Martes, 30 de Mayo del 2017
Revista MASH | Ciencia Cervecera
Fermentación Isobárica
14/09/2015 | Visitas: 13243

La fermentación isobárica no es otra cosa que el mismo proceso de fermentación de un mosto que todos conocemos, pero sometido a presiones internas. Para poder decir que el proceso es "isobárico" la presión, en el interior del fermentador debe mantenerse constante.

Ya a fines del siglo XIX, los cerveceros comenzaron a preguntarse qué efecto tendría la presión en el proceso de fermentación.
Los primeros experimentos realizados buscaban analizar la formación de alcohol y de nitrógeno residual, a fin de comprobar el comportamiento de las levaduras en un ambiente de alta presión. Con la tecnología rudimentaria de aquellos tiempos, los resultados demostraron un aumento en la atenuación con ninguna reducción perceptible en la cantidad de materias nitrogenadas, lo que hace pensar que la levadura actuó de forma normal pero con una actividad mayor que en un proceso atmosférico.
Otro experimento fue realizado para determinar qué organismo se veía más afectado por la presión, una levadura adecuada, una salvaje, o las posibles bacterias propias del medio.
Para ello se dividió, en tres recipientes, un mosto estéril inoculado con una levadura impura proveniente de partidas malas de cervezas y de lotes de levadura ordinaria con mucho tiempo de uso. A los recipientes se les aplicaron presión distintas, a uno 15 inHg ( 0.51 BAR), a otro una mínima presión y al tercero ninguna, se lo tapó sólo con algodón.
En el primer recipiente, la mayor parte de la levadura se agrupó en la parte alta del mismo, mientras que en el segundo, sólo una parte subió, depositándose el resto en la su parte inferior. En el tercer recipiente (sin presión) el resultado fue el menos satisfactorio, formándose una película de grasa en la superficie. 
La atenuación no presentó diferencias apreciables entre cada una de las muestras.

Bajo el microscopio se observó en el primer recipiente células redondas y regulares, con pocas levaduras salvajes y muy pocas bacterias. En el segundo no fue tan bueno lo encontrado, había más células irregulares; casi la misma cantidad de levaduras salvajes, pero con más bacterias. El último de los frascos mostró una gran mayoría de células irregulares; más levaduras salvajes y mucho más bacterias. Después de realizar dos series más de este experimento agregando, a cada uno de los recipientes, una nueva cantidad del mismo mosto estéril usado anteriormente y dejarlo fermentar, las muestras analizadas demostraron que las diferencias encontradas en el primer examen estaban ahora mucho más definidas. La condición de la levadura era muy buena en el primer caso, buena en el segundo y muy mala en el tercero…
También se pudo observar un incremento de la atenuación en las muestras que estuvieron bajo presión lo que hace pensar que la levadura se volvía más y más activa con cada agregado de mosto.

Todos estos experimentos muestran más claramente la influencia del aire en la promoción de la acidez y el crecimiento de organismos nocivos, pero, bajo presión, la diferencia no es tan marcada, ya sea en la atenuación o la acidez. La mayor diferencia se muestra es en el aspecto general de la levadura vista a través de un microscopio. Entonces, el empleo de sistemas de alta presión para fermentar debía demostrar enormes ventajas para poder compensar el alto costo que requería su implementación en esos tiempos, en especial el de fabricación de recipientes herméticos que soportaran las presiones de trabajo. Por otro lado, el laboratorio no había demostrado ventajas en lo que respecta a la calidad final de la cerveza y a la reproducción de la levadura, dos cosas decisivas a la hora de pensar la implementación de este proceso.
En cambio, los sistemas del tipo Burton Union, o similares, usados por algunas cervecerías de la época, trabajaban bajo una leve presión y producían cervezas enormemente apreciadas por su sabor y estabilidad. Aquí, la presión era generada por el tubo “cuello de cisne” que servía para evacuar las levaduras fuera de las barricas para su posterior reutilización. A mayor longitud del tubo, mayor debía ser la presión generada, en el interior del barril, para poder expulsar la levadura.
Se comprobó que el sabor y estabilidad mejoraban hasta cierto nivel de presión (bajo), y que más allá de este valor límite no había mejoras y tampoco se agregaban nuevas ventajas….

Mucho tiempo después, durante la Segunda Guerra Mundial, la sala de fermentación de la Coopers Brewery, de Southampton, fue totalmente destruida por los impactos directos de un bombardeo alemán. Para no interrumpir la producción se decidió usar los tanques donde se almacenaba la cerveza para ser embotellada que, a diferencia de los fermentadores que eran abiertos, estos eran cilíndricos y herméticos. Algo que dificultaba la recuperación de la levadura de forma tradicional, es decir, mediante la extracción manual desde la parte superior de un recipiente abierto. Inspirados, seguramente, en métodos más antiguos, similares al Burton Union, desarrollaron un proceso para poder hacer ese trabajo que consistía en llenar los tanques al tope con el mosto inoculado e instalar un tubo en la parte superior de estos que los conectaba con otro recipiente de menor tamaño (Yeast back) que les permitía recolectar la levadura expulsada. Además de conseguir su objetivo, lograron de esta manera un sistema completamente cerrado, que mantenía todo el proceso en una atmósfera de CO2, que generaba una leve presión en el interior y reducía las posibles infecciones producto de la exposición al aire circundante… En esa oportunidad, fue la necesidad de seguir produciendo a pesar de todo, la que permitió desarrollar este tipo de sistema y no la búsqueda de beneficios puntuales… Después de la guerra, la fábrica continuó usándolo hasta que cerró en 1970. Si bien el proceso presentaba ciertas ventajas no tuvo éxito, entre otras cosas, porque tuvo que competir, en aquel tiempo, con el sistema de fermentación continua que, a los ojos de la mayoría, ofrecía mejores perspectivas, sobre todo en los costos de funcionamiento, algo que posteriormente demostró ser falso. Actualmente, la tecnología y los materiales disponibles posibilitan la construcción, económicamente más accesibles, de fermentadores capaces de soportar altas presiones pero, todo indica que, la implementación de estos sistemas se vería justificada sólo en cuestión de costos productivos, y no en la calidad final de las cerveza elaborada, siempre hablando de grandes cervecerías.
Todas las pruebas realizadas demuestran que fermentar bajo presión no es una práctica que deba recomendarse para pequeñas producciones y mucho menos a nivel casero.
Como bien explica Ray Daniels en su comentario sobre el estudio llevado a cabo con 12 fermentadores ( 6 de ellos bajo presión), la evaluación sensorial de las cervezas terminadas determinó que, el catador promedio no podría diferenciar aquellas que fueron fermentadas bajo presión..
Aquí, al igual que en aquellos primeros experimentos, las principales variaciones sólo pueden apreciarse a nivel laboratorio y muestran un aumento en la unidades de amargor (entre 2 y 7 BUs) y en la formación de diacetilo en las fermentaciones a presión pero se cree que pueden deberse a otras circunstancias. El aumento del amargor bajo presión puede deberse a que, en fermentaciones normales, parte de los componentes de amargor se pierden en el krausen y más aún en los sistemas diseñados para expulsarlo fuera del fermentador. En lo que respecta al diacetilo, el aumento registrado (13 - 23 ppb) se atribuye posiblemente al menor tiempo que tarda la fermentación bajo presión para estar terminada, probablemente un contacto más largo con la levadura reduciría esos valores. Como se verá, las diferencias están representadas por cifras muy pequeñas, por debajo del umbral sensitivo, lo que las hace difícilmente discernibles por la mayoría de los catadores.

Hasta aquí hablamos de laboratorios y de cerveceros profesionales , pero como sé de la curiosidad y la vocación de experimentar que tienen muchos cerveceros caseros, les contaré algunas de las ventajas y desventajas teóricas que tiene la fermentación isobárica, y después cada uno juzgará por si mismo si vale la pena probar el proceso y comprobar la teoría.

VENTAJAS


1 ) El proceso se agiliza enormemente.

Esta es una de las ventajas que más puede tentar al cervecero ansioso. Sólo se llena el fermentador con el mosto terminado y enfriado y se mantiene una presión interna de unas 5 psi (0.34 bar) hasta que empieza a disminuir la actividad. Posteriormente se regula la válvula para que la presión alcance la deseada para carbonatar y listo, para la mayoría de las cervezas, eso es todo. Para el caso de cervezas Ale de baja densidad como una Mild o una Weizen, en el que la claridad no es tan importante, con poco más de una semana, podemos pasar de la olla de cocción al vaso. Enfriamos el fermentador y servimos directamente de él. Personalmente prefiero esperar un poco más, darle un tiempo de frío intenso y sacar la cerveza tan cristalina como sea posible. Esto se traduce en menos equipo para manejar y limpiar, ahorrando tiempo y desinfectantes.

2) Menor riesgo de contaminación y oxidación

Con unos pocos cuidados, se puede lograr que todo el proceso se realice en un sistema totalmente cerrado, eliminando de este modo todo contacto con el aire circundante, es decir, con todas las potenciales infecciones que pueden contaminar la cerveza y con el oxígeno (O2) que terminaría oxidándola. Eso ayuda, además, a conservar compuestos aromáticos en la cerveza que de otra manera serían expulsados junto con el CO2.

3) La presión reduce el krausen.

Una leve presión produce una actividad fermentativa menos vigorosa, generando menos espuma y permitiendo regular el derrame de líquido fuera del fermentador. Se puede ayudar con algún producto inhibidor de la espuma, principalmente en fermentaciones de cervezas del tipo Ales, donde la formación del krausen es más intensa. Por lo tanto el uso de presión permite un mayor llenado del recipiente fermentador.

4 ) Uso menor de CO2 .

Ya que la cerveza terminada conserva, durante la fermentación, suficiente CO2 como para quedar carbonatada, solo será necesario agregar más para empujarla mientras se sirve, manteniendo el nivel de presión logrado naturalmente. Algunos cerveceros afirman que un tubo de CO2 les ha durado el triple del uso normal… Conservar parte del CO2 generado por las levaduras hace que sea menor el gas que se ventila a la atmósfera, haciendo a éste, un sistema un poco más amable con el medio ambiente. 5 ) Admite una mayor temperatura. Debido a que la presión inhibe la formación de ésteres y fúseles (alcoholes superiores) producto de temperaturas de fermentación más altas, este sistema permite fermentar a unos pocos grados más que lo normal, teniendo resultados similares. De esta manera es posible ahorrar algo de la energía consumida en sistemas de refrigeración eléctrica.

DESVENTAJAS

1) Turbiedad

Si el proceso se reduce a algo más que una semana en muy probable (casi seguro) que la cerveza resultante sea turbia. Además de tener un aspecto deslucido será necesario modificar la serpentina de la chopera si se va a servir directamente del fermentador, o bien habrá que hacerla decantar en frío para luego trasvasarla a otro recipiente desde donde se servirá.

2 ) Autólisis

El contacto prolongado con la levadura muerta puede arruinar la cerveza.

3) Contrapresión

Se debe tener en cuenta que la cerveza termina la fermentación carbonatada, por lo tanto, si se hace el trasvase a otro recipiente o si se la desea embotellar será necesario enfriarla además del uso de un sistema de contrapresión para evitar la generación excesiva de espuma.

4) Algunas Dificultades

Al ser un sistema cerrado, todo lo realizado luego de iniciada la fermentación ( toma de muestras y adición de fermentables y clarificantes entre otras cosas) debe hacerse cuidando no perder presión interior.
Si se desea presurizar el fermentador desde un principio será necesario agregar CO2 lo antes posible, algo que no se puede hacerse antes de oxigenar el mosto si se usa, a modo casero, un aireador. En cambio, si para oxigenar se inyecta directamente O2, se podrá presurizar desde el inicio agregando dicho gas hasta alcanzar las 5 psi, presión a la que se debe regular inicialmente la válvula del fermentador, pero para esto se deberá contar con un tubo extra cargado con O2 y su respectivo regulador…


EQUIPO

Es obvio que para llevar a cabo una fermentación de este tipo es necesario un recipiente fermentador que resista cierta presión en su interior. Dicha resistencia deberá estar acorde al lo que se pretenda hacer en él, es diferente si se va a fermentar solamente que si también se va a carbonatar la cerveza en el mismo recipiente.

Existen fermentadores llamados isobáricos, especialmente diseñados para tal fin. Si bien los hay de volúmenes chicos, para la mayoría de los cerveceros caseros resultan muy costosos. Pero esto no debe ser un impedimento a la hora de experimentar, se puede lograr lo mismo adaptando un barril de cerveza o los tan conocidos tanques Cornelius. En cualquiera de los casos lo recomendable es recortar el caño pescador con el fin de no aspirar el sedimento producido en la fermentación. Lo ideal sería cambiar el tubo original por uno más corto y así mantener la doble función del barril.
Otra modificación a realizar es adaptar a la entrada de gas del barril un dispositivo formado por un manómetro de escala pequeña y una válvula de alivio que pueda ser regulada para que se abra a una presión determinada. Con estas dos cosas se tendrá un mejor control, y más seguro, de la presión interna en el recipiente.

Básicamente, sólo serán necesarios:

  • Barril o Cornelius
  • El conector de gas correspondiente del barril
  • Un manómetro
  • Una válvula de seguridad ajustable de 0-100 psi (0 - 6,8 bares) de presión.
  • Manguera
  • Algunas piezas de plomería .

 

MÉTODO

El proceso para realizar este tipo de fermentación es casi idéntico al proceso que comúnmente conocemos, sólo que en vez de liberar todo el CO2 producido por las levaduras, restringimos su escape para que, gracias a la presión generada, parte de éste se diluya en la cerveza y la carbonate.
Es decir, si vamos a usar un Corny, por ejemplo, lo lavamos y sanitizamos bien, tal como haríamos con cualquier otro fermentador. Regulamos la válvula de alivio para que se abra a unas 5-6 psi como máximo y nos aseguramos que funcione correctamente.
Luego lo llenamos con el mosto, inoculamos con la levadura, y lo cerramos.

Inmediatamente oxigenamos el mosto a través del caño de salida del corny. No estoy muy seguro de cómo se comporta un aireador de pecera con un fermentador presurizado (..habría que hacer la prueba), pero si éste no trabaja bien debido a la presión interna, deberemos abrir la válvula de seguridad del barril para que el aire burbujee correctamente. Una vez terminado esto cerramos nuevamente la válvula y esperamos que la presión que buscamos se empiece a generar junto con la fermentación. Si deseamos, podemos apurar la presurización añadiendo un poco de CO2 hasta que por la válvula comience a escapar gas.
Como dije mas arriba, también se puede oxigenar por medio de la inyección de O2 a presión. En este caso sólo conectamos, por medio de una manguera, el tubo de oxígeno al conector de salida del barril, abrimos el regulador del mismo de manera que el gas fluya muy despacio. Como mantendremos la válvula cerrada, veremos que la aguja del manómetro empieza a subir hasta marcar la presión inicial buscada.
Durante el tiempo de más actividad en la fermentación, pondremos una manguera con un extremo conectada a la entrada de gas del corny y el otro sumergido en una solución desinfectante (alcohol al 70% por ej.), dentro de otro recipiente más pequeño. Esto permitirá que el exceso de gas y espuma escapen sin problemas.
Recién cuando la actividad comienza a decaer y es sensiblemente menor, regulamos la válvula de alivio para que mantenga la presión con la que deseamos carbonatar nuestra cerveza y esperamos que el proceso finalice.
Terminada la fermentación, colocamos el barril en frío para decantar todas las partículas en suspensión y luego trasvasamos la cerveza al recipiente desde donde se va a servir, cuidando de no perder presión y agregando más CO2 de ser necesario.…

A fin de evaluar correctamente, tanto el proceso como los resultados obtenidos, podemos separar un mismo mosto inoculado en dos recipientes distintos en donde, en uno haremos una fermentación isobárica y en el otro una común, para luego comparar las cervezas obtenidas y ver si existen diferencias apreciables entre ambas. Podemos también ir tomando pruebas a medida que avanza el proceso para examinar como se va desarrollando en cada fermentador…

 

 

Por último, le damos de probar las cervezas terminadas a nuestros amigos, a otros cerveceros y si podemos a algún especialista, para saber si ellos perciben alguna diferencia…
Si al fin y al cabo descubrimos que ambas cervezas son iguales, nos quedará la satisfacción de conocer otra forma de hacer una fermentación y, porque no, el desafío de seguir experimentando con este método, cambiando algunas de las variables…

 

Pablo Gigliarelli

 

Fuentes: 

  • The Influence of Pressure on Fermentation- By R. E. Evans.
  • Notes on pressure fermentation -Geoff Dye
  • Closed System Pressurized Fermentation -Teri Fahrendorf
  • Homebrew Digest