bebida fermentada a base de sorgo

PROGRAMA DE SERVICIOS AGRÍCOLAS PROVINCIALES
(PROSAP)
PROGRAMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD Y DIFERENCIACIÓN DE ALIMENTOS
(PROCAL II)
Desarrollo De Nuevos Productos
BEBIDA FERMENTADA A BASE DE SORGO
Ing. Fausto Vicente
Buenos Aires, Diciembre 2013
1
INDICE
1.
Origen y evolución de las fermentaciones de cereales. ........................................... 3
2.
Introducción de la cerveza en Argentina ................................................................. 3
3.
Propiedades funcionales del producto ..................................................................... 4
4.
Características que identifican a la bebida fermentada de sorgo blanco. ............... 4
5.
Aspectos legales ........................................................................................................ 5
5.1.
6.
Leyes vigentes para celiacos .............................................................................. 5
Materias Primas ....................................................................................................... 6
6.1.
Sorgo blanco normal o dorado .......................................................................... 6
6.1.1.
Composición del sorgo ............................................................................... 6
6.1.2.
Proceso de malteado del sorgo .................................................................. 6
6.2.
Agua ................................................................................................................... 7
6.3.
Lúpulo ................................................................................................................ 7
6.4.
Levaduras ........................................................................................................... 7
6.5.
Enzimas .............................................................................................................. 7
6.6.
Carrageninas ...................................................................................................... 8
7.
Formulación .............................................................................................................. 8
8.
Proceso productivo ................................................................................................... 8
9.
Costos directos .......................................................................................................... 9
10. Bibliografía ................................................................................................................ 9
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1. Origen y evolución de las fermentaciones de cereales.
La cerveza y las bebidas fermentadas de cereales son los productos
más
antiguos de la civilización, algunos historiadores creen que estas bebidas se remontan
a 8.000 años a. C. y otros sostienen que hay datos más seguros 6.000 años antes de
Cristo.
Estas conclusiones se sacaron en 1981 cuando se encontró una piedra tallada
en la región de babilonia que describía una bebida con características similares a la
cerveza. Otra tabla de barro de origen sumerio de 4.000 años antes de Cristo,
encontrada en el actual territorio sirio, muestra una mujer con dos copas y una
inscripción que decía: “Bebe la cerveza con el corazón del león”.
No se puede identificar o determinar los primeros productores de los cereales
fermentados o señalar una zona o un pueblo responsable de las primeras
producciones, podemos decir que bebidas elaboradas a base de granos y/o frutos
existían en la antigua Mesopotamia, África, Lejano Oriente y América.
Las primeras bebidas fermentadas se elaboraban con los cereales disponibles
en cada región, así en la Mesopotamia usaban trigo y mijo, en África sorgo (hoy se
produce una bebida fermentada de sorgo que se consume durante la fermentación),
en China y Japón de arroz y en América de maíz (Chicha). Durante el descubrimiento
de América la cebada fermentada paso a ser un ingrediente importante de la
alimentación en Europa y América.
Hasta el siglo XV los ingredientes principales de la cerveza eran cebada
malteada, agua y levaduras, con agregados de romero y tomillo para evitar la
descomposición y mejorar el sabor. En este siglo los mercaderes de Flandes y los
holandeses introdujeron el lúpulo en su composición, lo cual daba sabor amargo. En la
edad media los monjes europeos refinaron el proceso de producción de cerveza con
malta y el agregado de lúpulo por su sabor amargo y las propiedades conservantes del
mismo.
En 1516 las autoridades bávaras, crearon las leyes de pureza de la cerveza, las
materias primas aptas eran cebada malteada, agua y lúpulo, solamente faltaba la
levadura. En 1680 el científico holandés Antón Van Leeuwenhoek observa las
levaduras en el microscopio. Luis Pasteur hizo posible el control de la transformación
de azucares en alcohol. Hasta la identificación del proceso fermentativo los
productores dependían de las levaduras naturales que estaban en las barricas y/o las
aportadas por las materias primas.
2. Introducción de la cerveza en Argentina
El consumo y producción de cerveza en Argentina tiene alrededor de dos siglos
y medio. Las primeras cervecerías surgieron a fines del siglo XVIII introducidas por
inmigrantes europeos. Al principio las materias primas y levaduras se importaban. La
industria cervecera Argentina tuvo un importante desarrollo a fines del siglo XIX y
comienzos del siglo XX.
En los últimos treinta años se instalaron distintas empresas multinacionales,
produciendo un aumento de capacidad instalada. Además del aumento de capacidad
productiva, en los últimos 20 años, aumento el número de cerveceros artesanales,
los cuales podrían producir cerveza a base de sorgo blanco, para ocupar las
necesidades del mercado.
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3. Propiedades funcionales del producto
La bebida fermentada a base sorgo blanco contiene algunos componentes que
son de importancia para ciertas funciones biológicas de nuestro organismo:
Vitaminas: contiene vitaminas del grupo B, tiamina, riboflavina, ácido
pantoténico, piridoxina, biotina, cianocobalamina y niacina. También contiene
mesoinositol y ácido fólico. Estos compuestos provienen del sorgo malteado.
Las vitaminas ayudan a regular el metabolismo teniendo efecto sobre
músculos, nervios y glándulas.
Ácido fólico: es fundamental para el mantenimiento de la vida celular, para el
crecimiento y formación de nuevos tejidos. Regula la homocisteina, factor de
riesgo de enfermedades cardiovasculares.
Polifenoles: antioxidantes naturales, participan en la protección contra
enfermedades cardiovasculares y en reducción de los fenómenos oxidativos.
Fibra: la fibra soluble contenida en la bebida fermentada de sorgo evita el
transito lento y contribuye a disminuir la hipercolesterolemia.
Maltodextrinas: carbohidratos complejos de absorción lenta, utilizados como
fuente de energía.
4. Características que identifican a la bebida fermentada de sorgo blanco.
Color: es determinado por el color del sorgo malteado, el cual se transmitirá a
la bebida fermentada. El sorgo malteado después de la etapa de secado, puede
obtenerse sorgo malteado claro, dorado ó chocolate.
Turbidez: la bebida fermentada de sorgo debe ser transparente y brillante, la
turbidez puede estar causada tanto por los materiales utilizados, como
deficiencias en el proceso de producción. Un filtrado ineficiente del mosto
después de macerar puede generar turbidez por partículas en suspensión. Se
debe recircular el mosto hasta obtener un filtrado cristalino. Durante la
ebullición (agregado de lúpulo) por periodos muy cortos produce turbidez
debido a que no precipitan las proteínas. El crecimiento de levaduras naturales
y el crecimiento de bacterias lácticas son causas de turbidez.
Retención de espuma: alto contenido de proteínas favorece la retención de
espuma en el producto final.
Carbonatación: la espuma característica al servir la bebida fermentada se debe
al desprendimiento de anhídrido carbónico, retenido por dextrinas y proteínas.
Cuerpo: el cuerpo de la bebida fermentada está dada por la cantidad de
dextrinas, las cuales son controladas en el proceso propuesto por la porción de
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sorgo tratado con alfa amilasa sin agregado de glucoamilasa al sorgo no
malteado.
Sabor dulce: el sabor dulce se debe a las dextrinas, las cuales se regulan con la
cantidad de sorgo que se trata solamente con alfa amilasa. Además la variable
elegida de todas las probadas, se usa una levadura de alta resistencia al
alcohol. Aunque se usen mostos de alta densidad y contenido de azúcar, estas
serán fermentadas.
Sabor amargo: el sabor amargo de esta bebida fermentada de sorgo proviene
de la cantidad, calidad y especie de lúpulo utilizado durante la ebullición del
mosto filtrado. Los alfa ácidos del lúpulo durante la ebullición de mosto se
isomerizan, siendo estos productos los responsables del sabor amargo.
Grado alcohólico: la cantidad y tipos de alcoholes producidos dependen de los
azucares fermentables del mosto, la cepa de levadura usada y la temperatura
de fermentación. Los azúcares fermentables serán controlados por cantidad de
sorgo malteado, tiempo y temperatura de la acción de la glucoamilasa en esta
porción de sorgo. Además se usa una levadura de vinos a una temperatura de
fermentación de 20ºC.
Aspectos nutricionales: valor energético cada 100 mililitros de cerveza de sorgo
aporta aproximadamente 47,5 Kcal aportados por el contenido de alcohol y su
extracto seco residual ,formado principalmente por hidratos de carbono y
proteínas. Este producto aporta la mayoría de los minerales y vitaminas del
grupo B riboflavina, piridoxina, niacina y ácido fólico.
Tiene un bajo contenido en sodio, proteínas y calcio. La presencia de fibras
solubles, facilita el tránsito intestinal y debido a la relación potasio/sodio le
confiere un efecto diurético.
5. Aspectos legales
En el año 1969, por ley 18.284 se sanciona la vigencia del Código Alimentario
Argentino en todo el país. El mismo contiene todas las normas que deben observarse
en higiene y sanidad, bromatología e identificación comercial que rige para alimentos
de todo el territorio nacional. La referencia es el Codex Alimentarius.
Según el Código Alimentario Argentino define como cerveza a la bebida
fermentada por levadura cervecera, del mosto de cebada malteada o extracto de
malta, sometido previamente a un proceso de cocción, con agregado de lúpulo. Una
parte de la cebada malteada o extracto de malta podrá ser substituido por adjuntos
cerveceros. Los adjuntos cerveceros son carbohidratos o cereales agregados.
Como la bebida fermentada de sorgo blanco normal o dorado, no contiene
malta o extracto de malta, no es posible denominarla “cerveza”.
5.1. Leyes vigentes para celiacos
Ley 24.827 modificada por 24.953, determinan el nivel máximo de gluten que
pueden contener los alimentos. Los alimentos deben ser publicados en un listado
de alimentos aptos para celiacos de A.C.E.L.A.
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Los organismos que autorizan la aparición de los alimentos en el listado y
realizan los análisis son el Instituto Nacional de Alimentos (INAL) y el Laboratorio
Central del Ministerio de Salud de la provincia de Buenos Aires. Debe tener el
símbolo “SIN T.A.C.C.” autorizado por A.N.M.A.T., A.C.E.L.A. Argentina y A.C.A.
Para elaborar productos alimenticios para uso Humano se debe tener en
cuenta:
Reglamento de edificación, Código urbano, ley de higiene y Seguridad en el
trabajo.
Código bromatológico, Código Alimentario Argentino, ordenanzas y
reglamentaciones sobre alimentos (ley nacional 18.284)
Registro Nacional de Establecimientos R.N.E.
Registro Nacional de Producto R.N.P.
6. Materias Primas
6.1. Sorgo blanco normal o dorado
El sorgo (sorghum bicolor L Moench) en términos de producción mundial es la
quinta gramínea después del trigo, arroz, maíz y avena. Es un cultivo que tiene alta
tolerancia a la sequía. Se adapta a zonas tropicales y subtropicales.
Tiene las mismas aplicaciones que el maíz, o sea panificados, cereales para el
desayuno, adjunto en la producción de cerveza, bioetanol, jarabes de glucosa o
fructuosa.
6.1.1. Composición del sorgo
Almidón: el contenido medio de almidón es del 64,00% siendo la
temperatura de gelatinización entre 68 /78ºC. La relación de amilosa y
amilopectina es de 20/80 respectivamente. Contiene pequeñas
cantidades de mono, disacáridos y oligosacáridos.
Proteínas: comparado con otros cereales, el contenido proteico es
menor y está entre 8-12%, siendo deficiente en lisina, no posee gluten.
Lípidos: tiene un bajo contenido de lípidos 3,7%, los ácidos grasos que
aporta son poliinsaturados.
Vitaminas: contiene vitaminas del grupo B, en especial niacina.
Minerales: contiene zinc, calcio, magnesio, sodio y potasio. Mayor
concentración zinc.
6.1.2. Proceso de malteado del sorgo
Las variedades más difundidas de sorgo para maltear son: rojo, blanco
normal, blanco ceroso etc. Optamos por el sorgo blanco normal.
A pesar del uso de enzimas optamos por el sorgo con mejor poder
diastásico (paquete enzimático) y menor contenidos de taninos en la cascara.
Clasificación y limpieza de los granos. Para tener una germinación
pareja los granos deben ser de tamaños similares.
Remojo de los granos hasta que la humedad de los mismos este entre
42/45% a una temperatura de 20/25ºC. durante 24 a 30 horas.
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Mantener las condiciones de humedad y aireación por 3 ó 4 días hasta
obtener una buena germinación. La temperatura debe estar entre
20/25ºC. Sorgos con alta carga de hongos debe agregarse un fungicida
soluble, ejemplo ácido propiónico.
Secar los granos de sorgo de 40% de humedad a valores de 8/4%.
Proceso que se debe hacer a temperaturas entre 70/75ºC. Malta de
sorgo base.
Para desarrollar sabores y colores a la malta de sorgo seca se debe
calentar a temperaturas entre 80/120ºC por tiempos de 15 a 60
minutos.
6.2. Agua
Es el componente que lleva la mayor proporción un 90% en el producto
terminado. Se debe tener disponible de agua que cumpla con las siguientes
características.
Componente
Máximo
Nitritos
0 mg/l
Nitratos
20 mg/l
Sulfatos
100 mg l
Hierro
0,1 mg/l
Manganeso
0,05 mg/l
Dureza total
180 mg/l
Silicatos
50 mg/l
Arsénico
0,02 mg/l
pH
6,8 – 7,5
6.3. Lúpulo
Para la elaboración de la cerveza o esta bebida fermentada se usan las flores
femeninas de lúpulo (Humulus Lupulus). Existen diferentes presentaciones pellets,
flores y extracto.
Los principios activos que aportan el lúpulo:
Sabores amargos aportados por los alfa ácidos.
Aceites esenciales dan sabor y aroma.
Taninos, contribuyen a la conservación.
6.4. Levaduras
Las levaduras usadas en la producción de bebidas alcohólicas son de la división
de ascomicetes, son unicelulares y mayoritariamente se reproducen por
gemación.
La levadura usada en las fermentaciones con sorgo fue Saccharomyces cerivisae
bayanus.
Las levaduras metabolizan los azucares produciendo etanol, anhídrido
carbónico, y subproductos (glicerina, alcoholes de alto peso molecular, etc.).
6.5. Enzimas
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Estas enzimas son de producción nacional, de origen bacteriano la alfa amilasa
la cual transforma los almidones en dextrinas y la glucoamilasa de origen fúngico,
que hidroliza las dextrinas en glucosa.
6.6. Carrageninas
Son hidrocoloides que se extraen de diversos tipos de algas marinas, como
Gigartina, Eucheuma, Hypnea, el tipo de hidrocoloide que se usa es Kappa. Las
carrageninas se agregan 15 minutos antes de terminar el proceso de hervido del
mosto filtrado, con el objetivo de precipitar los coloides de proteínas.
7. Formulación
Concepto
Kg/litro
Sorgo malteado
0,125
Sorgo sin maltear
0,125
Agua
1,000
Lúpulo
0,001358
Alfa amilasa
0,0003
Glucoamilasa
0,00015
Levadura
0,000485
Carrageninas
0,00014
Ajustes de pH con ácido láctico o soda caustica
diluida.
8. Proceso productivo
Producción de azucares fermentescibles
Colocar el sorgo malteado previamente molido grueso, en la mitad del
agua de la formula, ajustar el pH a 5.8/6,0; agregar la mitad la enzima alfa
amilasa, calentar hasta ebullición por 15 minutos o hasta almidón negativo
(verificación con el ensayo yodo/yoduro).
Producción de glucosa
Enfriar el mosto de la etapa anterior a 60/65ºC, ajustar el pH a 4,8/5,2,
agregar el total de la glucoamilasa y mantener a 60/65ºC por 24 horas. La
concentración de glucosa debe estar alrededor del 7% para obtener un 4% v/v
de alcohol.
Producción de dextrinas
Cuando el proceso anterior cumpla 24 horas comenzar con la
producción de dextrinas. Colocar el sorgo sin maltear previamente molido en el
agua remanente, ajustar el pH a 5,8/6,0, agregar la mitad de la alfa amilasa,
calentar hasta ebullición por 15 minutos o almidón negativo.
Preparación del mosto
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Unir las dos porciones (producción de glucosa y dextrinas) calentar a
ebullición y filtrar, lavar con agua caliente hasta completar el volumen inicial. El
calentamiento hasta ebullición elimina la glucoamilasa.
Agregado de lúpulo y carrageninas
Calentar a ebullición el mosto filtrado agregar tres cuartas partes del
lúpulo (sabor amargo) y 15 minutos antes de terminar la hora de calentamiento
agregar la carragenina y lo que resta de lúpulo.
Whirpool
Después de la hora de ebullición agitar para que se forme el whirpool,
precipitando las proteínas, transferir al fermentador enfriando a 20ºC por
medio de un enfriador de placas (el fermentador y enfriador deben estar
sanitizados).
Inocular con un cultivo de levadura fresco de tal manera de que el mosto reciba
diez mil células por mililitro de mosto. Mantener la temperatura de
fermentador por debajo de los 20ºC durante una semana.
Enfriar a 10ºC y mantener a esta temperatura por una semana.
Separar las levaduras, embotellar y gasificar.
9. Costos directos
Concepto
Kg/litro
$/Kg
Costo/litro
Malta de sorgo*
1,0
7,400
0,925
Sorgo sin maltear
3,0
1,260
0,157
Agua**
1,0
0,042
0,168
Lúpulo
1,0
166,194
0,226
Alfa amilasa
0,00014
252,000
0,075
Glucoamilasa
0,000485
280,000
0,042
Levadura
0,125
872,000
0,423
Carrageninas
0,0003
415,170
0,058
Envase
0,001358
1,953
1,953
Tapa
4,000
0,126
0,126
Etiqueta
0,125
0,050
0,150
Cajón***
0,00015
3,500
3,500
Total Costos Directos
$ 7,803
*Se puede reducir el precio de compra, si se produce en la planta de producción de cerveza de
sorgo, reduciendo el peligro de contaminación con el gluten de la cebada.
** Incluye agua de lavado y enfriamiento.
*** Cajones de 12 botellas, no se incluye retorno de los mismos.
**** De los costos directos falta anhídrido carbónico, que aportaría 2 o 3 centavos.
10. Bibliografía
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Cerveceros
artesanales
Argentinos,
http://www.cervezadeargentina.com.ar
página
web:
Cerveza y salud, IV Simposio Internacional de la cerveza página web:
http://www.cervezaysalud.com.es
Tabla de Composición Química de Alimentos del Centro de Endocrinología
Experimental y Aplicada, CENEXA, La Plata, 1995.
Tecnología para cerveceros y malteros, Wolfgang Kunze, 1º Edición, Alemania,
2006.
Mejores Técnicas Disponibles de la Industria Cervecera, Instituto Tecnológico
Agroalimentario de España, 1996.
Microbiología Industrial: Microorganismos de interés industrial, Carballo F.
Editorial Acribia, 2000.
Elaboración de cerveza: Microbiología, bioquímica y Tecnología, Homsey I.S.
Editorial Acribia, 2003.
Biotecnología de la cerveza y la malta, Hough, J.S. Editorial Acribia, 1991.
Manual de variedades de lúpulo, Hopunion LLC.
Bebidas: Tecnología química y microbiología, Sutherland, JP, Editorial Acribia,
1990.
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