Durante las últimas décadas, la optimización de procesos y el aumento de la eficiencia se han convertido en prioridades para muchas empresas cerveceras de todo el mundo. La elaboración de cerveza de alta gravedad es un método para lograr estos objetivos.
El sector manufacturero busca continuamente formas de reducir los gastos de capital, el complemento de la mano de obra, la utilidad y otros costos operativos, al tiempo que garantiza que la calidad de los productos se mantenga constantemente alta. La industria cervecera no es una excepción a esta tendencia y uno de los procedimientos empleados para lograr estos objetivos es la elaboración de cerveza de alta gravedad. Además, otras iniciativas de elaboración de cerveza en esta área (también conocidas como intensificación de procesos) se han centrado en:
- Mayores tasas de fermentación y atenuación final
- Viabilidad y vitalidad de la levadura de alta calidad
- Reducción de los tiempos de producción, incluidas cepas de levadura novedosas
- Estabilización y filtración de cerveza más eficiente
- Calidad y estabilidad mejoradas de la cerveza
La elaboración de cerveza de alta gravedad se ha introducido progresivamente en las cervecerías de todo el mundo durante los últimos 40 años aproximadamente. Es un procedimiento que emplea mosto (cerveza sin fermentar) a concentraciones más altas de lo normal y, en consecuencia, requiere dilución con agua especialmente tratada (generalmente desoxigenada) en una etapa posterior del proceso, a la gravedad o grado alcohólico deseados. Al reducir la cantidad de agua empleada en la sala de cocción, se pueden satisfacer mayores demandas de producción sin ampliar las instalaciones de elaboración de cerveza, fermentación y almacenamiento existentes. El procesamiento de menos volumen de mosto y cerveza, al tiempo que se mantiene una producción de líquido constante, también se traduce en un aumento de la eficiencia en el uso de energía, la mano de obra, la limpieza y los costes de efluentes 1. La industria cervecera emplea una serie de formas únicas de medir la concentración de mosto. Una de estas medidas es °Plato. Es una medida del contenido de azúcar de una solución derivada de su densidad. El método se basa en el peso porcentual de sacarosa en una solución a 20°C. Por ejemplo, 12° Plato significa que si todo el azúcar de esa solución fuera sacarosa, comprendería el 12% del peso total de esa solución. La elaboración de cerveza de alta gravedad comenzó en los Estados Unidos a principios de la década de 1960 y luego se extendió por América del Norte, Australia y Sudáfrica. Dificultades fiscales y reglamentarias obstaculizaron su aplicación en varios países europeos (por ejemplo, Alemania y el Reino Unido). Sin embargo, los problemas de regulación se han superado en gran medida y la elaboración de cerveza de alta gravedad ahora se puede implementar en todo el mundo.
Ventajas
Además de las ventajas mencionadas anteriormente, la elaboración de cerveza de alta gravedad también ofrece una gran flexibilidad en el tipo de cerveza que se puede ofrecer a la venta. A partir de un único «stock» de cerveza de alta gravedad, un cervecero puede producir una serie de productos diferentes con diferentes extractos originales y niveles de alcohol (por ejemplo, cervezas ligeras y de bajo/alto contenido de alcohol) sin la necesidad de mantener un inventario separado para cada tipo de cerveza. Además, con la aparición de extractos de lúpulo producidos con dióxido de carbono o etanol como disolvente, extractos de malta, jarabes y colorantes naturales, la gama potencial de tipos de productos comercializables se amplía aún más2.
Desventajas
El proceso de elaboración de cerveza de alta gravedad también tiene una serie de desventajas. La eficiencia del material de la sala de cocción (la eficiencia de extracción del material soluble de la malta y otros cereales empleados en el proceso) disminuye como resultado del puré más concentrado. Además, se utiliza menos lúpulo durante el hervor de mosto; la cerveza diluida final presenta una estabilidad de espuma reducida y también se han encontrado variaciones en el sabor de la cerveca3. El rendimiento de la levadura, debido en gran medida al mosto más concentrado y al aumento de la producción de etanol, puede verse afectado negativamente por los mostos de alta gravedad y, como se discutirá más adelante, esto puede contribuir a una serie de aspectos de la estabilidad de la cerveza.
Morfología de la levadura
Se han observado cambios en la morfología intracelular de la levadura, particularmente con respecto a la vacuola de células de levadura. La vacuola es un cuerpo ovalado en la célula que existe como un único orgánulo, o como varios componentes distintos. Por lo general, es un tercio del ancho de la celda. Actúa como reservorio para el almacenamiento de nutrientes y enzimas específicas y su volumen cambia con la fase de crecimiento y las condiciones ambientales. Los estudios con cepas de levadura ale y lager han observado un agrandamiento de la vacuola cuando los cultivos fermentan mosto de alta gravedad (20 ° Plato) en comparación con mosto de baja gravedad (12° Plato) (Figuras 1 y 2). Se cree que el agrandamiento de la vacuola es una reacción al estrés osmótico impuesto a las células por el mosto de alta gravedad.
Agua de dilución
La reconstitución del mosto de alta gravedad, o mosto fermentado con agua (un proceso también conocido como dilución o corte), puede ocurrir en casi cualquier etapa durante el proceso de elaboración de la cerveza. Cuanto más tarde se produce la adición de agua, mayor es el aumento de la capacidad de elaboración de cerveza. La calidad del agua de dilución empleada es crítica y depende del punto de adición. Cuanto más tarde en el proceso se produce, mayor es el requisito de calidad. Por ejemplo, si la dilución se produce hacia el final de la fermentación primaria, el agua debe filtrarse con carbono, con el pH correcto y ser microbiológicamente sólida. Sin embargo, si la dilución se produce lo más tarde posible en el proceso (en la etapa de filtración), se debe tener el mayor cuidado. El agua debe tener una calidad y composición química similares a las utilizadas para la elaboración de cerveza. Debe ser estéril, tener una concentración de oxígeno disuelto inferior a 50 ppb, una temperatura de 1°C y estar carbonatada al contenido de CO2 de la cerveza. La razón de la baja concentración de oxígeno disuelto en el agua de dilución es que la cerveza envasada, a diferencia de la mayoría de las bebidas alcohólicas, es inestable. Uno de los principales factores que contribuyen a esta inestabilidad es la oxigena2.
Estabilidad de la cerveza
La estabilidad (o inestabilidad) de la cerveza se puede considerar dentro de seis categorías: física (coloidal), sabor, espuma, ligera, biológica y efusiva. Las tres primeras categorías han sido implicadas en la calidad de la cerveza como resultado de procedimientos de elaboración de cerveza de alta gravedad. Se ha demostrado que las cervezas de alta gravedad son más estables físicamente en comparación con sus homólogos de baja gravedad (Tabla 1). La evidencia anecdótica indicaría que las cervezas elaboradas con alta gravedad también han mejorado la estabilidad del sabor. Sin embargo, las cervezas elaboradas con gravedades más altas tienen una estabilidad de espuma más pobre (Tabla 1 – nibem es una medida de la tasa de colapso de espuma, cuanto menor sea el número, menor será la estabilidad de la espuma) 4. Hay una serie de compuestos espumosos positivos en la cerveza. Estos incluyen polipéptidos, ácidos iso-alfa, melanoidinas e iones metálicos. Los polipéptidos desempeñan un papel importante en la formación y estabilidad de espuma de cerveza. Se ha aceptado que los polipéptidos de mayor carácter hidrofóbico (aquellos que «no les gusta» el agua) producen la espuma más estable. Es la propiedad de la hidrofobicidad de los polipéptidos, en lugar del tamaño, lo más importante en la producción de espuma de cerveza estable. El nivel de polipéptidos hidrofóbicos se puede determinar utilizando técnicas cromatográficas5 y se ha encontrado que a lo largo del proceso de elaboración de cerveza hay una pérdida mucho mayor de estos polipéptidos durante un proceso de elaboración de cerveza de alta gravedad en comparación con los procedimientos de elaboración de cerveza de baja gravedad (Figura 3). Cuando la cerveza de alta gravedad se diluyó a una concentración de alcohol equivalente a la cerveza de baja gravedad, contenía un nivel de polipéptido hidrófobo inferior al 50% de la cerveza de baja gravidad4. Se puede ver en la Figura 3 que la fermentación es una etapa clave en la que se pierden polipéptidos hidrofóbicos durante el proceso de elaboración de la cerveza. Dos factores principales explican esta pérdida. En primer lugar, se sabe que la formación prematura de espuma (especialmente en recipientes cilíndricos) es responsable de la pérdida de una gran cantidad de sustancias activas de espuma y este problema se agrava durante la fermentación de mostos de alta gravedad. En segundo lugar, la levadura secreta enzimas proteolíticas en el mosto de fermentación y estas enzimas tienen un efecto negativo en la estabilidad de la espuma de la cerveza terminada, a través de la hidrólisis de polipéptidos durante la fermentación y el almacenamiento. Esta secreción de proteinasas aumenta cuando se imponen condiciones de estrés, como el mosto de alta gravedad, a los cultivos de levadura (Figura 4)6.
Sabor a cerveza
Otra desventaja de la elaboración de cerveza de alta gravedad es que, tras la dilución, la cerveza no presenta el mismo perfil de compuestos volátiles que el que se encuentra en la cerveza producida con mosto de gravedad normal. Después de la dilución a una concentración equivalente de etanol, la cerveza producida a partir de mosto de alta gravedad a menudo contiene niveles elevados de ésteres (Tabla 2). Se ha demostrado que una serie de factores influyen en la producción de ésteres durante la fermentación del mosto. Por ejemplo, se sabe que la cepa y el tipo de levadura (ale o lager), la temperatura y la presión, la velocidad de lanzamiento, los niveles de trub de mosto, el oxígeno disuelto al comienzo de la fermentación, el nitrógeno, el dióxido de carbono, los ácidos grasos, el contenido de aminoácidos y ciertos iones metálicos afectan el nivel de ésteres (y otros volátiles) producidos durante la fermentación. Además, los azúcares de mosto que se fermentan influirán en los perfiles de ésteres de cerveza. El metabolismo de la maltosa producida reduce considerablemente los niveles de ésteres como el acetato de etilo y el acetato de isoamilo que cuando la glucosa se fermenta. El mosto se produjo en la cervecería piloto Heriot-Watt 2hL. Se prepararon mostos adjuntos (de alta y baja gravedad) donde se agregaron jarabes (que contenían concentraciones altas y bajas de maltosa) directamente a la caldera. Los niveles relativos de glucosa/fructosa y maltosa/maltotriosa en los mostos se muestran en la Figura 5. Se realizaron fermentaciones y se extrajeron muestras diariamente hasta que se atenuaron los mostos de prueba. El nivel de ésteres producidos fue sustancialmente menor en el mosto de alta gravedad que contenía niveles mejorados de maltosa (Figura 6, solo se muestra acetato de etilo)8. Estos resultados ilustran que el uso de jarabes de alta maltosa ofrece al cervecero la flexibilidad de operar su cervecería en condiciones de producción de alta gravedad para producir cerveza con un sabor que coincida con la cerveza producida en gravedades más bajas.
Conclusión
La elaboración de cerveza de alta gravedad no es una técnica de elaboración difícil, pero la levadura debe tratarse con cuidado, ya que se espera que funcione en un entorno más estresante. Aunque hay aspectos negativos (efectos en algunos aspectos de la estabilidad de la cerveza, la combinación de sabores, la utilización del lúpulo, etc.), los positivos son más sustanciales (aumento de la capacidad de elaboración de cerveza, reducción de los costos de servicios públicos, más alcohol por unidad de extracto fermentable, mejora de la estabilidad física y del sabor).
Agradecimientos
La gratitud se debe al Centro Internacional de Elaboración de Cerveza y Destilación, Suntory Limited, Scottish Courage Brewing Limited, Corn Products Corporation y Heineken International por la asistencia financiera en apoyo de varios aspectos de la investigación que se informa en este documento. 
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- Cooper, D. J., Stewart, G. G., Bryce, J. H. (1998): Algunas razones por las que la elaboración de cerveza de alta gravedad tiene un efecto negativo en la retención de la cabeza. J. Inst. Brewing, 104, 283-288.
- Bamforth, C. W. (1985): Las propiedades espumantes de la cerveza. J. Inst. Brewing, 91, 370-383.
- Brey, S.E., Bryce, J. H., Stewart, G. G. (2002): La pérdida de hidrofóbico polipéptidos durante la fermentación y acondicionado de alta densidad en baja gravedad cerveza. J. Inst. Brewing, 108, 424-433.Stewart, G. G., Borthwick, R., Bryce, J. H., Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C., Rees, E. (1999): Recent developments in high gravity brewing. Tecnología. Cuarto de galón. Master Brewers Assoc. of the Americas, 34, 264-270.
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