Elaboracin de cervezaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

Una fabrica de cerveza del siglo XVI. (ilustracin de J. Amman). La elaboracin de cerveza es la produccin de una bebida alcohlica as como un combustible alcohlico mediante fermentacin. El proceso se divide en grandes rasgos en dos procesos principales: el primero corresponde a la conversin del almidn de un cereal a los azcares (maltosa) y la posterior fermentacin de los azcares para obtener la cerveza. Este mtodo, aunque tiene como principal objetivo la produccin de cerveza, es muy similar al empleado en la elaboracin de bebidas tales como el sake, la hidromiel y el vino. La elaboracin de la cerveza tiene una muy larga historia, y las evidencias histricas dicen que ya era empleada por los antiguos egipcios.1 Algunas recetas para la elaboracin de recetas antiguas de cerveza proceden de escritos sumerios. La industria de cerveza es parte de las actividades de la economa de occidente.

Contenido[ocultar]

1 Ingredientes 2 Malteado del cereal 3 Proceso de elaboracin o 3.1 Obtencin del mosto de la cerveza 3.1.1 Maceracin de la Malta 3.1.2 Filtracin previa 3.1.3 Coccin del mosto

3.2 Obtencin de la cerveza 3.2.1 Inyeccin de la levadura 3.2.2 Fermentaciones secundarias o 3.3 Envase y embotellado 4 Elaboracin casera 5 Tipos de cervezas o 5.1 Ale (fermentacin alta) o 5.2 Lager (fermentacin baja) o 5.3 Cervezas de fermentacin espontnea (levaduras salvajes) o 5.4 Cervezas de origen mixto 6 Bibliografa o 6.1 Notas 7 Vase tambin 8 Enlaces externos

o

[editar] Ingredientes

Ilustracin de la planta del lpulo. Los seis ingredientes bsicos que por regla general intervienen en la elaboracin de la cerveza son:

Malta: constituye uno de los elementos iniciales de la elaboracin de la cerveza, constituida principalmente por semillas de cebada2 que han germinado durante un perodo limitado, hasta que han brotado a unos dos o tres centmetros y posteriormente son retirados y desecados. La elaboracin de la cerveza se puede hacer con cualquier cereal que se "maltea" (es decir cualquier semilla que posea

almidn y sea susceptible de germinar); la cebada posee entre un 60%-65% de almidn. Agua: otro elemento principal, interviene no slo en los momentos iniciales de mezclado con la malta, sino que en algunos de los filtrados posteriores, introduce un sabor caracterstico (es famoso el dicho que dice que una pilsener de Dortmund sabe diferente de una de Mnich). Entre el 85 y 92% de la cerveza es agua. Lpulo: El humulus lupulus es un ingrediente relativamente moderno en la cerveza, se trata de una planta trepadora de la familia del cannabis que es la encargada de proporcionar adems de un sabor amargo caracterstico, llega a estabilizar la espuma. Los lpulos son responsables de los aromas y los sabores florales de unos tipos de cerveza, especialmente las de los EE.UU. y de Inglaterra. De esta planta se utiliza la flor hembra sin fecundar. Este ingrediente posee muchas propiedades medicinales entre ellas las tranquilizantes.3 Otros de los fundamentos de la adicin de la malta es el frenado de los procesos enzimticos tras el primer filtrado. Levadura: se denomina as a los organismos unicelulares (de tamano 5 a 10 micras) que transforman mediante fermentacin los glcidos y los aminocidos de los cereales en alcohol etlico y dixido de carbono (CO2). Existen dos tipos de fermentacin: la fermentacin alta, que corresponden a las levaduras flotantes (Saccharomyces cerevisiae), que genera la cerveza Ale y la fermentacin baja que corresponde a las levaduras que se van al fondo durante la fermentacin Saccharomyces carlsbergensis que sirve para la elaboracin de la cerveza Lager. La fermentacin alta resulta en sabores afrutados y otras caractersticas atpicas de las lagers, debido a la produccin de steres y otros subproductos de fermentacin. Grits: son aadidos que hacen ms estable la elaboracin, generalmente otro tipo de cereales, tales como trigo, avena, maz e incluso centeno. Adems de la estabilizacin de espuma, estos cereales aaden distintos sabores a la cerveza y aumentan la percibida 'densidad' de la bebida misma. Azcar: A veces, el azcar se aade durante la fase de ebullicin para aumentar la cantidad de alcohol en el producto final o incluso para diluirlo.

[editar] Malteado del cereal

Malta.

La primera fase de la elaboracin de la cerveza es la elaboracin de la malta y suele hacerse en unas bodegas especiales. Esta fase es previa a cualquier otra en la elaboracin de la cerveza y es considerada de vital importancia en su produccin, para ello se puede emplear cualquier tipo de cereal, aunque en la actualidad est muy difundido en el mundo occidental el uso de la cebada, en la antigedad por el contrario se empleaba trigo de espelta. El objetivo es obtener de una forma ingeniosa al mismo tiempo el almidn y los enzimas (la mayora de tipo a-amilasa y -amilasa) que permiten convertirlo en azcares (maltosa). Para lograr esto se hacen germinar los granos el "justo intervalo" en el que el brote comienza a consumir el almidn del grano, en este momento se interrumpe el proceso. Las etapas son las siguientes: 1. Seleccin del grano: este proceso es delicado ya que debe observarse con sumo cuidado que los granos tengan una textura homognea, cualquier defecto afecta a la estabilidad del producto final. 2. Remojado del grano: se pone a remojar el cereal en diferentes ciclos de remojo llegando a reblandecer e hinchar el grano por la absorcin del agua. Durante el primer remojo se suele aadir algo de cal con el objeto de desinfectar y limpiar el cereal. 3. Germinado: en este momento de los granos sale un diminuto brote verde (plmula y la radcula) de unos centmetros de longitud, en este momento (previo a la aparicin de la raz), la planta emite un enzima que convierte el almidn en azcar para alimentarse, en este justo instante se interrumpe el germinado. El proceso se hace siempre removiendo para que la germinacin sea homognea en todos los granos. Esta fase suele durar unos das. 4. Secado del grano: se seca el grano con el objeto de eliminar el germen, el intervalo de tiempo dedicado al secado puede variar dependiendo de la receta. El malteado del cereal, afecta a muchas propiedades de la cerveza final, por ejemplo el color depender del tiempo que est secndose la malta en la ltima fase del malteado, la cerveza saldr ms oscura si se ha tomado ms tiempo en el secado de la misma. Cuando se hace la malta con el centeno, hay que prevenir la inclusin del hongo del cornezuelo ya que puede causar una enfermendad denominada ergotismo, este txico se desarrolla particularmente durante el proceso de malteado.

[editar] Proceso de elaboracinTodas las cervezas se elaboran mediante los procesos descritos por una frmula simple, generalmente La elaboracin de la cerveza se divide en tres fases principales: 1. Obtencin del mosto de la cerveza 2. Obtencin de la cerveza 3. Envase y embotellado En las primeras fases antes de comenzar el procedimiento de elaboracin, se procede a recoger los ingredientes intervinientes para limpiarlos y esterilizarlos convenientemente. Por ejemplo, la malta suele entrar en la fbrica con tierra y pequeas piedras, todo ello se pasa por diferentes tamices. El agua que interviene en el proceso tiene que ser normalizada para que sea acorde con las recetas cerveceras (cualquier presencia fuera del calcio, los sulfatos y los cloruros induce siempre a sospechas), y se limpia e higieniza por igual los grits.

La malta y los grits suelen molerse ("molturacin de la malta") posteriormente para que se puedan meter por los tamices y eliminar de esta forma todos los restos de cscaras de los cereales molidos. Todos los ingredientes quedan finalmente en una textura harinosa.

[editar] Obtencin del mosto de la cerveza[editar] Maceracin de la Malta Los ingredientes tamizados (malta y el grit) se introducen en unos grandes recipientes en los que se introduce agua y se remueve hasta que se forma una pasta consistente. La proporcin entre la malta y el grit depender de la receta del maestro cervecero, pero generalmente suele ser aproximadamente de un 1/3 de malta. A la mezcla acuosa se la hace hervir durante unos minutos para favorecer el ataque sobre el almidn de las enzimas. En paralelo se est calentando una mezcla ligeramente acuosa de malta hasta aproximadamente 55 C, se detiene la temperatura para activar los enzimas y se sube hasta 90 C para ser mezcladas las dos en un solo recipiente. La mezcla anterior a una serie de operaciones destinadas a activar diversas enzimas que reducen las cadenas largas de azcares en otras ms simples y fermentables. Principalmente, se trata de hacer pasar la mezcla por diversas etapas ms o menos largas de temperatura, cada etapa siendo ptima para enzimas diferentes. De este proceso de maceracin de la malta se obtiene, un lquido claro y azucarado que se denomina "mosto". El proceso completo dura unas horas. [editar] Filtracin previa El mosto, que tiene muchas partculas en suspensin, debe ser filtrado convenientemente para que quede un mosto limpio libre de impurezas que molesten a la fermentacin, es por esta razn por la que la malta remojada que existe al final del proceso anterior con forma de masa espesa sobrante (denominada "afrecho") se retira y se emplea como subproducto para la elaboracin de alimento para los animales. Antiguamente se haca con unas cubas especiales con perforaciones en el fondo que se denominaban: "cubas de filtracin". A esta fase de la filtracin se la suele denominar primera filtracin, la segunda se hace tras la fermentacin. El mosto filtrado y esterilizado no debe ponerse en contacto con el aire. [editar] Coccin del mosto

Olla de coccin antigua en Holsten-Brauerei Hamburgo. Tras el filtrado se introduce el mosto filtrado en una olla y se pone a hervir durante algn tiempo (puede durar casi una hora) con el objeto de esterilizarlo de bacterias que hayan podido aparecer durante los procesos anteriores, en este momento se aade el lpulo con un doble objetivo: proporcionar un aroma caracterstico. y al mismo tiempo frenar los procesos enzimticos anteriores. El tiempo de coccin tiene dependencias de la receta cervecera, pero suele durar algunas horas. Se suele acabar esta fase con una prueba de contenido de iodo.

[editar] Obtencin de la cerveza

Coccin del mosto En las fases anteriores se ha procurado que el mosto convierta el almidn en azcares y se ha aromatizado con lpulo, ahora queda a disposicin de la fermentacin. El mosto dulce, de color azulado, pasa a cubas especficas para ser fermentado convenientemente, de este proceso se obtiene la cerveza y el CO2. [editar] Inyeccin de la levadura

Cervecera artesanal Antes de entrar en las cubas de fermentacin se enfra el mosto a una temperatura de 15 C a 20 C para que al inyectar la levadura (que son organismos vivos) tenga efecto. Llegados a este punto se introduce una mezcla de aire y de levadura para que comience la fermentacin, sta suele durar varios das (entre cinco y diez, dependiendo de la receta). Este proceso de fermentacin del mosto es exotrmico y libera grandes cantidades de calor que hacen que las cubas deban ser refrigeradas constantemente para que sea posible la estabilizacin de la temperatura. La temperatura estabilizada depender en gran medida del tipo de fermentado y ste depende del empleo de levaduras de:

Alta fermentacin (Saccharomyces cerevisiae), esta permanece en actividad por un intervalo de tiempo de 4 a 6 das a temperaturas relativamente altas entre los 18 y 25 C. Las cervezas en este caso son de tipo Ale. Baja fermentacin (Saccharomyces carlsbergensis), que se mantiene en actividad fermentativa durante un periodo de 8 a 10 das a temperaturas comprendidas entre 6 y 10 C. Las cervezas en este caso son de tipo Lager. Fermentacin espontnea, que se trata de una fermentacin que se realiza en algunas cervezas belgas elaboradas en las cercanas del ro Senne, cerca de Bruselas, no se le aade levadura. La fermentacin es como la del vino y suele durar aos.

Tras el proceso de fermentacin se reserva el CO2 sobrante en recipientes especiales para la posterior carbonatacin de la cerveza. La fase de fermentado suele generar mucho calor y es muy comn aprovechar el calor en lugar de dejarlo escapar, por esta razn se suele re-generar en una especie de condensador (en alemn: Pfaduko, de la abreviacin Pfannendunstkondensator, o condensador de vapor). No es nada ms que un intercambiador de calor. [editar] Fermentaciones secundarias Esta fase es completamente opcional y depende de la receta de elaboracin de la cerveza, en algunos casos se puede necesitar ms fermentaciones tras la "fermentacin primaria". Algunas cervezas pueden llegar a tener hasta tres fermentaciones.

[editar] Envase y embotellado

Tras el envejecimiento, suele filtrarse el lquido y envasarse en unas cubas especiales que se envan a la planta de embotellado y enlatado. Durante esta fase son importantes dos parmetros: la hermeticidad (que no se introduzca aire) y el movimiento de los envases.

[editar] Elaboracin casera

El tpico montaje de fermentacin en casa. Precisamente en los aos 1970, se puede decir que vuelve a aparecer la idea de producir cerveza casera. De hecho, el 80% de todas las cervezas histricas son caseras o artesanales. Las mujeres europeas fueron excelentes cerveceras, pero como hemos dicho, el consumo de cerveza hecha en casa desapareci. Y volvi a brotar por inters que tuvieron los elaboradores caseros estadounidenses para reproducir las cervezas tradicionales europeas. Hasta el punto que importantes elaboradores de talla mediana han apostado por producir cervezas histricas y para resucitar recetas perdidas. Las asociaciones de elaboradores y consumidores desarrollaron (o propiciaron) tambin la degustacin y la apreciacin cientfica o profesional de la cerveza. Esta corriente pas de nuevo el Atlntico para llegar en los aos 80 primero a Inglaterra y despus al resto de pases de Europa.

[editar] Tipos de cervezasExisten cuatro tipos principales de cervezas o estilos de cervezas determinados en parte por el tipo de levadura usada durante su elaboracin.

[editar] Ale (fermentacin alta)Artculo principal: Ale

Las cervezas de fermentacin alta o de tipo Ale fermentan a temperaturas ms altas, entre los 15 C y los 20 C, y ocasionalmente por encima de los 24 C. Las cervezas de levadura pura ale se elaboran con la espuma de la parte superior de la cerveza, es por esta razn por la que se denominan como cervezas de fermentacin alta de la levadura. Las cervezas de tipo Ale se pueden beber generalmente a las tres semanas tras el comienzo de la fermentacin, sin embargo algunas variedades pueden ofrecer envejecimientos que van desde algunos meses hasta aos. Pueden variar en color, desde ser muy plidas hasta alcanzar colores negros opalescentes. Inglaterra es el mejor ejemplo de cerveza de tipo Ale.

[editar] Lager (fermentacin baja)

Artculo principal: Lager

Aunque la naturaleza de las levaduras no fue perfectamente comprendida hasta que el investigador Emil Christian Hansen de la Carlsberg brewery en Dinamarca aisl una clula de levadura en el siglo XIX, los fabricantes de cerveza en Baviera tenan experiencia centenaria en el uso de levaduras de fermentacin de baja tempertura mediante el uso de levaduras de tipo Lager, almacenndolas ("Lagern") en las cuevas alpinas. Este proceso de seleccin natural permita que las levaduras resultantes ("levaduras salvajes") pudieran permanecer activas mientras la cerveza era almacenada en cuevas. Las levaduras de tipo Lager tienden a ser recolectadas del fondo del cubo de fermentacin y es esta la razn por la que se suelen denominar como cervezas de fermentacin baja. Las cervezas Lager son fermentadas a mucho ms bajas temperaturas, alrededor de 10 C, comparado con una fermentacin normal a temperaturas de 18 C. Durante el proceso se almacena la cerveza durante treinta das en condiciones muy cercanas al punto de fusin. Durante el almacenaje o proceso de "Lagering" la cerveza recobra un aroma y sabor especial. Los componentes de azufre desarrollados durante el proceso de fermentacin se disipan. La popularidad de la cerveza lager creci bastante cuando se desarrollaron de manera eficiente los sistemas de refrigeracin a comienzos del siglo XX. Hoy en da las lagers representan a una vasta mayora de las cervezas producidas, una de las ms famosas es la denominada Pilsener originaria de la ciudad de Pilsen, Repblica Checa (Plze en checo). Es un error muy comn creer que todas las Lagers son claras de color y esto no es cierto: las cervezas de tipo lager pueden variar desde las muy claras hasta las oscuras (al igual que las cervezas de tipo Ale).

[editar] Cervezas de fermentacin espontnea (levaduras salvajes)Artculo principal: Lambic

Estas cervezas se elaboraron por primera vez en en Bruselas, Blgica. Se fermentan mediante el uso de levaduras salvajes que habitan en parte del ro Zenne, que cruza parte de la ciudad de Brusselas. Estas cervezas se denominan tambin cervezas Lambic. Con la llegada de los bancos de levadura y del NCYC, la elaboracin de cervezas, aunque no con la fermentacin espontnea, es posible en cualquier lugar.

[editar] Cervezas de origen mixtoEstas cervezas se elaboran con mezclas de cervezas de fermentacin espontnea y cervezas de tipo Ale y Lager, todo ello se hace al arte de cada maestro cervecero.

[editar] Bibliografa

"Katechismus der Brauerei-Praxis", Karl Lensa, Primera Edicin, Verlag Hans Carl/Nrnberb, 1956. Se trata de una de las obras ms importantes sobre diversos temas de elaboracin de la cerveza, obra cientfica llena de detalles y posibles "secretos" acerca de su elboracin. La estructura del libro es de Pregunta-Respuesta

"Das Grosse Lexicon vom Bier", VMA, Verlag Wiesbaden. Obra con detalles acerca de la produccin de cerveza, abundantes ilustraciones y explicacin del proceso y las costumbres asociadas con la cerveza.

[editar] Notas1. Era empleada ya en tiempos de los Babilonios. 2. Originalmente, las cervezas se solan hacer con un cereal antecesor del trigo llamado espelta 3. "Die pharmakologishe Wirkung des Hopfes", A.W. Forst Diector del Instituto farmacolgico de Munich".

[editar] Vase tambin

Historia de la cerveza Cerveza de Alemania Fermentacin alcohlica

[editar] Enlaces externos

Fermentacin alcohlicaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico que adems de generar etanol desprende grandes cantidades de dixido de carbono (CO2) adems de energa para el metabolismo de las bacterias anaerbicas y levaduras La fermentacin alcohlica (denominada tambin como fermentacin del etanol o incluso fermentacin etlica) es un proceso biolgico de fermentacin en plena ausencia de aire (oxgeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azcares: como pueden ser por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidn, etc.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya frmula qumica es: CH3-CH2OH), dixido de carbono (CO2) en forma de gas y unas molculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energtico anaerbico. El etanol resultante se emplea en la elaboracin de algunas bebidas alcohlicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.1 Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar tambin etanol mediante la fermentacin a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible.2 3 La fermentacin alcohlica tiene como finalidad biolgica proporcionar energa anaerbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxgeno para ello disocian las molculas de glucosa y obtienen la energa necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentacin. Las levaduras y bacterias causantes de este fenmeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados (vase Evaluacin sensorial).4 Una de las principales caractersticas de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxgeno

(O2), mxime durante la reaccin qumica, por esta razn se dice que la fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico.

Contenido[ocultar]

1 Historia 2 Consideraciones generales o 2.1 Levaduras o 2.2 Bioqumica de la reaccin o 2.3 Balance energtico o 2.4 Limitaciones del Proceso 3 Tipos de fermentacin alcohlica o 3.1 Fermentacin industrial o 3.2 Fermentaciones naturales 4 Fermentaciones especficas o 4.1 Fermentacin del vino o 4.2 Fermentacin de la cerveza o 4.3 Fermentacin del arroz o 4.4 Fermentacin alcohlica de la leche o 4.5 Otras fermentaciones alcohlicas 5 Fermentacin alcohlica casera 6 Usos de la fermentacin 7 Efectos de la fermentacin etlica 8 Referencias 9 Vase tambin

[editar] Historia

La hidromiel es una bebida fermentada a base de miel y agua muy tpica de los vikingos. La humanidad emplea la fermentacin alcohlica desde tiempos inmemoriales para la elaboracin de cerveza (empleando cereales) y del vino (empleando el fruto de la vid: la uva en forma de mosto) fundamentalmente. Los griegos atribuan el descubrimiento de la fermentacin al dios Dionisio. Algunos procesos similares como el de la destilacin alcohlica ya surgen en el ao 1150 de la mano de Arnau de Vilanova.5 Fue un elemento ms a considerar en el desarrollo histrico de la alquimia durante la Edad Media.6 En el ao 1864 se identific el gas CO2 resultante de la fermentacin por el qumico MacBride y en 1766 Cavendish lo describi como: "el gas existente en la atmsfera" determinando adems la proporcin de dixido de carbono con respecto al azcar empleado en el proceso, que rondaba el 57%. En esta poca se empez a descubrir, gracias observaciones cientficas, que la fermentacin alcohlica se produca tambin en substancias "no dulces"6 Antoine Lavoisier hizo experimentos en 1789 determinando las cantidades de los elementos intervinientes en la fermentacin (carbono, oxgeno e hidrgeno). Con el advenimiento de los descubrimientos qumicos en el ao 1815 el investigador francs Joseph Louis Gay-Lussac fue el primero en determinar una reaccin de fermentacin obteniendo etanol a partir de glucosa, a pesar de este logro los fundamentos de la fermentacin alcohlica eran completamente desconocidos. Existe durante el siglo XIX un debate cientfico por establecer la hiptesis de la fermentacin. Durante los aos 1830s los qumicos Jns Jakob Berzelius y Justus von Liebig desarrollaron una teora mecanicista que explica la fermentacin, teoras que estaban en contraposicin con las creencias de Louis Pasteur en el ao 1857 que se fundamentaba en la "teora vitalista" como explicacin de los mecanismo bsicos de la fermentacin, fue el mismo Pasteur que en el ao 1875 demostr que la fermentacin era un proceso anaerbico (en ausencia de oxgeno). En el ao 1818 Erxleben, De La Tour en Francia, Schwann y Ktzing en Alemania (1837) descubren que las levaduras (organismos microscpicos unicelulares) son la causa del proceso, pero no fue hasta que Eduard Buchner en el ao 1897 descubre que la enzima zimasa es la responsable final de la fermentacin alcohlica trabajo por el que recibe el premio Nobel de Qumica.7 Este descubrimiento atrajo el inters de otros cientficos, entre ellos Harden y Young quienes en el ao 1904 mostraron que la zimasa perda sus propiedades fermentativas bajo condiciones de dilisis, demostrando que la fermentacin dependa de una sustancia de bajo peso molecular que se quedaba retenida en los finos poros de la membrana de la dilisis. La fermentacin poda bajo estas circunstancias volver a ser restablecida aadiendo simplemente de nuevo las levaduras, esta substancia descubierta por Harden y Young se denomin cozimasa,8 y fue eventualmente encontrada como una mezcla de iones fosfatados, difosfato de tiamida y NAD+. Sin embargo la caracterizacin de la cozimasa no fue completada hasta el ao 1935. El bioqumico Otto Heinrich Warburg en conjuncin con Hans von Euler-Chelpin descubren en el ao 1929 que el cofactor nicotinamida adenina dinucletido (NADH) juega un papel muy importante en el proceso interno de la fermentacin. Pronto en el ao 1937 los investigadores Erwin Negelein y Hans Joachim Wulff comprueban que mediante la cristalizacin de los subproductos de la fermentacin la enzima alcohol deshidrogenasa es protagonista en algunos sub-procesos realizando un papel importante.9

Los descubrimientos posteriores a partir del periodo que va desde mediados del siglo XX hasta comienzos del siglo XXI se centran exclusivamente en la mejora de los procesos de fermentacin alcohlica y conciernen ms a la optimizacin del rendimiento industrial bien sea mediante una buena seleccin de cepas de levaduras, de una temperatura de funcionamiento ptima, de como realizar fermentacin en un proceso continuo: biorreactores.10 11

[editar] Consideraciones generalesLa fermentacin alcohlica se puede considerar (desde una perspectiva humana) como un proceso bioqumico para la obtencin de etanol, que por otras vas se ha obtenido gracias a procedimientos qumicos industriales, como por ejemplo mediante la Reaccin de Reduccin de etileno. La finalidad de la fermentacin etlica (desde una perspectiva microbiana) es la obtencin de energa para la supervivencia de los organismos unicelulares anaerbicos. Las bebidas alcohlicas se producen a partir de diferentes sustratos, dependiendo de la regin geogrfica y sus riquezas. Las materias primas pueden ser azcares simples como los presentes en el jugo de uva, o de alto peso molecular, como el almidn de los granos de cebada. Existen dos tipos de bebidas alcohlicas, las que se obtienen directamente por fermentacin de los diferentes sustratos y las destiladas, producidas por destilacin del producto de fermentacin. El proceso principal por el cual se transforma el mosto en vino es la fermentacin alcohlica, la cual consiste en la transformacin de azcares en alcohol etlico y anhdrido carbnico. La fermentacin alcohlica es la base de la vinificacin, sin embargo, su importancia no radica nicamente en la obtencin de etanol a partir de los azcares, sino que adems durante el proceso fermentativo se van a formar una gran cantidad de productos secundarios que influyen en la calidad y tipicidad del vino. Mas adelante, se pueden apreciar algunos de los compuestos que influyen en la tipicidad del vino

[editar] LevadurasArtculo principal: Levadura

La levadura S. cerevisiae (en una imagen de microscopio) es un hongo unicelular responsable de gran parte de las fermentaciones alcohlicas.

Las levaduras son cuerpos unicelulares (generalmente de forma esfrica) de un tamao que ronda los 2 a 4 m y que estn presentes de forma natural en algunos productos como las frutas, cereales y verduras. Son lo que se denominan: organismos anaerbicos facultativos, es decir que pueden desarrollar sus funciones biolgicas sin oxgeno. Se puede decir que el 96% de la produccin de etanol la llevan a cabo hongos microscpicos, diferentes especies de levaduras, entre las que se encuentran principalmente Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragilis, Torulaspora y Zymomonas mobilis.12 Los microorganismos responsables de la fermentacin son de tres tipos: bacterias, mohos y levaduras.13 Cada uno de estos microorganismos posee una caracterstica propia sobre la fermentacin que son capaces de provocar. En algunos casos son capaces de proporcionar un sabor caracterstico al producto final (como en el caso de los vinos o cervezas). A veces estos microorganismos no actan solos, sino que cooperan entre s para la obtencin del proceso global de fermentacin. Las propias levaduras se han empleado a veces en la alimentacin humana como un subproducto industrial. Se ha descubierto que en algunos casos es mejor inmovilizar (reducir el movimiento) de algunas levaduras para que pueda atacar enzimticamente mejor y con mayor eficiencia sobre el substrato de hidratos de carbono evitando que los microorganismos se difundan facilitando su recuperacin (los biocatalizadores suelen ser caros), para ello se emplean 'fijadores' como agar, alginato de calcio, astillas de madera de blsamo, etctera.14 Algunas cepas de bacterias tienen eficiencias de fermentacin altas sin necesidad de fijacin, incluso a relativas velocidades de movilidad, tal y como puede ser el caso de Zymomonas mobilis (cuyo genoma completo se hizo pblico en el ao 200515 ). Sin embargo, esta bacteria no se ha empleado industrialmente para la fermentacin de la cerveza y de la sidra por proporcionar sabores y olores desagradables. No obstante posee una alta resistencia a sobrevivir a concentraciones elevadas de etanol, lo que la convierte en una bacteria ideal en la generacin de etanol para usos no comestibles (como puede ser biocombustibles). El bilogo Lindner en el ao 1928 fue el primero en describir la bacteria Zymomonas mobilis (conocida en honor de su descubridor como Z. lindneri, Thermobacterium mobile o Pseudomonas lindneri).16 Una de las caractersticas de esta bacteria es que emplea la va Entner-Doudoroff para el metabolismo de la glucosa, en lugar de la ms habitual va de Embden-Meyerhoff-Parnas. Cuando el medio es rico en azcar (como puede ser el caso de las melazas o siropes), la transformacin del mismo en alcohol hace que la presencia de una cierta concentracin (generalmente expresada en grados brix) afecte a la supervivencia de levaduras no pudiendo realizar la fermentacin en tal medio (las altas concentraciones de azcar frenan los procesos osmticos de las membranas de las clulas). Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias a las concentraciones de azcares y de etanol, el lmite suele estar en torno a los 14 o de alcohol para las levaduras del vino, por ejemplo. Los azcares empleados en la fermentacin suelen ser: dextrosa, maltosa, sacarosa y lactosa (azcar de la leche).13 Los microorganismos 'atacan' especficamente a cada una de los hidratos de carbono, siendo la maltosa la ms afectada por las levaduras. Otros factores como el nmero de levaduras (contadas en el laboratorio, o la industria, a veces mediante cmaras de Neubauer). Algunos enzimas participan en la fermentacin, como puede ser la diastasa o la invertasa.13 Aunque la nica responsable de convertir los hidratos de carbono en etanol y dixido de carbono es la zimasa. La zimasa es la responsable final de dirigir la

reaccin bioqumica que convierte la glucosa en etanol.17 La idea de que una sustancia albuminoide especfica desarrollada en la clula de la levadura llega a producir la fermentacin fue ya expuesta en el ao 1858 por Moritz Traube como la teora enzimtica o fermentativa y, ms tarde, ha sido defendida por Felix Hoppe-Seyler hasta llegar al descubriemiento de Eduard Buchner que lleg a hacer la fermentacin sin la intervencin de clulas y hongos de levadura.18

[editar] Bioqumica de la reaccin

Bioqumica de la reaccin de fermentacin La gluclisis es la primera etapa de la fermentacin, lo mismo que en la respiracin celular, y al igual que sta necesita de enzimas para su completo funcionamiento. A pesar de la complejidad de los procesos bioqumicos una forma esquemtica de la reaccin qumica de la fermentacin alcohlica puede describirse como una gliclisis (en la denominada va Embden-Meyerhof-Parnes) de tal forma que puede verse como participa inicialmente una molcula de hexosa:19 C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal Se puede ver que la fermentacin alcohlica es desde el punto de vista energtico una reaccin exotrmica, se libera una cierta cantidad de energa. La fermentacin alcohlica produce gran cantidad de CO2, que es la que provoca que el cava (al igual que el Champagne y algunos vinos) tengan burbujas. Este CO2 (denominado en la edad media como gas vinorum) pesa ms que el aire, y puede llegar a crear bolsas que desplazan el oxgeno de los recipientes donde se produce la fermentacin. Por ello es

necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En las bodegas de vino, por ejemplo, se suele ir con una vela encendida y colocada a la altura de la cintura, para que en el caso de que la vela se apague, se pueda salir inmediatamente de la bodega. La liberacin del dixido de carbono es a veces "tumultuosa" y da la sensacin de hervir, de ah proviene el nombre de fermentacin, palabra que en castellano tiene por etimologa del latn fervere. Un clculo realizado sobre la reaccin qumica muestra que el etanol resultante es casi un 51% del peso, los rendimientos obtenidos en la industria alcanzan el 7%.20 Se puede ver igualmente que la presencia de fsforo (en forma de fosfatos), es importante para la evolucin del proceso de fermentacin.6 La fermentacin alcohlica se produce por regla general antes que la fermentacin malolctica, aunque existen procesos de fermentacin especficos en los que ambas fermentaciones tienen lugar al mismo tiempo. La presencia de azcares asimilables superiores a una concentracin sobre los 0,16 g/L produce invariablemente la formacin de alcohol etlico en proceso de crecimiento de levadura (Saccharomyces cerevisiae) incluso en presencia de exceso de oxgeno (aerbico), este es el denominado efecto Crabtree,21 este efecto es tenido en cuenta a la hora de estudiar y tratar de modificar la produccin de etanol durante la fermentacin.22 Si bien el proceso completo (va Embden-Meyerhof-Parnes) descrito simplificado anteriormente explica los productos resultantes de la fermentacin etlica de una hexosa, cabe destacar que el proceso se puede detallar en una gliclisis previa gobernada por un conjunto de enzimas en la que se obtiene 2 piruvato tal y como se describe a continuacin:23 C6H12O6 2 CH3COCOO + 2 H2O + 2H+ La reaccin qumica se describe como la reduccin de dos molculas de Nicotinamida adenina dinucletido (NAD+) de NADH (forma reducida del NAD+) con un balance final de dos molculas de ADP que finalmente por la reaccin general mostrada anteriormente se convierten en ATP (adenosn trifosfato). Otros compuestos trazados en menores proporciones que se encuentran presentes tras la fermentacin son: el cido succnico, el glicerol, el cido fumrico. En ms detalle durante la fermentacin etlica en el interior de las levaduras, la va de la gluclisis es idntica a la producida en el eritrocito (con la excepcin del piruvato que se convierte finalmente en etanol). En primer lugar el piruvato se descarboxila mediante la accin de la piruvato descarboxilasa para dar como producto final acetaldehdo liberando por ello dixido de carbono (CO2) a partir de iones del hidrgeno (H+) y electrones del NADH.24 Tras esta operacin el NADH sintetizado en la reaccin bioqumica catalizada por el GADHP se vuelve a oxidar por el alcohol deshidrogenasa, regenerando NAD+ para la continuacin de la gluclisis y sintetizando al mismo tiempo etanol. Se debe considerar que el etanol va aumentando de concentracin durante el proceso de fermentacin y debido a que es un compuesto txico, cuando su concentracin alcanza aproximadamente un 12% de volumen las levaduras tienden a morir. Esta es una de las razones fundamentales por las que las bebidas alcohlicas (no destiladas) no alcanzan valores superiores a los 20% de concentracin de etanol.

[editar] Balance energtico

La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico exotrmico (libera energa) y molculas de ATP necesarias para el funcionamiento metablico de las levaduras (seres unicelulares). Debido a las condiciones de ausencia de oxgeno durante el bioproceso, la respiracin celular de la cadena del ADP en ATP queda completamente bloqueada, siendo la nica fuente de energa para las levaduras la gliclisis de la glucosa con la formacin de molculas de ATP mediante la fosforilacin a nivel de sustrato. El balance a nivel molecular del proceso se puede decir que genera 2 molculas de ATP por cada molcula de glucosa. Si se compara este balance con el de la respiracin celular se ver que se generan 38 molculas de ATP.25 A pesar de ello parece ser suficiente energa para los organismos anaerbicos. La energa libre de Gibbs (entalpa libre) de la reaccin de fermentacin etlica muestra un valor de G de -234.6 kJ mol-1 (en un entorno de acidez neutra pH igual a 7) este valor negativo de la energa libre de Gibbs indica que: desde el punto de vista termodinmico la fermentacin etlica es un proceso qumico espontneo26

[editar] Limitaciones del ProcesoLa determinacin de los factores que limitan la gliclisis fermentativa del etanol son complejos debido a la interrelacin existente y a la naturaleza de los parmetros intervinientes durante el proceso de fermentacin. Algunos de ellos se deben tener en cuenta en la fermentacin alcohlica industrial. En las limitaciones que surgen durante el proceso se pueden enumerar algunos de los ms importantes como son:

Concentracin de etanol resultante - Una de las principales limitaciones del proceso, es la resistencia de las levaduras a las concentraciones de etanol (alcohol) que se llegan a producir durante la fermentacin, algunos microorganismos como el saccharomyces cerevisiae pueden llegar a soportar hasta el 20% de concentracin en volumen.20 En ingeniera bioqumica estos crecimientos se definen y se modelizan con las ecuaciones de crecimiento celular dadas por las ecuaciones de Tessier, Moser y de la ecuacin de Monod.27 Acidez del substrato - El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentacin ya que las levaduras se encuentran afectadas claramente por el ambiente, bien sea alcalino o cido. Por regla general el funcionamiento de las levaduras est en un rango que va aproximadamente desde 3.5 a 5.5 pH. Los procesos industriales procuran mantener los niveles ptimos de acidez durante la fermentacin usualmente mediante el empleo de disoluciones tampn. Los cidos de algunas frutas (cido tartrico, mlico) limitan a veces este proceso. Concentracin de azcares - La concentracin excesiva de hidratos de carbono en forma de monosacridos y disacridos puede frenar la actividad bacteriana. De la misma forma la baja concentracin puede frenar el proceso. Las concentraciones lmite dependen del tipo de azcar as como de la levadura responsable de la fermentacin.20 Las concentraciones de azcares afectan a los procesos de osmosis dentro de la membrana celular. Contacto con el aire - Una intervencin de oxgeno (por mnima que sea) en el proceso lo detiene por completo (es el denominado Efecto Pasteur).28 Esta es la razn por la que los recipientes fermentadores se cierren hermticamente. La temperatura - El proceso de fermentacin es exotrmico, y las levaduras tienen un rgimen de funcionamiento en unos rangos de temperatura ptimos, se debe entender adems que las levaduras son seres mesfilos. Si se expone cualquier levadura a una temperatura cercana o superior a 55 C por un tiempo

de 5 minutos se produce su muerte. La mayora cumple su misin a temperaturas de 30 C. Ritmo de crecimiento de las cepas - Durante la fermentacin las cepas crecen en nmero debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se incremente la concentracin de levaduras.

[editar] Tipos de fermentacin alcohlica

Cubas metlicas de acero inoxidable empleadas en la fermentacin industrial del vino

[editar] Fermentacin industrialLa fermentacin etlica ha sufrido algunas transformaciones con el objeto de aumentar la eficiencia qumica del proceso.29 Una de las mejoras ms estudiadas en la industria es la posibilidad de realizar la fermentacin alcohlica continua con el objeto de obtener mayores cantidades de etanol. Hoy en da el procesamiento industrial de algunas bebidas alcohlicas como puede ser el vino o la cerveza se realizan en ambientes controlados capaces de ofrecer a un ritmo apropiado de estos productos de consumo al mercado. Esta va ofrece una amplia materia de investigacin en temas de eficiencia de bioreactores, empleando para ello teora de sistemas de control (el problema desde el punto de vista de ingeniera de sistemas es altamente no lineal y oscilatorio).30 Otra va de investigacin acerca de la mejora de los procesos industriales es la mejora de las cepas de levaduras (como puede ser la Zymomonas Mobilis que ofrece ventajas en los procesos continuos de fermentacin), permitiendo la convivencia de una mayor densidad de las mismas durante la produccin.12 Los mtodos de fermentacin continua se empezaron a patentar en la dcada de los 1950s y desde entonces han hecho que la industria de las bebidas alcohlicas haya experimentado un crecimiento apreciable. Una de las caractersticas de la fermentacin etlica industrial es la seleccin adecuada de las levaduras a inocular en el proceso de fermentacin con el objeto de aumentar el rendimiento de la produccin. La fermentacin industrial tpica es esencialmente un proceso que se produce en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo (levaduras) son transformadas mediante la reaccin microbiana en metabolitos y biomasa. Estos contenedores son hermticos y permiten retirar mediante canalizaciones apropiadas el dixido de carbono resultante.

Durante el proceso los microorganismos van aumentando de concentracin en el transcurso de la reaccin al mismo tiempo que el medio va modificando sus propiedades qumicas y se forman productos nuevos como consecuencia de las reacciones anablicas.

[editar] Fermentaciones naturalesLa fermentacin alcohlica con la emisin de ciertas cantidades de etanol se produce de forma espontnea en la naturaleza siempre que se encuentre un azcar y una atmsfera pobre de oxgeno,26 es por esta razn que ocurre espontneamente en el interior de algunas frutas que se puede decir sufren un proceso de maduracin anaerbica, tal y como puede ser el meln curado que muestra olor a alcohol, o los mismos cocos.31 32 Un aspecto de la fermentacin alcohlica natural o espontnea se puede dar en ciertas frutas como el de la vid, en una fase inicial en la que las uvas se incluyen en las cubas madre de acero inoxidable y se produce la denominada fermentacin tumultuosa encargada de hacer aparecer las primeras trazas de etanol. Una de las fermentaciones naturales ms habituales en las frutas y que se emplea en los procesos de vinificacin de algunos vinos es la denominada Maceracin carbnica.33 Este tipo de fermentacin causa a veces intoxicaciones etlicas a los insectos que se alimentan de las futas maduras (vase: abejas y elementos txicos).

[editar] Fermentaciones especficasLas fermentaciones especficas son manipuladas por el hombre con el objeto de obtener el etanol en ciertas bebidas. Para ello se emplean principalmente los azcares de las frutas, los cereales y de la leche. La produccin de estas bebidas es en la mayora de los casos local debido a la disponibilidad de los substratos, por ejemplo en los pases mediterrneos la uva es frecuente y por lo tanto la fermentacin del vino tambin, el mismo patrn puede hacerse con otros materiales como el arroz en Asia o el maz en Latinoamrica. De esta forma la tradicin de los procesos de fermentado se han asociado a las diversas etnias o grupos sociales.

[editar] Fermentacin del vino

en la imagen se muestra unas uvas del tipo Cabernet Sauvignon empezando a interaccionar con los hollejos (piel de la uva) durante el proceso de fermentacin. Artculo principal: Elaboracin de vino La fermentacin del vino es de las ms conocidas y estudiadas por afectar a una industria muy extendida y con gran solera (vase: Historia del vino). En el caso del vino las levaduras responsables de la vinificacin son unos hongos microscpicos que se encuentran de forma natural en los hollejos de las uvas (generalmente en una capa en

forma de polvo blanco fino que recubre la piel de las uvas (vitis vinifera l.) y que se denomina "pruina"). Los vinos deben tener una cantidad de alcohol debido a la fermentacin de al menos un 9% en volumen. Con la excepcin de los vinos verdes como puede ser el chacol que pueden tener una graduacin inferior.34 La fermentacin alcohlica del vino es muy antigua y ya en la Biblia se hacen numerosas referencias al proceso. Las especies de levaduras empleadas en la elaboracin del vino suelen ser por regla general las Saccharomyces cerevisiae aunque a veces tambin se emplean la S. bayanus y la S. oviformis, aunque en muchas variedades de vides la kloeckera apiculata y la metschnikowia pulcherrima son levaduras endgenas capaces de participar en las primeras fases de la fermentacin.35 Para frenar la aparicin de bacterias indeseables y otros organismos limitantes de la fermentacin se suele esterilizar el mosto a veces con dixido de azufre (SO2) antes del proceso. La elaboracin del vino pasa por una fermentacin alcohlica de la fruta de la vid en unos recipientes (hoy en da elaborados en acero inoxidable) en lo que se denomina fermentacin tumultuosa debido a gran ebullicin que produce durante un periodo de 10 das aproximadamente (llegando hasta aproximadamente unas dos semanas). Tras esta fermentacin 'principal' en la industria del vino se suele hacer referencia a una fermentacin secundaria que se produce en otros contenedores empleados en el trasiego del vino joven (tal y como puede ser en las botellas de vino). Los vinos blancos fermentan a temperaturas relativamente bajas de 10-15 C y los vinos tintos a temperaturas mayores de 20-30 C. A veces se interrumpe voluntariamente la fermentacin etlica en el vino por diversas causas, una de las ms habituales es que haya alcanzado la densidad alcohlica establecida por la ley. En otros casos por el contrario se activa de forma voluntaria el proceso de fermentado mediante la adicin de materiales azucarados, este fenmeno recibe el nombre de chaptalizacin y est muy regulado en los pases productores de vino.36

[editar] Fermentacin de la cerveza

Coccin del mosto antigua en Holsten-Brauerei Hamburgo. Artculo principal: Elaboracin de cerveza

La cerveza es una bebida alcohlica producida por la fermentacin alcohlica mezcla de algunos cereales (en forma de malta) mezclados con agua. Los cereales empleados son por regla general: cebada, centeno, trigo, etc. El contenido de la cerveza ya se reglament en Europa en la famosa ley alemana de la Reinheitsgebot que data del ao 1516. Las levaduras empleadas en el proceso de fermentacin de la cerveza se dedican a trabajar contra la maltosa y por regla general suelen depender de las caractersticas del producto cervecero final que se desee obtener, por ejemplo se suele emplear la Saccharomyces cerevisiae para elaborar cervezas de tipo ale (de color plido) y la saccharomyces carlsbergensis que sirve para la elaboracin de la cerveza tipo lager (Generalmente de color rubio) y la Stout (Cerveza oscura de alto contenido alcohlico generalmente ms dulce, un ejemplo: Guinness). El proceso de fermentacin en la cerveza en las cubas de fermentacin ronda entre los 5 y 9 das. La industria cervecera ha seleccionado durante siglos las cepas de levaduras para que se adaptaran al proceso de elaboracin de cerveza, logrando una gran variedad de las mismas. Durante el proceso se le aade lpulo (Humulus lupulus) con el objeto de saborizar, aromatizar y controlar las reacciones enzimticas durante el proceso de elaboracin de la cerveza.37 El proceso de fermentacin de la cerveza se produce en un medio cido que suele oscilar entre los pH 3,5 y 5,6. Por regla general la fermentacin de la cerveza se regula mediante la regulacin de la temperatura de la fermentacin del mosto de malta. Existen en la elaboracin de la cerveza dos tipos fundamentales de fermentacin etlica, dependiendo del lugar fsico donde se realiza la fermentacin en la cuba madre, la razn de esta fermentacin se debe a la estructura qumica de la capa celular de la levadura y a la propiedad floculante de las levaduras de la cerveza:

Baja fermentacin - Estas cervezas son fermentadas con levaduras especficas (Saccharomyces uvarum bzw.y la Saccharomyces carlsbergensis) que se hunden en la parte inferior de la cuba (de ah su nombre de fermentacin baja). Las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente bajas 4 9 C. Las cervezas de este tipo corresponden a las del tipo Pilsen, Bockbier, la Doppelbock (doble Bock), la Export, Lager, Zwickel, Zoigl Alta fermentacin - Son cervezas elaboradas con levaduras del tipo saccharomyces cerevisiae, las fermentaciones de este tipo se producen a temperaturas relativamente altas 1520 C. Estas levaduras tienden a flotar y por eso se denominan "fermentacin alta". Algunas cervezas tpicas de esta categora son las alemanas: Klsch, la Weibier, la Weizenbier o cerveza de trigo tpica de Baviera, la Gose, la Berliner Weie, las cervezas de tipo Ale, etc.

[editar] Fermentacin del arroz

Jarrones japonenes de sake. En los pases asiticos la abundancia natural del arroz debido a las caractersticas climticas permite que se pueda emplear en la elaboracin de fermentaciones alcohlicas en forma de bebida como es el sake (conocida en Japn como nihonshu (? "alcohol japons"), as como el vino de arroz. Los principales microorganismos empleados en la elaboracin de estas bebidas alcohlicas a base de arroz son el Aspergillus oryzae, el Lactobacillus sakei, el Leuconostoc mesenteroides var. sake y la Saccharomyces sake. La fermentacin se toma un periodo que va desde los 30 a los 40 das. El sake tiene tres fases de elaboracin: la koji, la motto y la moromi que se realiza en la denominada fermentacin de estado slido. En el sake, aparte de una concentracin de entre 15 y 20% de etanol producto de la fermentacin, los principales componentes responsables de su sabor caracterstico son: cido succnico (500 a 700 mg/L), cido mlico (200 a 400 mg/L), cido ctrico (100 a 500 mg/L), cido actico (50 a 200 mg/L), isoamil alcohol (70 a 250 mg/L), n-propanol (120 mg/L), 2-fenil etanol (75 mg/L), isobutanol (65 mg/L), etilacetato (50 a 120 mg/L), etilcaproato (10 mg/L) e isoamil acetato (10 mg/L). Estos metabolitos tambin pueden encontrarse en cervezas y la mayora de vinos ya que provienen de la fermentacin alcohlica. Tambin hay que aadir a estos componentes el eti-lleucinato, que es el que contribuye en mayor medida al aroma del sak. No obstante, la concentracin de todos estos compuestos en el Sak es significantemente mayor. No hay que olvidar la presencia de cido lctico (0,3 a 0,5 mg/L) que es casi enteramente fruto de la actividad de las bacterias fermentadoras acidolcticas presentes durante la etapa del moto (etapa inicial en la cuba de fermentacin). Tambin se detecta, aunque en concentraciones menores, una variedad de aminocidos. La presencia de estos tiende a ser la mnima posible, ya que le dan al Sak un sabor desagradable. Se han llevado a cabo gran cantidad de mejoras genticas de las cepas de Saccharomyces sake con tal de incrementar la presencia de algunos de estos metabolitos (como es el caso del fenil etanol, el isoamil alcohol o el etilcaproato), al igual que reducir la de otros (aminocidos, etilcarbamato, urea). Tambin se han dado el caso de cepas diseadas para mejorar la productividad, ya sea disminuyendo la formacin de espuma, el incremento de tolerancia al etanol o la no proliferacin de cepas productoras de toxinas. Los productos fermentados de arroz no son exclusivos de Japn, se puede encontrar en diversas culturas del mundo como puede ser: el binburn (Filipinas), el pachwai (en la India se denomina como 'cerveza de arroz'), el arrack (el denominado ,araq es muy popular en Oriente Medio frecuentemente destilado), el rakshi

(bebida elaborada con arroz y mijo en el Nepal), etc. siendo algunas de estas bebidas destiladas.

[editar] Fermentacin alcohlica de la leche

Un bol con Kumis. La leche por regla general sufre una fermentacin lctica (la mayora de los productos lcteos) que produce algunas bebidas alcohlicas. El proceso es alimentado por la lactosa (azcar natural de la leche) y por la enzima lactasa que segregan algunas levaduras especficas (vase cultivos lcticos). La fermentacin lctica y etlica es muy sensible a la temperatura y suele denominarse fermentacin heterolctica.13 Entre las bebidas lcteas que han sufrido una fermentacin etlica se encuentra una bebida denominada koumiss (muy popular en pases de Asia Central como en Kazajistn) que se elabora mediante la adiccin de sacarosa (azcar de caa) a la leche pasteurizada y suele proporcionar bebidas de bajo contenido alcohlico, oscila entre un 1% y un 3%, el microorganismo responsable de este proceso es Lactobacillus bulgaricus. Se denomina a veces como: "vino de leche" y posee un aspecto grisceo. En estas bebidas lcteas la fermentacin lctica se produce al mismo tiempo que la alcohlica, cooperando ambas en un complejo proceso interrelacionado. Otra de las bebidas es el kfir, muy popular en los pases del Cucaso y Asia Central,38 que contiene una cierta cantidad de etanol, que puede oscilar entre un 0.040% y un 0.300%,39 su bajo contenido se debe a las relativamente altos niveles de pH que paran el proceso fermentativo alcohlico.40

[editar] Otras fermentaciones alcohlicas

Jarra con Apfelwein. Algunos alimentos fermentados poseen ciertas cantidades de etanol debido a pequeas reacciones de fermentacin etlica que se realizan durante la fermentacin del alimento, las diferentes culturas del mundo emplean de una forma u otra esta fermentacin como identificacin cultural, debido quizs a que se suele emplear alguna fruta o verdura propia de la regin. Uno de los ejemplos es el natt de la culinaria japonesa.41 Una de las bebidas ms populares en los pueblos de Europa del Norte es la hidromiel elaborada con agua y miel fermentadas cuya solera se remonta a la poca de los vikingos, de la misma forma se elabora el tej etiope. Las fermentaciones realizadas con azcar de caa en los vinos azucarados como puede ser el basi filipino, el japons shoto sake. Los vinos de palma elaborados con la hoja de la palmera, algunos como puede ser el ogogoro de Nigeria, el tuba de Filipinas, el kalu de la India. El pulque de Mxico elaborado con la fermentacin alcohlica del zumo de la agave tequilana (en la que participa la levadura Zymomonas mobilis), algunas bebidas similares son el colonche (o el nochoctli) elaborados de la fermentacin de cactus. En Mxico son conocidas tambin el tesgino elaborado con la fermentacin del maz, el tibicos, la tuba.42 Una bebida que se hace a partir de la panela es una variante del guarapo que es una bebida alcohlica producto de la fermentacin alcohlica del agua de panela, muy popular en Colombia. El kenyan urwaga que es una bebida efervescente elaborado de bananas tpico en Ruanda, similar es el mwenge de Uganda elaborado similarmente con sorgo y bananas. Las fermentaciones de maz que elaboran la Chicha, a veces denominada tepache, en Colombia. De la misma forma ocurre con la fermentacin de la manzana en la sidra (muy popular en pases como Espaa, Francia, Gran Bretaa) y en el apfelwein alemn, bebida muy popular en los pases del norte de Europa, as como en algunas zonas del Cantbrico.

[editar] Fermentacin alcohlica casera

Uso de un cierre hidrulico para la fermentacin casera Una de las actividades lucrativas de algunas personas es la fermentacin etlica casera, se trata de un proceso qumico de baja eficiencia y del que se obtiene etanol en cantidades relativamente altas.31 El equipo bsico para realizar la fermentacin de forma casera puede consistir en las siguientes piezas:

Fermentador o Cuba madre - Suele ser un recipiente de gran volumen de 30 L (es preferible que tenga escala graduada en sus paredes). Este recipiente (generalmente de polietileno) se puede llenar de agua con sacarosa o cualquier zumo de fruta (pudiendo poner incluso fruta madura en su interior). El recipiente debe ser amplio en su boca superior para que el dixido de carbono pueda liberarse y facilitar su limpieza posterior. Se denomina a veces a este recipiente como simplemente 'fermentador' y es el espacio en el que se realiza la fermentacin. Debe ser de un tamao tal que permita ser removido de vez en cuando. Tapn de fermentacin - El recipiente, o fermentador, debe tener un calibre de 'boca' sufiente para que pueda enroscarse un tapn de fermentacin con un agujero sobre el que se pueda introducir un airlock. Este tapn debe garantizar la estanqueidad del proceso, permitiendo tan slo acceso a travs del airlock. Cubierta de goma para el tapn - Se debe hacer notar que el tapn debe ser cubierto con una funda de goma para que garantice la estanqueidad del fermentador durante el proceso. Este accesorio no es realmente necesario y su funcin es la de garantizar la estanqueidad que debe proporcionar el tapn. Airlock - La misin de este dispositivo es la de permitir la salida del dixido de carbono generado mientras que al mismo tiempo se evita la entrada de aire en el

'fermentador' y evitar as la contaminacin del proceso (que oxidara el alcohol etlico en cido actico). El bloqueo de este aparato se hace mediante el empleo de agua introducida en unas ampolletas comunicadas, estas ampolletas permiten la salida del CO2 pero no la entrada del aire (O2). Este dispositivo puede encontarse elaborado en vidrio o en plstico. Se suele comercializar para poder hacer la mezcla inicial diferentes productos con levaduras deshidratadas en su interior, la eleccin del producto depender fundamentalmente del tipo de azcar empleado. Las levaduras deshidratadas deben pasar un periodo de hidratacin de unas horas antes de ser aadido al substrato.43 Se debe considerar que la fermentacin debe empezar aproximadamente a las 10 horas de componer el sistema y suele durar entre dos y cuatro das. A veces se incluyen adems esencias diversas que se aaden en la elaboracin final de estas bebidas caseras con el objeto de aromatizar o proporcionar diferentes sabores. En el kit de desarrollo debe incluirse un termmetro y un densmetro. Este proceso es normalmente asociado el proceso de destilacin casera para aumentar la pureza del alcohol resultante, permitiendo de esta manera producir aguardientes y otras bebidas de alto contenido alcohlico.

[editar] Usos de la fermentacinEl empleo principal de los procesos de fermentacin por parte del ser humano ha ido dirigido, desde muy antiguo, a la produccin de etanol destinado a la elaboracin de bebidas alcohlicas diversas. Esta situacin cambi en el siglo XX ya que desde la crisis del petrleo de los '70 los estudios e investigaciones acerca de posibles combustibles alternativos ha sido de gran inters para los gobiernos de todo mundo. Dentro de los estudios de biotecnologa se ha intentado emplear el etanol resultante de la fermentacin alcohlica de los desechos agrcolas (biomasa44 ) en la obtencin de biocombustibles (bioetanol) empleados en los motores de vehculos.2 Se ha intentado centrar los estudios en los reactores de fermentacin continua con la esperanza de poder obtener no slo grandes cantidades de etanol, sino que se aumente la eficiencia de los mismos.45 La investigacina cerca de los substratos ms adecuados, as como el empleo de levaduras de alto rendimiento es objeto de constante estudio. El etanol fue uno de las fuentes energticas de combustible que ms demanda mundial genera a comienzos del siglo XXI (con la excepcin del petrleo), en el ao 2004 los Estados Unidos produjeron ms de 12.5 109 litros de etanol lo que supone un 17% de incremento sobre el ao 2003.16 No obstante la generacin de CO2 durante el proceso pone en alarma acerca de su uso, debido a las consecuencias que puede traer para el cambio climtico. Los usos del etanol en la industria son amplios y van desde la elaboracin de productos cosmticos, productos de limpieza, etc. Se ha investigado la posibilidad de emplear la fermentacin etlica en el tratamiento de los vertederos de basura logrando de esta forma biocombustible, los estudios no han arrojado aplicaciones concluyentes. No obstante el empleo de la fermentacin alcohlica tiene un xito potencial en el tratamiento de los residuos de la industria alimenticia.46 47 Un proceso industrial muy investigado a comienzos del siglo XXI es la fermentacin en estado slido empleada en la biomedicacin y en la biodegradacin de productos de desecho, la transformacin biolgica de residuos agroindustriales, en la produccin de compuestos bioactivos, de

enzimas, de cidos orgnicos, biopesticidas, biocombustibles y compuestos aromticos, entre otros.

[editar] Efectos de la fermentacin etlicaLos efectos de la fermentacin etlica se derivan de los productos resultantes del proceso que son liberados de una forma u otra al medio ambiente: el etanol y el dixido de carbono. Los efectos de la fermentacin dependern de como se trate cada uno de estos subproductos. Uno de los efectos ms sorprendentes se encuentra en la contaminacin etlica existente en algunos insectos que se alimentan de frutas y del nctar de las flores, un ejemplo claro son las abejas (vase abejas y elementos txicos).48 De la misma forma puede intoxicar a los pjaros que se alimentan de algunas bayas maduras ya parcialmente fermentadas. La fermentacin alcohlica en pequea escala se produce de la misma forma en las races de algunas plantas que son regadas de manera muy frecuente, la falta de aireacin del terreno hace que las condiciones anaerbicas que necesitan las levaduras acten pudiendo envenenar el suelo mediante un aumento de la concentracin de etanol lo que se traduce en una disminucin de la capacidad de produccin de las mismas.49 Otro aspecto importante es el efecto que produce en el cuerpo humano el consumo reiterado en los humanos de bebidas alcohlicas procedentes de la fermentacin etlica (vase efectos del alcohol en el cuerpo) ya que el etanol es una potente droga psicoactiva con un nivel de efectos secundarios adems de la adiccin que genera su consumo habitual. Los lugares donde se realiza la fermentacin de algunas bebidas alcohlicas (generalmente stanos) suelen ser peligrosos ya que el dixido de carbono 'desplaza' al oxgeno pudiendo causar asfixia a las personas que se encuentren en estos lugares.

[editar] Referencias1. "Fermented Beverage Production", Andrew Geoffrey Howard Lea, John Raymond Piggott; 2003; Ed. Springer Verlag, ISBN 0-306-47706-8 2. a b "Fermentacin alcohlica: Una opcin para la produccin de energa renovable a partir de desechos agrcolas", H.J. Vzquez, INGENIERA Investigacin y Tecnologa VIII. 4. 249-259, 2007 3. European Bioethanol Fuel Association (eBIO): World Biofuels 2006 - Seville, 9-11; Mayo 2006 4. "Microbial Biotechnology: Principles And Applications", Yuan Kun Lee 2006; World Scientific; ISBN 981-256-676-7; Captulo 8 5. Gascn Villaplana, P. 1975. Estudio sobre Arnau de Vilanova. Medicina e Historia 46. 6. a b c "Alcoholic Fermentation", Arthur Harden, 1914, Ed. Longmans, Green and co. 7. "Eduard Buchner", M. Grubner, Mnchen med. Wochensh. 342, 1908. Se trata de una referencia con detalles del descubrimiento. 8. Harden, A., and Young, W. J., Proc. Chem. Sot., 1906, xxii, 283; Proc. Roy. Sot. London, Series B, 1911, lxxxiii, 451.

9. E. Negelein, H.J. Wulff: Diphosphopyridinproteid, Alkohol, Acetaldehyd. in: Biochemische Zeitschrift. Springer, Berlin 293.1937, S.352-389. ISSN 03660753 10. W. Furey u. a.: Structure-function relationships and flexible tetramer assembly in pyruvate decarboxylase revealed by analysis of crystal structures. in: Biochimica et biophysica acta (BBA). Springer, Berlin 1385.1998,2, S.253-270. ISSN 0167-4889 (Zusammenfass.) 11. H. Eklund u. a.: Crystallographic investigations of alcohol dehydrogenases. in: EXS. Birkhuser, Berlin 71.1994, S.269-77. ISSN 1023-294x (Zusammenfass.) 12. a b "Analysis of yeast populations during alcoholic fermentation: a six year follow-up study.", Beltran G, MJ Torija, M Novo, N Ferrer, M Poblet, JM Guillamon, N Rozes y A Mas. Systematic and Applied Microbiology, 25: 287293, 2002 13. a b c d "Bacteriology", Stelle D. Buchanan, 2007; READ BOOKS; ISBN 14067-5367-X 14. "Produccin discontinua de alcohol con clulas inmovilizadas, Reactor de 200 L"; Garca, Jos L.; Surez, Manuel, pub. en Revista ICIDCA, vol. XXVI, No. 2- 1, l992. 15. Seo, J.-S. et al. Nat. Biotechnol. 23, 63-68 (2005). 16. a b "Ethanol fermentation on the move", Thomas W Jeffries, Nat Biothec., Vol. 23, number 1, January 2005 17. "Science and Technology for Tenth Class (Part- II) CHEMISTRY", S. Chand, ISBN 81-219-2286-0 18. "Alkoholische Ghrung ohne Hefezellen", Eduard Buchner; Ber. Dt. Chem. Ges. 30, 117-124. 1897 19. "Principles of Biochemistry"; Lehninger , Fourth Edition, Ed. W. H. Freeman, 2004 20. a b c "Riegel's Handbook of Industrial Chemistry", Emil Raymond Riegel, James Albert Kent; 2003; Ed. Springer Verlag.ISBN 0-306-47411-5 21. J.P. van Dijken, RA Weusthuis, JT Pronk: Kinetics of growth and sugar consumption in yeasts. in: Antonie Van Leeuwenhoek. International journal of general and molecular microbiology. Springer Dordrecht 63.1993, 3-4, S.343352. ISSN 0003-6072 (Zusammenfass.) 22. "A biochemically structured model for Saccharomyces cerevisiae", Frede Lei, Morten Rotbll & Sten Bay Jrgensen; Journal of Biotechnology; Vol. 88, Issue 3, 12 July 2001, pp. 205-221 23. Stryer, Lubert (1975). Biochemistry. W. H. Freeman and Company. ISBN 07167-0174-X. 24. "Biologa: La vida en la tierra", Teresa Audesirk, Gerald Audesirk; 2003; Pearson Educacin; ISBN 970-26-0370-6 25. Rich PR (2003). The molecular machinery of Keilin's respiratory chain. Biochem. Soc. Trans. 31 (Pt 6): pp. 1095-105. PMID 14641005. http://www.biochemsoctrans.org/bst/031/1095/bst0311095.htm. 26. a b Biochemistry, the chemical reactions of the living cells, David E. Metzler. Academic Press INC 1977. 27. "Elementos de ingeniera de las reacciones qumicas", H. Scott Fogler, Roberto Luis Escalona Garca, Jorge Fernando, 2001; Ed. Pearson Educacin 28. "The Pasteur effect and the relations between respiration and fermentation."; Krebs, Hans.Essays in Biochemistry, 1972, 8, 1-34

29. "Fermentation Process Development of Industrial Organisms", Justin O. Neway, 1989; Marcel Dekker; ISBN 0-8247-7917-7 30. "control de un biorreactor para fermentacin alcohlica en continuo", N. Echeverry, O. Quintero, M. Ramrez y H. lvarez, 31. a b "Classification of fermented foods: worldwide review of household fermentation techniques", Keith H. Steinkraus; Food Control ; Vol. 8, Issues 5-6, oct-dic 1997, pp. 311-317 32. A. G. Lane, "Methanol, Anaerobic Digestion of Fruit and Vegetable Pressing Wastes," Food Technol. Australia 31, 201-206 (1979). 33. Flanzy, Claude (1995) (en francs). La vinification par macration carbonique (1 edicin). Inra Editions. ISBN 2853409708. 34. "Tratado de nutricin", Manuel Hernndez Rodrguez, Ana Sastre Gallego; Publicado en 1999; Ediciones Daz de Santos; ISBN 84-7978-387-7 35. "Encyclopedia of Food Science, Food Technology and Nutrition", Robert MacRae, Academic Press 36. "Vitivinicultura y derecho", Edgardo Daz Araujo, Mara Jos Iuvaro; 2006 ; Editorial Dunken; ISBN 987-02-1811-3 37. "Brew Chem 101"; Lee W. Janson, Ph.D.; Storey Publishing; ISBN 0-88266940-0 (1996) 38. "Microbiology and Technology of Fermented Foods", Robert W. Hutkins; 2006; Ed. Blackwell Publishing 39. "Handbook of Fermented Functional Foods", Edward R. Farnworth; Publicado en 2003 por CRC Press 40. "Enzymatische bestimmung des athanolgehaltes in handelsublichem und selbst hergesteiltem kefir",Glaeser, H. and Beiter, M., Deut. Mitchw., 30, 18651868 41. "Handbook of Indigenous Fermented Foods", Keith H. Steinkraus; 1995, Ed. CRC Press; ISBN 0-8247-9352-8 42. "Fermentaciones tradicionales indgenas de Mxico", Lappe Patricia y Ulloa Miguel; Instituto Nacional Indigenista, Mxico, 1987. 43. "Vinos de elaboracion casera", Jose Luis Barbado; 2005; Editorial Albatros; ISBN 950-24-1147-1 44. " Recuperacin del etanol producido por fermentacin a partir de biomasa. I.Sistemas convencionales.", A. Serra, Revista de Agroqumica y Tecnologa de Alimentos. 27 (3): 361-372, 1987 45. "Yeast: Biotechnology and Biocatalysis", Hubert Verachtert, Ren de Mot, 1990, CRC Press 46. "Continuous bio-ethanol fermentation from food industry waste under no sterile conditions", M. Zanette, D. Bolzonella, F. Fatone and F. Cecchi; [1] 47. Fruit Processing Industry, U.S. Department of Health, Education, and Welfare, PHS Pub. No. 952, Washington, D.C., 1962. 48. Las moscas de la fruta y otros insectos pueden sufrir los efectos de la intoxicacin etlica ( Molecular Genetic Analysis of Ethanol Intoxication in Drosophila melanogaster, Ulrike Heberlein, Fred W. Wolf, Adrian Rothenfluh and Douglas J. Guarnieri, Integrative and Comparative Biology 2004 44(4):269274; doi:10.1093/icb/44.4.269 ). 49. "Qumica De Suelos De Inundacin Temporal Y Perenne", Arturo Aguirre Gomez; UNAM; ISBN 970-32-3625-1

[editar] Vase tambin

Fermentacin lctica