojo se realizó durante 7 días y se determinó la humedad después de los
días 1, 2, 3, 4 y 7, para medir el incremento de humedad y determinar el tiempo en que
las muestras alcanzaron la humedad ideal para la germinación (40-45%); (Figueroa
Cárdenas; 1985; Hornsey; 1999). Después de 4 días de remojo se tomó muestra para
realizar pruebas de germinación a temperatura ambiente. La germinación se llevó a cabo
en cajas petri y selladas con papel Parafilm a temperatura ambiente durante 4 días. Las
raíces fueron medidas al segundo día ya que se observó un crecimiento favorable, sin
embargo se dejaron germinar los 4 días con el fin de observar el comportamiento de las
semillas.
Debido a que en las muestras sometidas a este proceso se presentaron contaminación
con mohos en el remojo así como en la germinación, se planteó un nuevo experimento de
remojo lo designamos como experimento B, en el cual fueron seleccionadas dos
muestras de cebada al azar PO-H y Esm1-H y se sometieron a remojo a una temperatura
de 4ºC, el agua fue previamente desinfectada con cloro y además las muestras de
cebada se lavaron con agua antes de iniciar el remojo. Las cantidades de muestra y agua
fueron las mismas que en el experimento anterior; también se realizó cambio de agua y
agitación cada 24 horas.
Al igual que la prueba anterior, se determinó humedad ente caso cada 2 días para
analizar el incremento de la misma en los granos de cebada.
Una vez finalizado el remojo se retiró el agua de los recipientes de remojo y se colocaron
a germinar durante 4 días a temperatura ambiente; los recipientes fueron sellados con
papel Parafilm para evitar la pérdida de humedad, se abrieron los recipientes una vez al
día y se realizaron de 2 a 3 volteos al día con el fin de eliminar dióxido de carbono
producido por la respiración, distribuir la temperatura y evitar que el crecimiento excesivo
de las raíces formen una red (Hough S. J.; 1990). Las raíces fueron medidas al cuarto día
ya que en este experimento no se observo presencia de granos germinados al segundo
día.
Determinación de humedad.
La humedad fue realizada a 3g de muestra en una estufa durante 24 horas ±5 minutos a
una temperatura de 105 a 106ºC. Una vez que la muestra se secó, se colocó en un
desecador, se pesó para calcular la pérdida de peso debida a la eliminación de agua.
El porcentaje de humedad de la muestra se calculó mediante la siguiente fórmula:
Humedad (%) m/m = (W1 – W2) /W3 *100
W1 = Masa de la cápsula seca + masa de la muestra húmeda
W2 = Masa de la muestra después del secado
W3 = Masa de la muestra húmeda.
Los granos de cebada deben alcanzar una humedad ideal para la germinación de entre
un 40-45 % (Figueroa Cárdenas; 1985; Hornsey Ian; 1999).
Porcentaje de germinación.
Este análisis consistió en dividir de forma homogénea en cuatro partes, posteriormente se
seleccionó una muestra más pequeña en cada una de las cuatro partes, es decir se
trabajó con cuatro réplicas. Posteriormente se cuantifican los granos germinados y se
determina el porcentaje de germinación mediante la siguiente fórmula.
Porcentaje de germinación (%) = (Granos totales – Granos no germinados)*100
Se aceptan aquellas muestras en las cuales el porcentaje de germinación es superior a
85% según la NMX-FF-043-SCFI-2003.
Porcentaje de crecimiento de raíz.
!
Para medir el tamaño de raicillas, se seleccionaron 10 granos germinados al azar de las
muestras seleccionadas en el porcentaje de germinación. Posteriormente se midió el
tamaño de la raíz en cada grano. Finalmente el tamaño de raíz se expresa en porcentaje
con relación al tamaño del grano de cebada, como se muestra a continuación.
% Tamaño de raicillas = ((T1 –T2)/T1) * 100
T1 = Tamaño del grano (cm)
T2 = Tamaño de la racillas (cm)
El porcentaje de crecimiento óptimo para las raicillas es alcanzar un tamaño de ¾ a 1
partes del tamaño de grano (Figueroa Cárdenas; 1985).
Resultados
Experimento A. El porcentaje de humedad aceptable es de entre un 40 y 45 % para que
se pueda llevar a cabo de manera favorable la germinación, como podemos observar en
la tabla 1 los resultados muestran que esta humedad fue alcanzada después del
segundo día, después del día 4 el porcentaje de humedad tuvo muy poca variación.
Variedad de
cebada
Humedad (%)
Días de Remojo
A
B
1
2
3C
4D
7E
Esm1- H
36.0(0.12)
44.1 (1.38)
47.4 (0.13)
51.8 (0.35)
53.4 (1.44)
PO- H
36.5(0.51)
44.1 (0.39)
47.1 (0.40)
51.0 (0.11)
52.7 (0.37)
M16-H
38.9 (1.22)
44.2 (0.43)
47.4 (0.18)
52.6 (0.45)
52.5 (0.99)
Tabla 1. Porcentaje de humedad alcanzado por las variedades de cebada durante el remojo a temperatura
ambiente
En este experimento hubo presencia de mohos después del tercer día de remojo como se
puede observar en la figura 2 de la izquierda, sin embargo se continuó con el
experimento con el fin de observar hasta que día el grano alcanzaba la humedad ideal y
hasta que instante mantenía constante la retención.
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Figura1. Imagen de la izquierda, análisis del % de humedad en las muestras de remojo a temperatura ambiente en el
experimento A. Imagen de la derecha, granos germinados de cebada después de 4 días de germinación.
Figura2. Imagen de la izquierda, moho detectado en el experimento de remojo. Imagen de la derecha, granos de cebada
infectados con mohos después de 4 días de germinación, además se puede observar el crecimiento de la raicilla.
Los resultados de germinación son mostrados en la tabla 2; el porcentaje de germinación
no es el adecuado según la bibliografía además se detectó contaminación con mohos y el
crecimiento de raíces al segundo día fue adecuado, sin embargo al cuarto día fue
excesivo lo cual se puede observar en la figura 1de la derecha.
Variedad
de cebada
Porcentaje de
Germinación (%)
Tamaño de
Raicillas (%)
Esm1-H
PO-H
71.3 (0.0)
80.6 (0.1)
1.0 (0.1)
1.0 (0.0)
Tabla 2. Resultados del porcentaje de Germinación y tamaño de raicillas llevados a cabo a temperatura
ambiente.
Experimento B. En este experimento podemos observar en la tabla 3 que hasta el día 6
fue alcanzada la humead señalada como óptima; no se observó presencia de hongos sin
embargo, las muestras se congelaron.
#
Variedad de
cebada
Humedad (%)
Días de Remojo
A
B
4
C
6
10
Esm1-H
41.1 (1.9)
48.3 (1.7)
51.6 (1.7)
PO- H
43.3 (0.0)
47.8 (1.9)
51.1 (1.2)
Tabla 3. Resultados de los experimentos sometidos a remojo durante 4º C.
El porcentaje de germinación se observa (tabla 4) que es mucho más bajo que en el
experimento anterior, y el tamaño de
raicillas al cuarto día fue el adecuado. No se
observó crecimiento de mohos.
Porcentaje de
Variedad
Germinación
de cebada
(%)
Esm1-H
43.2 (0.2)
PO-H
51.5 (0.1)
Tamaño de
Raicillas (%)
1.0 (0.1)
1.0 (0.1)
Tabla 4. Resultados del porcentaje de Germinación y tamaño de raicillas a temperatura ambiente.
Discusión
Como se puedo observar en el experimento A, en el remojo la temperatura que se utilizó
oscilaba entre 19 y 22ºC y además no hubo cambio de agua ni desinfección, estas
condiciones propiciaron la presencia y desarrollo de mohos en las muestras, no obstante
el porcentaje de humedad adecuado fue alcanzado después del segundo día. El
experimento 2 la contaminación con mohos pudo evitarse debido a que se realizó a 4ºC,
hubo cambio de agua y además las muestras fueron previamente enjuagadas con agua
así como desinfectada, así gran parte de los mohos fueron arrastrados y eliminados de la
muestra. Estos microorganismos son parte de la flora natural del grano (Géneros como
Alternaria, Fusarium, Helmintosporium y Cladosporium se encuentran de manera natural
en la cebada (Fernández Esacartín;1999). A pesar de que no hubo presencia de mohos
la muestra no presento la misma retención de agua que en el experimento A, ya que se
requiere el doble de tiempo para obtener el porcentaje de humedad citado en la
bibliografía, esto se debe a que la muestra se congelo y bajo la viabilidad del grano para
retener agua.
En la fase de germinación se observó que con ninguno de los dos métodos alcanzó el
porcentaje de germinación establecido por la norma. En el experimento A se debió a que
los hongos, que probablemente provenían del experimento de remojo, disminuyeron la
viabilidad del grano; en el experimento B, el porcentaje de germinación fue aún más bajo,
esto se debió al bajo porcentaje de humead que alcanzó la muestra a 4ºC.
Los resultados anteriores nos ayudaron a plantear los tiempos y temperaturas óptimos de
remojo y establecer parámetros para la germinación en la producción de malta. Para ello,
se sugiere que el remojo se lleve a cabo a 10º C para evitar la presencia de mohos y la
poca retención de agua del grano y obtener así un mejor desarrollo en la germinación de
las muestras.
Además de trabajar a las condiciones de remojo mencionadas, se sugiere también
trabajar a 2 y 4 días de germinación y con dos temperaturas 16 y 20ºC para analizar la
forma en que las variedades de cebada son afectadas por estos tratamientos y para
seleccionar aquellos tratamientos en los cuales se obtenga malta de calidad adecuada.
Bibliografía:
Fernández Escartín E. Microbiología e Inocuidad de los Alimentos. Universidad Autónoma
de Querétaro. México (2000). Pp. 295-296.
Figueroa Cárdenas Juan De Dios. Métodos de Para evaluar la calidad maltera en cebada.
Secretaría
de
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y
Recursos
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Instituto
Nacional
de
Investigaciones Agrícolas. México D. F. (1985). Pp. 30-67.
Hornsey Ian. Elaboración de cerveza (Microbiología, Bioquímica y tecnología). Editorial
Acribia S.A. Zaragoza España (1999) Pp. 15-29.
Hough J. S. biotecnología de la cerveza y de la malta. ). Editorial Acribia S.A. Zaragoza
España (1990) Pp. 9-29)
NMX-FF-043-SCFI-2003.Norma Mexicana. Productos Alimenticios no Industrializados
para consumo humano- cereal-cebada maltera (Hordeum vulgare
y Hordeum
distichum). Especificaciones y métodos de prueba.
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