i Obtener malta de cebada, aplicando - DePa - UNAM

Laboratorio de Productos de Cereales y Leguminosas
Objetivos
Al finalizar esta práctica el alumno logrará:
Introducción
CEBADA. PRODUCCIÓN DE MALTA
i Obtener malta de cebada, aplicando los controles necesarios al grano y al proceso de
germinación. (La malta se usará para determinar poder diastásico y/o para enriquecer
otros productos).
i Interpretar y aplicar los criterios de las Normas disponibles para la comercialización de la
cebada.
La cebada es un cultivo de gran importancia económica y social en la zona de los Valles Altos de
México, ya que los agricultores lo prefieren a otros granos porque su ciclo vegetativo es corto, así
como por su resistencia a la sequía, a las bajas temperaturas y a la salinidad. Las variedades de
cebada que se cultivan en México son las especies Hordeum vulgare de seis hileras de granos ó
hexística y Hordeum distichum de dos hileras de granos ó dística.
Industrialmente, la principal aplicación de la cebada en México es la producción de malta, que es la
cebada sometida a una germinación controlada, hasta lograr cierto contenido enzimático. Cualquier
grano puede ser malteado, pero cuando no se especifica otro origen, se asume que es de cebada.
La malta se utiliza para producir cerveza, y para la obtención de otros derivados como jarabes de
extracto de malta o extracto de malta seco ; el extracto acuoso de la malta seca y molida, se filtra y
se concentra a 70 – 80 % ( o más) de sólidos; puede contener o no conservadores y se utiliza como
aditivo y saborizante y especialmente, para la producción de cerveza en escala pequeña o
doméstica.
La cebada se hace germinar parcialmente, después se seca y, a veces, también se tuesta. Es el
principal ingrediente cuantitativo y funcional del mosto de la cerveza, ya que durante la germinación
de la cebada se produce una gran cantidad de enzimas activas, que transformarán los almidones
en azúcares utilizables por la levadura en la fermentación posterior. Por ello, la determinación de la
calidad maltera de la cebada reviste gran importancia, tanto para su comercialización, como en la
selección de variedades de alta calidad maltera, actividad en la que colaboran fitomejoradores y
químicos para elegir las cepas más adecuadas.
Durante la selección de variedades malteras, se estudian varias generaciones para seleccionar los
atributos más adecuados y hacer el mejoramiento genético. Entre los atributos que se investigan
para esta selección, están: peso de mil granos, descascare, índice de llenado, extracto en molienda
gruesa y fina; proteína total, soluble y relación proteínica; capacidad de germinación, energía de
germinación, micromalteo, alfa-amilasa, poder diastásico, recuperación maltera, tiempo de
conversión y tiempo de filtración, así como micro-pruebas de elaboración de cerveza. Todas estas
determinaciones reflejan el comportamiento que tendrá la malta en los procesos industriales de
malteado y producción de cerveza.
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Morfología del grano de cebada
El grano de cebada está compuesto por la cascarilla, la raquilla y el fruto; el fruto, a su vez, está
formado por: el pericarpio que es la envoltura de la semilla, el endospermo que es la parte con alto
contenido de almidón, y el embrión a partir del cual se desarrolla la nueva planta en la germinación.
Figura 1. Cebada.
Barbas
cascarilla
Gluma
Grano
central
Pedúnculo
Grano
lateral
cascarilla
Lado ventral
Barba
Pliegue
Raquilla
La cascarilla adherida al pericarpio, está formada por la lemma y la palea. La lemma cubre el lado
dorsal del grano y la palea el ventral. La raquilla es una pequeña estructura, parecida a un tallo con
vellos que está adherida a la base en el exterior del grano, por el lado ventral.
Por el tipo de espiga, la cebada se clasifica en: hexística o de 6 hileras, y dística ó de 2 hileras.
Las diferencias más importantes entre los 2 tipos de cebada son:
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Tabla 1. Diferencias entre variedades de cebada
Variedad Hexística Dística
Nombre Hordeum vulgare Hordeum distichum
Granos: Tamaño diferente uniforme
Forma ahusados, aproximadamente no ahusados, son
2/3 de los granos son torcidos rectos y uniformes
Granos / espiga 25 a 60 15 a 20
Cascarilla + -
Nitrógeno + -
Extracto - +
Poder diastásico + -
Polifenoles + -
El malteado
La mejor malta se obtiene cuando el grano es de variedad maltera, está entero, seco, sano, bien
desarrollado, de tamaño uniforme, es pesado y germina vigorosamente.
Si el grano no es viable, puede absorber agua igualmente, pero no germina. Los granos viables
son aquellos maduros e inmaduros que pueden germinar, que pueden maltearse. Los inmaduros
requieren un tiempo para que termine el período de inactividad ó latencia (dormancy) de manera
natural, o bien puede terminarse mediante un tratamiento físico o químico. Dicho estado de
latencia es una defensa natural del grano para evitar una germinación extemporánea; para que su
duración sea menor es importante secar adecuadamente el grano y almacenarlo en lugar seco. Los
factores que vencen el estado de latencia y permiten el inicio de la germinación son: la entrada de
oxígeno, ya sea por un buen aireado ó por la adición de oxidantes como H2O2, y el contacto con el
agua.
De manera natural, esto sucede entre 6 y 8 semanas después de la cosecha. Al contacto con agua
y oxígeno, el embrión activa la formación de ácido giberélico, fito-hormona que a su vez activa la
producción de α-amilasa, que no existe en el grano. Las amilasas α y β producen azúcares para
que el embrión se alimente. Durante el malteo se presenta también una intensa actividad
enzimática sobre la pared celular: las proteasas transforman proteínas insolubles en aminoácidos
solubles y las β-glucanasas liberan glucosa; por ello el grano, que inicialmente es duro, se vuelve
suave y harinoso.
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El proceso
Operaciones previas
Antes del malteado, al recibir la cebada, se efectúan las siguientes operaciones:
i Análisis físico del lote, para determinar sanidad, humedad y calidad en general: tamaño de
grano, grano quebrado y desnudo, peso hectolítrico, y harinosidad (granos harinosos,
semivítreos y vítreos).
i Limpieza mediante la cual se eliminan impurezas por medio de cribas, imanes, corrientes de
aire y/o bandas vibradoras, para eliminar impurezas metálicas barbilla, polvo, piedras, granos
quebrados, etc.
i Calibración, es decir, separación del grano en grande, regular y delgado; éste última se elimina
como subproducto, pues no es adecuado para malteado.
i Finalmente, la cebada se almacena, con una humedad de 13. 5 % como máximo.
Operaciones principales
Las etapas del malteo son: remojo, germinación y secado; en todas son muy importantes los
parámetros ambientales: temperatura, humedad y flujo de aire.
Remojo: Para iniciar la germinación, la cebada requiere humedad de 40%, lo cual se logra en uno
ó 2 días, según la temperatura del agua; generalmente se usa a 40 ó 45 °C. En la industria se
alternan períodos con y sin agua, pero es indispensable airear para que el grano no se ahogue. El
grano flotante se elimina.
El remojo se detiene cuando el grano ha comenzado a puntear, es decir cuando las raicillas
empiezan a aparecer.
Germinación: Esta debe ser rápida, vigorosa y uniforme. La humedad ambiental debe ser de 92%
y es necesario mover el grano del fondo a la superficie de los contenedores, periódicamente para
oxigenarlo; generalmente se usan volteadores, para ello. Si es necesario, se riega también. En esta
etapa la humedad sube a 45% en unos 4 días. Por el extremo opuesto al de las raicillas, es decir
por el lado dorsal, sale la plúmula en la germinación; cuando ésta ha alcanzado el largo del grano
se ha obtenido la “malta verde” y es el momento de detener la germinación.
Secado: Para detener el crecimiento de la plántula y conservar la actividad enzimática, la
germinación se interrumpe mediante el secado, en el cual se reduce la humedad del grano de 45 %
hasta 4 ó 5 %, en unas 24 horas, mediante un proceso de 2 etapas, para evitar la inactivación de
enzimas: la primera etapa se lleva a cabo a temperaturas de 55 a 60 °C, hasta llegar a 12 % de
humedad; en la segunda etapa, se utilizan temperaturas entre 65 y 75 °C para alcanzar 4 ó 5 % de
humedad. El control de la temperatura es fundamental para conservar la actividad enzimática.
Cuando la “malta verde” se seca se obtiene “malta pálida”
Cuando la “malta verde” se tuesta se obtiene “malta caramelo”
Cuando la “malta pálida” se tuesta se obtiene “malta negra” ó “malta oscura”.
Operaciones finales: Después del secado y/o tostado, se hace una limpieza para eliminar
raicillas, plúmulas y fragmentos.
Finalmente, la malta se somete a una maduración, que consiste en almacenarla a temperatura
ambiente durante 4 a 6 semanas, para asegurar que no continúen las reacciones en el interior de
grano, lo cual reduciría la calidad de la malta al utilizarla.
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Elaboración de Cerveza
La malta es la materia prima para la elaboración de cerveza. El cervecero elabora un extracto de
malta que producirá los azúcares que la levadura habrá de convertir en alcohol. Se usa malta
pálida para cerveza clara y las otras maltas para las cervezas oscuras, aunque requieren “malta
ayuda”, que es una malta de alto poder diastásico, porque los procesos térmicos más largos
reducen el poder diastásico de las maltas oscuras.
Cuando la malta se recibe en las cervecerías, se somete a análisis físicos y químicos; éstos
últimos son: proteína total, obtención de extracto y determinación de pH, color, viscosidad y
proteínas solubles, así como poder diastásico y alfa-amilasa. Actualmente se determinan también
nitrosaminas –que son cancerígenas– en las maltas oscuras, ya que están reguladas en
productos de exportación.
PROBLEMA
Elaborar un Diagrama de Trabajo para la obtención de malta; a partir de éste, elaborar el Diagrama
Ecológico y la Hoja de Resultados.
Utilizando éstas herramientas, elaborar malta a partir de cebada, con o sin oxidantes, según indique
el profesor.
Si es necesario, consultar al responsable de Gestión Ambiental sobre la forma de eliminar los
residuos.
La malta obtenida se utilizará para la determinación del poder diastásico o para elaborar otros
productos en los proyectos finales del curso. En este caso, elabore también el Diagrama de
Trabajo, la Hoja de Resultados y el Diagrama Ecológico.
Materiales y reactivos
1 Kg de cebada Desecador y pesafiltros
Cribas 2 charolas para secado
H2O2 al 30 % Termómetro
Balanzas granataria y analítica Termómetro
Recipiente para determinación de peso hectolítrico
2 charolas de plástico de 25 x 40 x 8 cm aprox.
Estufa de secado, regulada a 130 °C, con ventilación
Papel kraftin y bolsas de plástico.
Pala o cuchara de madera
Procedimiento
1. Antes de iniciar la práctica, elabore el Diagrama y la Hoja de Resultados, siguiendo el
estilo de las prácticas anteriores. Revise bien el protocolo y el diagrama elaborado, antes
de iniciar el trabajo; asegúrese de haber comprendido todas las operaciones, su secuencia
y condiciones y de que el diagrama lo refleje. Marque en el diagrama los residuos que
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serán generados e indique el tratamiento. Si lo requiere, solicite ayuda al responsable de
Gestión Ambiental del Departamento.
2. Haga las determinaciones de calidad al grano de cebada, especialmente: sanidad,
humedad, peso de mil granos y peso hectolítrico y análisis selectivo. Conserve unos 40 g
de grano seco, para comparación.
3. Coloque el grano en una charola de plástico y agregue 2 volúmenes de agua a 40 °C,
retire los granos flotantes y mueva el grano. frecuentemente. Cuando el agua tenga una
temperatura < 30 °C, cámbiela por agua a 40 ó 42°C nuevamente. Repita esta operación
durante el mayor tiempo posible, entre 6 y 10 horas.
4. En una charola de plástico profunda, coloque una capa de algodón y humedézcalo bien.
Coloque la mitad de los granos de cebada sobre el algodón, con la parte ventral hacia
abajo, en hileras que permitan contar los granos. Conserve en un lugar templado, bien
ventilado y mantenga húmedo, agregando agua si es necesario. Observe 2 ó 3 veces al
día, registrando los cambios en el tiempo.
5. Si le asignan el malteado con oxidantes para reducir el período de latencia, antes de
impregnar el algodón, agregue 4 ml de H2O2 al 30%, por cada 100 ml de agua; después
coloque la cebada, y proceda como en el caso anterior.
6. Cuando la plúmula alcance la misma longitud que el grano, se ha obtenido la malta verde.
Es necesario detener la germinación, para lo cual se retira la cebada del algodón, se
escurre durante 30 a 60 minutos, se coloca en charolas y se pesa.
7. El primer secado se efectúa a 55-60°C, moviendo con frecuencia. Lo ideal es un control
preciso de la temperatura, pero si no le es posible hacerlo, determine al menos la pérdida
de peso del lote. Considere que la malta verde debe perder del 30 al 33 % de su peso en
esta etapa.
8. Deje estabilizar el grano a temperatura ambiente, evitando que se humedezca
nuevamente, durante 1 ó 2 horas; mueva el grano con frecuencia. Si ya concluyó la
primera etapa de secado (pérdida de 33 % del peso), registre nuevamente éste peso, y
haga el secado secundario a 70 – 75 °C, moviendo con frecuencia, hasta lograr una
pérdida de peso del 8 a 10 %.
9. Finalmente, determine la humedad, elimine plúmulas y raicillas.
10. Calcule el rendimiento, empaque adecuadamente la malta y entréguela al profesor.
Resultados
Responda el cuestionario o bien, llene la hoja de resultados que diseñó. Incluya el Diagrama
Ecológico, elaborado a partir del diagrama de trabajo.
Cuestionario
1. ¿Es satisfactoria la calidad de la cebada que utilizó? ¿Cuáles eran sus principales
atributos?
2. ¿Qué parámetros es importante calcular en el proceso de limpieza del grano?
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3. ¿Cómo se calcula el peso de mil granos en base seca, a partir de la determinación con
200 granos?
4. En el diagrama elaborado, especifique las condiciones en que llevó a cabo el malteado.
5. ¿En cuánto tiempo empezó a puntear la cebada?
6. ¿En cuánto tiempo obtuvo la malta verde? ¿Cuánto medían las plúmulas? ¿Qué peso
drenado obtuvo?
7. ¿Qué peso obtuvo después del primer secado? ¿Qué porcentaje de humedad perdió la
malta?
8. ¿Qué peso obtuvo en el siguiente secado? ¿Qué porcentaje de humedad perdió la malta?
9. ¿Qué peso obtuvo después de eliminar plúmulas y raicillas?
10. ¿Qué humedad final tiene la malta
11. ¿Cuál fue el rendimiento?
12. Describa las características del producto; compárelo con el grano original que conservó.
Describa el aroma, el sabor y demás atributos.
Bibliografía
Kent, N. L. “Tecnología de los Cereales”, Ed. Acribia, S.A. Zaragoza, España. 1987.
Pollock, J.R.A. (Editor) “Brewing Science. Vol. 1”. Academic Press, Reino Unido, 1981
Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos. “Métodos para evaluar la calidad maltera en
cebada”. Tema didáctico Núm. 17. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas. México. 1985.
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