1. ANTECEDENTES
La historia de las bebidas fermentadas se remonta mucho tiempo
atrs en la historia de la humanidad. Sobrevive a travs de varios
periodos, conocindose desde el periodo neoltico, se mantiene a
travs de periodos clsicos de la historia como el periodo helenstico
hasta la poca del cristianismo. Tiene historia en una multitud de
pueblos y civilizaciones como Mesopotamia, Egipto, Roma, Grecia,
Celtas y Germanos. En el antiguo Egipto atribuan su origen al
capricho de Osiris, llamndola zythum. La mencin ms antigua de la
cerveza se encontr en una tabla sumeria del ao 4000 a.C.,
mencionndola como siraku. (Elinger, H., 2009).
La tradicin cervecera de Alemania es muy antigua, y segn consta
en una enciclopedia germana de 1645, la bebida tpica de las tribus
de ese pas era el "Mer", tradicional brebaje fermentado. Alemania
ha influido mucho en las caractersticas de la cerveza moderna, al
punto de que hoy en da cuenta con una Ley de Pureza, promulgada por
el duque bvaro Guillermo IV en 1516. Esta norma obliga a producir
la bebida definiendo como nicas materias primas a: la cebada
malteada, levadura, lpulo y agua.
Mientras la cerveza se profesionaliza en el transcurso del
tiempo, el control de calidad surge, ganando importancia en la
industria. La legislacin de cada pas y las mismas industrias
empiezan a generar procedimientos que les permita controlar la
calidad de sus productos, la seguridad de sus empleados y
ltimamente la seguridad ambiental.
Todos estos procedimientos diferan de industria a industria (de
pas a pas), de manera que las actividades eran problemticas.
Entonces, como respuesta a una necesidad de normalizar los
parmetros de control de calidad (causada por la globalizacin y
posteriormente por la redaccin de tratados de libre comercio) se
forma la organizacin internacional de normalizacin (ISO por sus
siglas en ingles). Esta organizacin se encarga de estandarizar las
normas con carcter internacional y la adhesin es voluntaria. En la
actualidad toda industria, incluyendo las industrias cerveceras,
deben estar al da en certificaciones que reflejen la calidad de sus
productos (ISO 9000, ISO 14000 e ISO 22000).
2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA
2.1 SITUACION PROBLEMTICA
El siguiente trabajo fue realizado en la unidad de Control de
Calidad de la Planta Taquia. En esta unidad se realizan mltiples
tareas para controlar las especificaciones de cada producto en todo
el proceso, controlar la calidad del mismo y tambin se encarga de
analizar el producto devuelto por algn desperfecto o reclamo.
2.2 FORMULACION DEL PRBLEMA
Para lograr todas las tareas que hacen el control de calidad se
cuenta con personal y equipos de alta capacidad, que se encuentran
en diferentes laboratorios. Existe un laboratorio especfico para
los anlisis microbiolgicos, anlisis fisicoqumicos, anlisis de
envases, degustacin y de reclamos. Todos formando una unidad de
control de calidad del producto en todas sus etapas desde la
llegada de materia prima, pasando por el cocimiento, fin de reposo,
filtracin, hasta el producto final.
Para cada anlisis del proceso se tiene programado las
frecuencias de su realizacin, esto para comprobar continuamente que
el producto este dentro de las especificaciones. A continuacin,
cada anlisis efectuado es cargado al programa SAP (programa para el
manejo de la calidad) y posteriormente revisado, de manera que se
mantenga todos los datos de cada proceso de un producto
actualizados.
Existe otra aplicacin informtica (SGD) en la que se encuentran
los datos necesarios para cada actividad. Es as que cada
laboratorio de control tiene sus respectivos protocolos, como la
estandarizacin de equipos y hasta la forma en que deben realizarse
las mediciones.
El presente informe es un detalle de las actividades realizadas
por mi persona en la unidad de control de calidad, sector de
producto terminado, en el laboratorio de anlisis fisicoqumicos
(Determinacin de alcohol, PH, color, diacetilo, espuma, amargo,
densidad de mosto, extracto original, real, aparente, estabilidad
coloidal, atenuacin limite aparente) en cervezas en fin de reposo,
filtradas y producto terminado.
3. ALCANCE
La elaboracin del presente proyecto est enfocada a los anlisis
fisicoqumicos que se realiza en la Cervecera Taquia. Logrando que
estos mismos estn dentro de los estndares establecidos, como
requisito indispensable que regula ABInBev.4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVOS GENERALES
Desarrollar los Anlisis Fisicoqumicos en el sector de control de
calidad producto terminado
4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Identificar el grado alcohlico de las distintas cervezas
Determinar los extractos tanto real como aparente de las cervezas
Comparar los anlisis obtenidos de diacetlo con los parmetros
estndares de Planta Taquia. Demostrar los rangos de estabilidad
coloidal obtenidos Determinar el amargo, color y PH de cada
cerveza.
5. MARCO TEORICO
5.1 LA CERVEZA
5.1.1 Definicin
Se define como una bebida resultante de fermentar mediante
levaduras seleccionadas, el mosto procedente de malta de cebada slo
o mezclado con otros productos amilceos transformables en azcares
por digestin enzimtica, coccin y aromatizado con flores de lpulo
(Fuente, Cdigo Alimentario Espaol).
5.1.2 Historia de la cerveza
La cerveza es una de las bebidas ms antiguas del mundo, junto
con el vino.Desde hace miles de aos el ser humano viene disfrutando
de cervezas de todo tipo, sabores y colores.
No existen datos sobre quienes inventaron la cerveza, pero los
registros ms antiguos sobre este sabroso producto, nos remontan a
6.000 aos atrs, en la zona de la Mesopotamia, especficamente en
Sudan, los Sumerios ya hacan cerveza e incluso dejaron registros
escritos sobre la elaboracin de este producto.
Los Sumerios preparaban cerveza de la siguiente manera, tomaban
pan hecho con harina de trigo, lo cortaban en pedazos y metan esos
pedazos en vasijas a las cuales les agregaban agua, dejando esas
vasijas al sol durante varios das. El calor del sol hacia fermentar
la harina de trigo y gracias a este proceso obtenan una bebida
alcohlica que luego filtraban y beban.Ellos llamaron a esa cerveza
Siraku segn el antiguo Egipto que remonta a 4.000 aos A. C.
Figura 1: Estatuilla de una mujer fabricando cerveza.
Sin embargo fueron los alemanes los que le dieron mayor impulso
a la fabricacin de esta bebida, sobre todo los monjes monacales
quienes mejoraron el aspecto, el sabor y el aroma de la
cerveza.
Ya por la edad media, existan en Alemania, gran cantidad de
fbricas de cerveza, e incluso ya se comenzaba a realizar mezcla de
cereales para obtener productos diferentes.
A finales del siglo XV se promulga la primera ley de pureza de
la cerveza alemana, la cual indica que la cerveza 100% pura, debe
elaborarse exclusivamente con tres ingredientes: agua, malta de
cebada y lpulo, de esta manera los alemanes protegieron la pureza
del, producto segn el duque Raviera Guillermo IV.La ley no menciona
la levadura, la cual fue descubierta en 1880 por Luis
Pasteur.(Tecnologa de Fermentacin).
Antes de conocer el mecanismo de la fermentacin, los cerveceros
usualmente tomaban el sedimento de una fermentacin previa y lo
agregaban a una nueva.Actualmente se siguen elaborando cervezas que
cumplen con esta ley, las cuales son una garanta de calidad y no
tienen aditivos qumicos aadidos; aunque, la mayora de las cervezas
en todo el mundo son cervezas industriales que lamentablemente estn
muy lejos de parecerse a una legitima cerveza hecha exclusivamente
de cebada
5.2 CARACTERISTICAS DE LA CERVEZA
5.2.1 Composicin: La cerveza, por su proceso natural de
elaboracin y por las materias primas a partir de las cuales se
produce (agua pura de la cordillera del tunari, cereales, lpulo y
levaduras), posee caractersticas nutricionales que la hacen una
bebida sana y nutritiva.
Segn KUNZE (1996), la fermentacin es una etapa clave en el
proceso productivo, en ella el mosto o caldo de cerveza se
transforma en alcohol gracias a la intervencin de levaduras
especiales. Dependiendo de la clase de levadura usada, las cervezas
son clasificadas internacionalmente en dos categoras bsicas:
cervezas de alta fermentacin o Ale, y cervezas de baja fermentacin
o Lager.
5.2.2 Tipos de fermentaciones
Es difcil saber cuntos tipos de cerveza existen en la
actualidad. A su vez las variedades que existen de cada tipo de
cerveza se cuentan, en algunos casos, por cientos. Sin embargo,
todas ellas se pueden clasificar dentro de dos categoras: cervezas
de fermentacin baja (unos 11-13C) y cervezas de fermentacin alta,
donde la temperatura se mantiene en unos 20C
5.2.2.1 Fermentacin alta o cervezas Ale La cerveza tipo Ale se
origin en Baviera en la poca medieval y posteriormente ha llegado a
ser el tipo predominante en el mundo. Esta cerveza es, por
tradicin, el producto de la fermentacin de las cepas de superficie,
de Saccharomyces cerevisiae, denominada as debido a que una parte
de la levadura sube hasta formar una densa cabeza de levaduras en
la superficie del fermentador. La fermentacin de la cerveza Ale
ocurre de manera ms rpida y a temperaturas de 20C aproximadamente,
actuando la levadura en la superficie del mosto. Adems, tienen un
elevado porcentaje de alcohol y son muy aromticas.
La cerveza tipo Ale es distinta de la cerveza Lager por la
disminucin ms rpida del extracto de azcar en la etapa de
fermentacin, causada por el uso de levadura Saccharomyces
cerevisiae, que permanece en suspensin, y por las temperaturas ms
altas utilizadas (20 - 23C).
Segn SCHMIDT-HEBBEL (1966), las levaduras altas se pueden
diferenciar de las bajas por fermentar el trisacrido, la rafinosa
hasta un tercio, al formar slo fructosa y melibiosa, pues les falta
la enzima melibiasa que sigue descomponiendo la melibiosa, en
glucosa y galactosa, ambas fermentables.
5.2.2.2 Fermentacin baja o cervezas Lager
La palabra Lager se deriva del vocablo alemn lagern que
significa guarda o permanencia en bodega y se refiere al largo
periodo de reposo de la cerveza para una lenta fermentacin. Este
proceso se realiza a bajas temperaturas (10 a 12C), y en l la
levadura se mantiene al fondo del estanque permitiendo que el lpulo
y la cebada malteada dominen el aroma y sabor del producto.
Segn COMPTON (1977), las levaduras bajas fueron empleadas por
primera vez en Baviera para producir las cervezas llamadas Lager o
Lagern. Estas levaduras se definen como aquellas que al final de la
fermentacin se van al fondo del tanque de fermentador.
Las levaduras Saccharomyces carlsbergensis y Saccharomyces
cerevisiae de cervecera se clasifican de acuerdo con su modo de
accin. S. carlsbergensis es una levadura de fondo que no suele
formar esporas, se adapta bien a la fermentacin lenta a bajas
temperaturas y es la preferida para elaborar cerveza tipo Lager. La
levadura de S. cerevisiae produce una fuerte fermentacin a
temperatura elevada y tiende a flotar en la superficie. Es
preferida para la elaboracin de cerveza tipo pilsner.
5.3 CALIDAD DE LA CERVEZA
Segn POSADA (1995), la calidad de la cerveza naturalmente
presupone la ausencia de aspectos reconocidos generalmente como
indeseables. La calidad de la cerveza depende de varios factores
que tienen relacin con las materias primas utilizadas, con el
proceso de elaboracin y principalmente con el mercado consumidor
que evala esta calidad. Entre los parmetros ms importantes de
evaluacin de calidad estn el sabor, la presencia y permanencia de
espuma, color, grado alcohlico y la presencia de residuos o
precipitados (estabilidad), amargo, atenuacin lmite aparente.
Las caractersticas fsico-qumicas de la cerveza son los trminos
que se usan para definir los requerimientos de los cuerpos
regulatorios, pero como definicin de la calidad de una cerveza, el
anlisis qumico es tanto limitado como ilimitado. Es ilimitado
porque las tcnicas analticas modernas pueden medir miles de
compuestos dentro de la cerveza, la mayora de los cuales no tienen
influencia reconocida en el sabor
A continuacin se nombran algunos parmetros fsico-qumicos usados
comnmente para describirmmmnmnn jbggf una cerveza, y que pueden ser
medidos convenientemente en la tarea de asegurar la calidad.
5.3.1 Color. La aplicacin de clor puede ser la causa de muchas
reacciones complejas que comprometen a los carbohidratos. La
actividad del agua y los protones regulan el grado de liberacin de
azcares reductores por hidrlisis a partir de sus conjugados
glicosdicos en los alimentos. Despus de la liberacin ocurren muy
pocas reacciones de los azcares en medio acuosos a pH 4,0
aproximadamente. Sin embargo, si el medio vuelve a ser neutro o
dbilmente alcalino, entonces los hemiacetales pasan ms rpidamente a
la forma carbonilo de los azcares reductores, es decir, a aldehdos
y cetonas reactivas, las cuales se enolizan y comienzan una serie
de reacciones de descomposicin.
Los grupos amino bsicos de las protenas, pptidos y aminocidos se
aaden rpidamente a los grupos carbonilo de los azcares y se
condensan. Entonces ocurre la reaccin entre el grupo amino y el
grupo del azcar, conocida como reaccin de Maillard (FIGURA 2), con
la aparicin de color pardo que es el punto inicial de la enolizacin
de la glicosilamina. Cuando no participan compuestos amino en las
reacciones de descomposicin inducidas por el calor (sobre 100C),
reciben el nombre de reacciones de caramelizacin.
FIGURA 2. Reaccin de Maillard.
La reaccin de Maillard como la de caramelizacin son un grupo de
reacciones complejas que siguen a la apertura del anillo y a la
enolizacin de los azcares reductores. Los dos tipos de reacciones
tienen lugar al mismo tiempo y reciben el nombre genrico de
reacciones de pardeamiento no enzimtico, para distinguirlas de
aquellas reacciones de pardeamiento debidas a la oxidacin
enzimtica. Los polmeros, pardos a negros, que se forman se llaman
melanoidinas (polmeros heterogneos insaturados).
A continuacin se muestra diferentes tipos de cervezas en relacin
al contenido de color que pueden poseer cada una de ellas.
CUADRO 1. Caractersticas de los tipos ms importantes de
cerveza.
Tipo de cervezaColor
Pilsener(Pacea)4.20-5.80
Pilsener(OW)4.20-5.80
Export4.20-5.80
Bicervecina110.00-130.00
Imperial4.20-5.80
Bock7.00-9.00
Maltin90.00-110.00
FUENTE: Control de calidad (2014).
5.3.2 Grados de alcohol.
Se forma durante la etapa de fermentacin del mosto (proceso
anaerbico), mediante el cual la levadura convierte la glucosa en
etanol y dixido de carbono.C6 H12 O6 2C2H5OH + 2CO2 + calor
Los principales productos de fermentacin son etanol y CO2,
aunque tambin se forman numerosos subproductos del crecimiento de
levaduras, que contribuyen de forma importante al perfume y aroma
de la cerveza. Al respecto los cidos orgnicos, alcoholes y steres
son especialmente importantes.
El porcentaje de azcares fermentables en el extracto total
determina el lmite de atenuacin, que establece el alcohol que
contendr la cerveza final. Y en el extracto soluble, que se
denomina mosto, el 60% de las sustancias son fermentables (maltosa,
maltotriosa, sacarosa, glucosa y fructosa), que sern utilizadas por
la levadura para producir el alcohol y el CO2 durante la
fermentacin.
En la composicin qumica del almidn, PALMER (1980) menciona que,
el endospermo es la estructura ms importante dentro del grano de la
cebada y constituye la mayor parte del grano, donde su principal
componente es el almidn.
El almidn se encuentra en los grnulos de dos formas diferentes;
amilosa y amilopectina. La amilosa, es una molcula lineal de
monmeros de glucosa (1000-4000) unidos mediante enlaces de tipo 1 -
4 y un peso molecular de aproximadamente 80.000. La amilopectina,
tambin es un polmero de glucosa, de estructura ramificada y un peso
molecular de aproximadamente 1.000.000..
La amilosa, constituye un 30% del total del almidn presente en
el endospermo, considerndose que el 70% restante corresponde a la
amilopectina.
En la FIGURA 3 se muestran los enlaces qumicos del almidn.
FIGURA 3. Detalle de los enlaces qumicos del almidn.
La mayora de los enlaces qumicos del almidn son 1 - 4, pero
tambin existen puntos de ramificacin, en donde son 1 - 6. Ambas
molculas poseen en sus extremos, un solo grupo reductor, lo que las
iguala como si fueran un azcar simple como la glucosa en poder
reductor.
En la FIGURA 4 se detalla la accin de las enzimas alfa y beta
amilasas sobre las molculas amilopectina y amilosa.
FIGURA 4. Esquema de la estructura de los almidones y donde son
atacados por las enzimas amilasas de la malta.
En la FIGURA 4 se observa que la enzima amilasa ataca a la
amilopectina a la amilosa al azar, en cualquier punto de la
molcula, menos cerca de los puntos de ramificacin y tampoco cerca
de los extremos no reductores. Por lo tanto, origina carbohidratos
complejos llamados dextrinas, agregando con cada corte un extremo
reductor a los productos de esta hidrlisis.
La enzima amilasa, en cambio ataca a las dextrinas,
amilopectinas, amilosas por sus extremos no reductores, cortando
dos unidades de glucosa que se denominan maltosa. Por lo tanto, se
la denomina enzima sacarificante y a la amilasa enzima
dextrinificante. O sea, que la enzima amilasa acta generando
lugares (extremos no reductores) para que corte la enzima amilasa y
se produzcan molculas de maltosa. La maltosa ser el principal
componente del mosto pero se encuentran tambin azcares preformados
como glucosa, sacarosa, fructosa, que sern utilizados por la
levadura durante la fermentacin.
A continuacin se muestra diferentes tipos de cervezas en relacin
al contenido de alcohol.
CUADRO 2. Caractersticas de los tipos ms importantes de
cerveza.
Tipo de cerveza%Alcohol p/p% Alcohol v/v
Pilsener(Pacea)3.50-3.904.60-5.00
Pilsener(OW)3.50-3.904.60-5.00
Export3.60-4.004.70-5.10
Bicervecina3.25-5.60
Imperial350-4.004.60-5.00
Bock5.55-5.955.60-7.05
Maltin0.00-0.320.00-0.40
FUENTE: Control de calidad (2014).
5.3.3 pH
Para cervezas que se producen en CBN el rango flucta en 4,1 +
0,2; En el CUADRO 2 veremos parmetros estndares que son
inutilizados en CBN. Estas cervezas elaboradas con una mayor
relacin de malta a adjuntos tienen un mayor pH que las cervezas
elaboradas solamente de malta. El pH tambin depende del tipo de
agua y su tratamiento con cidos y/o sales de calcio.
CUADRO 3. Caractersticas del PH de los tipos ms importantes de
cerveza
Tipo de cervezaPH
Pilsener(Pacea)3.95-4.35
Pilsener(OW)3.95-4.35
Export4.10-4.50
Bicervecina4.00-4.30
Imperial4.05-4.45
Bock4.15-4.55
Maltin4.60-4.90
FUENTE: Control de calidad (2014).
El agua desempea un rol muy importante y decisivo en la
produccin tanto cuantitativa como cualitativa, ya que no slo es el
ingrediente principal de la cerveza (92-95% en peso), sino que
tambin constituye un insumo para alimentar generadores de vapor o
agua de calderas, para lavado de equipos, materiales, y uso en
general.
La composicin de sales del agua tiene una influencia indirecta
en su accin en la regulacin de pH del mosto y la cerveza, y un
rango adecuado est entre 5,0 y 6,0. Un pH muy elevado es
desfavorable para reacciones importantes como la sacarificacin ya
que provoca un trabajo deficiente de las enzimas generndose menos
azcares, la coagulacin de protenas durante la ebullicin es menos
intensa, el amargor es ms astringente por mayor extraccin de
taninos (polifenoles) desde la cscara del grano en el roceso de
maceracin y filtracin. Adems un elevado pH conlleva un mayor riesgo
desde el punto de vista microbiolgico. Por esto, muchas veces el
agua es tratada para lograr bajar el pH mediante la adicin de
CaSO4.
El pH es un factor de importancia para las reacciones bioqumicas
que se desarrollan durante el proceso; en todos los pasos de la
fabricacin hay disminucin del pH y los amortiguadores minerales del
agua contrarrestan en parte este cambio. La influencia del
contenido mineral del agua sobre el pH es importante durante la
fabricacin y algunos componentes minerales, ya que ejercen una
influencia especfica y estabilizadora de los iones de calcio sobre
las amilasas. Los iones de calcio reaccionan con los fosfatos
orgnicos e inorgnicos de la malta precipitando fosfatos de calcio,
el resultado es la acidificacin del mosto si el calcio est en forma
de sulfato. El in magnesio se encuentra raramente en dosis
superiores a 30 mg/L. El in potasio produce el mismo efecto, pero
en menor cantidad. La mayora de los dems iones como cloruros,
sulfatos, sodio y potasio no tienen otra influencia que en el sabor
de la cerveza.
5.3.4 Espuma
La formacin de espuma es uno de los factores ms importantes en
la evaluacin de calidad que realizan los consumidores, ya que
transmite la primera impresin del producto tan pronto es servido un
vaso de cerveza. La espuma se forma por gases que se encuentran
finamente repartidos en el lquido y materias slidas, principalmente
el CO2.
La espuma se puede definir como una dispersin de burbujas de gas
suspendidas en el seno de un lquido viscoso o de un semislido, y se
forman por una adsorcin de molculas reactivas en la interfase
gas-lquido.
Segn FENNEMA (1993), la espuma suele ser una dispersin de
burbujas de gas en una fase continua, lquida o semislida, que
contiene un agente con actividad de superficie, soluble. Las
burbujas de gas estn separadas por una fase continua de capas
delgadas de lquido denominadas laminillas. Para que se forme la
interfase gas lquido, se necesita energa y para protegerla contra
la coalescencia de las burbujas de gas requiere de la presencia de
sustancias con actividad de superficie que rebajen la tensin
superficial y formen entre las burbujas de gas, una barrera
elstica. Algunas protenas forman pelculas dotadas de efecto
protector, adsorbindose en la interfase. En ste caso la laminilla
situada entre dos burbujas adyacentes consta de dos pelculas de
protena adsorbida, separadas por una capa de lquido.
Segn SWISTOWIEZ (1977), los elementos de la formacin de espuma
son las protenas de alto peso molecular derivadas de la malta y las
iso-humulonas provenientes del lpulo. Las maltas demasiado
modificadas o poco desecadas tienden a producir espumas pobres.
Cunto menor sea la relacin de malta y lpulo, ms pobre ser la
espuma.
Segn MEILGAARD (1977), la espuma de la cerveza parece deberse
principalmente a protenas con un peso molecular por encima de
12000, asociados con carbohidratos y con sustancias amargas del
lpulo. El 2 - 4% del nitrgeno del mosto se encuentra en esta
fraccin. Las protenas activas de la espuma se encuentran en
fracciones con un peso molecular superior a 8000.
La espuma de la cerveza est compuesta por un 21% de protenas de
peso molecular medio, 19% de protenas de peso molecular bajo y 60%
de protenas de peso molecular alto (15000 a 40000), responsables de
la estabilidad.
El mecanismo de accin de formacin de espuma se presenta debido a
que los cidos alfa durante el proceso de coccin del mosto y por
efecto de la temperatura se transforman, cambiando su estructura
qumica (isomerizacin) en iso-humulonas o cidos iso-alfa que se
combinan con grupos bsicos de las protenas (epsilon amino) formando
un complejo que impide a las protenas cambiar de conformacin.
La protena LTP1 (Lipid Transfer Protein), una protena de la
cebada, se ha identificado como el componente proteico principal en
la espuma de la cerveza.
Sin embargo, esta protena que se concentra en la espuma, es una
forma modificada. La transformacin de la protena LTP1 en forma de
espuma ocurre durante la etapa de coccin del mosto lo cual implica
un desdoblamiento de la estructura tridimensional (FIGURA 5).
FIGURA 5. Desdoblamiento de la estructura tridimensional de LTP
1.
5.3.5 Estabilidad Coloidal
La estabilidad de la cerveza se define como unidades de tiempo
transcurridas hasta alcanzar un determinado nivel de turbidez. La
prdida de brillo, el descenso de la transparencia, el grado de
enturbiamiento, incluso la floculacin, precipitacin y sedimentacin,
son las sucesivas manifestaciones visuales de la falta de
estabilidad o inestabilidad de la cerveza.
La cerveza, desde el punto de vista de la estabilidad, es una
disolucin acuosa, ligeramente alcohlica y medianamente cida, que
contiene diversos componentes que se pueden clasificar en dos
grandes grupos:
- Compuestos estables: disoluciones verdaderas (moleculares e
inicas).- Compuestos inestables: disoluciones falsas de naturaleza
coloidal, causantes de la inestabilidad de la cerveza
(eventualmente pueden estar presentes en mayor o menor cantidad,
determinadas sustancias en suspensin mecnica).Este ltimo grupo es
el que produce ms problemas a la cerveza en cuanto a
inestabilidad.
Los coloides presentes en la cerveza tienden a coagular en
estructuras cada vez ms grandes, hasta que luego de un tiempo se
transforma en una turbidez visible que finalmente precipita.
El tiempo que tarde en hacerse visible depende de diversos
factores, como el contenido y tipo de protenas, taninos (compuestos
polifenlicos), del medio que involucra pH, temperatura, oxidacin,
presencia de sales, metales trazas, agitacin y tambin de
condiciones de exposicin a la luz y adsorcin en el filtro, que
pueden acelerar o retardar la aparicin de turbidez coloidal.
La naturaleza de las protenas que son activas en la formacin de
sedimento, contienen en general gran proporcin de prolina (derivan
de las Hordenas que son protenas de la cebada), tanto es as, que se
ha demostrado que la cantidad de sedimento formado est relacionado
linealmente con el porcentaje de prolina contenido en el
polipptido.
5.3.6 Amargor
El impacto sensorial en el consumidor ocurre a travs de las
distintas modalidades de percepcin del sabor como el gusto y la
sensacin en la boca, de la vista como el color, transparencia,
formacin y retencin de espuma, y del olor como distintas variedades
de aromas. Cada una de estas propiedades sensoriales y fsicas es
importante, y un defecto en cualquiera de ellas puede provocar el
total rechazo del producto. Sin embargo, en la prctica el sabor es
determinante en la eleccin del consumidor.
El lpulo imparte el sabor tpico a la cerveza debido a su
contenido de aceites esenciales y resinas amargas. Adems, contiene
taninos y compuestos fenlicos los cuales coayudan en el proceso de
clarificacin.
El sabor amargo caracterstico de la cerveza, proviene de la
secrecin glandular de las flores femeninas no fecundadas del lpulo,
la cual contiene dos compuestos clasificados como resinas; las
humulonas o cidos alfa lupulnico (FIGURA 6) y las lupulonas o cidos
beta lupulnico (FIGURA 7)
FIGURA 6. Estructura de los cidos alfa.
FIGURA 7. Estructura de los cidos beta.
Las resinas del lpulo pueden dividirse en blandas y duras.
Dentro de las blandas se encuentran los cidos alfa que son las de
mayor importancia, ya que a partir de ellos se forman los
compuestos que otorgan el tenor amargo. Los cidos alfa son tres
compuestos especficos: la humulona, cohumulona y adhumulona.
Durante la ebullicin al que es sometido el mosto dulce, etapa en
que se agrega el lpulo, los alfa cidos sufren un cambio estructural
llamado isomerizacin, originando los compuestos solubles amargos,
los que se denominan genricamente cidos iso-alfa. Especficamente se
forman la iso-humulona, iso-cohumulona e iso-adhumulona. Los beta
cidos, considerados resinas blandas, pueden tambin isomerizarse
durante la ebullicin para crear compuestos amargos, aunque, debido
a que la solubilidad de los cidos iso-beta en el mosto es muy baja,
la contribucin de stos al sabor amargo es casi despreciable.
As, la humulona es la sustancia ms abundante y que se convierte
durante la ebullicin del mosto en iso-humulona (FIGURA 8).
FIGURA 8. Proceso de transformacin de la humulona en
iso-humulona.
Del total de alfa cidos que contiene el lpulo, aproximadamente
un 25% a 30% llega hasta el producto final, la otra parte se queda
adherida a los restos de protenas coaguladas tras la coccin.
En la determinacin del amargor, se mide la cantidad de cidos
alfa extrados del lpulo y convertidos en sustancias amargas
solubles durante la ebullicin del mosto dentro del estanque de
coccin. En el CUADRO 4 se muestra los niveles tpicos de amargo de
diferentes tipos de cerveza
CUADRO 4. Caractersticas del Amargo de los tipos ms importantes
de cerveza
Tipo de cervezaAmargo
Pilsener(Pacea)15.50-18.50
Pilsener(OW)15.50-18.50
Export13.00-17.00
Bicervecina9.00-13.00
Imperial13.50-16.50
Bock11.00-15.00
Maltin7.00-11.00
FUENTE: Control de calidad (2014).
6. METODOS O TECNICAS
En la parte de anlisis fisicoqumicos se tienen como actividades
diarias la medicin de contenido alcohlico, densidad, color, pH,
amargo, diacetilo y estabilidad coloidal, medicin de espuma, de
muestras que abarcan diferentes operaciones, desde tanques de
fermentacin, tanques en guarda fra, agua de las corrientes de
produccin, de producto filtrado, de arranque de envasado y de
producto final.
Todas y cada una de las mediciones son de suma importancia para
mantener el sabor caracterstico de cada producto, sin mencionar la
importancia para las prcticas de calidad. Despus de realizado cada
anlisis se compara con su respectivo estndar y se comprueba que la
medicin este dentro de este estndar, caso contrario, se realiza la
comparacin con las respectivas tolerancias. Si los parmetros no se
encuentran entre los rangos estndar, se puede resumir que el
producto est fuera de especificaciones debiendo pasar por otros
procedimientos.
6.1. Anlisis fisicoqumico de producto fin de reposo
6.1.1 Medicin de la densidad
En el laboratorio de control de calidad producto terminado se
encuentra un equipo que mide densidad, como se muestra en la figura
9, densidad relativa.
Todos los resultados son inmediata y automticamente transcritos
a una computadora donde se controla todos los parmetros de la
muestra. Para realizar las mediciones en este equipo, primero se
debe atemperar la muestra a una temperatura que est cercana a la de
la medicin (20 C). Despus, se debe filtrar con un papel filtro y
aadirle tierra diatomea, ya que el equipo cuenta con una serie de
sensores (Densmetro, Termmetro de platino, etc.) que son propensos
a daos por partculas. Finalmente, se deja los recipientes con
muestras en la bandeja de muestreo automatizado seguidas por
recipientes con agua destilada para una limpieza del equipo.
Figura 9: Equipo Anton - Paar Densimeter y Alcolyzer
Los resultados, como por ejemplo en la figura 9, son
automticamente dirigidos a una planilla Excel, donde se visualizan
los resultados.6.1.2 Medicin del Grado Alcohlico en de fin de
reposo
Se puede leer la concentracin de alcohol (v/v) y (p/p),. Este
mide el contenido de alcohol en la cerveza, mostrado en la figura
10 en un rango de 5.73-6.68 % v/v. Este equipo es de gran utilidad,
ya que en sinergia con el Anton - Paar Densimeter, se obtienen los
datos necesarios para caracterizar las muestras. Los datos son
obtenidos de la misma muestra que para la medicin de la densidad y
se analiza en las mismas condiciones.
Figura 10: Lectura del contenido alcohlico de la muestra
6.1.3 Medicin del color Primero, se debe filtrar la muestra con
doble papel filtro para que no exista turbidez ni espuma. Una vez
filtrada la muestra se toma una pequea cantidad y esta es llevada
para ser medida. Se programa la longitud de onda del
espectrofotmetro, como en la figura 11 a 430 nm y se usa agua
destilada como blanco. Para muestras oscuras, se realiza las
mediciones con una dilucin de 1:10 en agua destilada.7Figura 11:
Shimadzu Spectrophotometer UV-Visible 6.1.4 Medicin del pH
El pH que se determina en las muestras debe ser muy preciso,
para esto las muestras deben estar atemperadas a 20 C, observado en
la figura 12. El pH-metro debe ser calibrado por lo menos una vez
por semana y si las lecturas estn fuera del rango normal, tambin es
aconsejable que se vuelva a calibrar cuantas veces sea necesario.
Para realizar la medicin, se deja reposar la muestra en el bao
termosttico a 20 C hasta que llegue a esta temperatura. Una vez que
se cumple la temperatura se toma la medicin de pH Figura 12:
Lectura del pH con el pH-metro WTW 330
6.1.5 Medicin del amargo
Las sustancias amargas son extradas con iso-octano de un medio
acidificado. El mtodo puede ser aplicado a todo tipo de cerveza.
Las cervezas turbias, como las muestras de los cilindro cnicos,
deben ser clarificadas por centrifugacin.Una vez que se realza la
toma de muestras, colocamos al agitador durante 15 min,una ves
agitado, se toma 5 ml de producto agitado y posteriormente es
aadido 0.5 ml de HCl 4N y 10 ml de Iso Octano . Como se trata de
una muestra proveniente de los tanques de fermentacin se coloca ala
centrifugadora durante 5 min a 3500 rpmPara terminar, se debe
extraer a 5 cm de la mezcla para leer en el espectrofotmetro a 275
nm con un blanco de Iso Octano.6.2. Anlisis fisicoqumico de
medidora y producto terminado
Bsicamente es algo muy parecido a los anteriores anlisis ledos
en fin de reposo, la diferencia es q en producto terminado se hace
los anlisis de diacetilo, estabilidad coloidal y atenuacin limite
aparente, y en anlisis en medidoras es prcticamente lo mismo que
fin de reposo.
6.2.1 Medicin del Grado Alcohlico de las muestras de medidora y
producto terminado
Se puede leer la concentracin de alcohol (% v/v) Este mide el
contenido de alcohol en la cerveza, el % v/v varia por el tipo de
cerveza en este caso estamos tomando un porcentaje de una cerveza
pilsener (Pacea).El rango de este tipo de cerveza una vez que sale
de fin de reposo y pasa a medidora es de 4.6-5.00 % v/v. El grado
alcohlico con lo que se mide es con el quipo Antn Paar.
6.2.3 Medicin del color de las muestras de Medidora y Producto
Terminado Una vez filtrada las muestras con doble papel, filtro
para que no haya CO2 y vari nuestros resultados, Se programa la
longitud de onda del espectrofotmetro a 430 nm y se usa agua
destilada como blanco. 6.2.4 Medicin del pH El pH que se determina
en las muestras debe ser muy preciso, para esto las muestras deben
estar atemperadas a 20 C. Para realizar la medicin, se deja reposar
la muestra en el bao termosttico a 20 C hasta que llegue a esta
temperatura. Una vez que se cumple la temperatura se toma la
medicin de pH
6.2.5 Medicin del amargo
Una vez que se realza la toma de muestras, tanto de medidora
como de producto terminado colocamos al agitador durante 15 min,
una vez agitado, se toma 10 ml de producto agitado, ac esta la
diferencia de la muestra de fin de reposo y medidora o producto
terminado, porque solo tombamos una cantidad de 5 ml de muestra en
fin de reposo pero en medidora y producto terminado colocamos 10 ml
en el recipiente.Posteriormente es aadido 0.5 ml de HCl 4N y 10 ml
de Iso Octano. Luego ambas muestras se colocan a la centrifugadora
durante 5 min a 3500 rpmPara terminar, se debe extraer a 5 cm de la
mezcla para leer en el espectrofotmetro a 275 nm con un blanco de
Iso Octano.6.2.6 Medicin de espuma
La medicin de la espuma se realiza de muestras de tanques
filtrados y de producto terminado. Se tiene el equipo de medicin
por el mtodo NIBEM que cuenta con una lnea de CO2, el que tiene
todo predeterminado para realizar la medicin de manera ptima. Se
debe calibrar el equipo cada vez que se realice una medicin.
Las muestras de los tanques filtrados se toman en un envase
especial que tiene la forma de una botella. As, estas muestras y
las de producto terminado se deben atemperar a 19 C durante 30 min.
La temperatura del ambiente debe estar a 20 C o lo ms cercana
posible a esta temperatura. A continuacin, se lleva la botella al
equipo presurizador.
Con el equipo Nibem como se muestra en la figura 13, ya
calibrado, se procede a la formacin de espuma en el vaso especial
de dicho equipo y se procede con la medicin automtica. Pasado un
tiempo el equipo da la lectura de la estabilidad de la espuma.
Figura 13: Medidor de Espuma
6.2.7 Medicin de diacetilo
El mtodo puede ser aplicado a cerveza filtrada. En cervezas
inmaduras, los precursores de las dicetonas vecinales pueden tambin
medirse. Existen dos mtodos uno por arrastre de vapor y el otro
mediante una destilacin corriente. S el destilado no es enfriado lo
suficiente, el enfriador suministrado tiene que ser cambiado por
uno de mayor tamao. Se obtiene la muestra a partir de los tanques
de guarda fra o de los envases de producto terminado. A
continuacin, existe una diferencia entre la muestra de guarda fra y
la muestra de producto envasado.
La muestra de guarda fra se debe centrifugar a 3500 rpm por 10
min para eliminar todo sedimento, principalmente levadura, despus
de centrifugar se debe calentar la muestra a 60 C por un periodo de
30 min, hacemos esto en guarda frio para fingir una pasteurizacin.
Se procede a realizar la destilacin que debe tener una velocidad de
3 ml/min.
Para la muestra de producto terminado, directamente despus de
abrir el envase (lata o botella), se realiza la destilacin.
Primeramente agarramos un matraz aforado de 100 ml ah aforamos
la muestra. Del destilado de ambas muestras se toma 10 ml y se aade
0.5 ml de reactivo de color (orto-fenilendiamina 0.01 gr por cada
ml de HCL 3N).
El destilado con el reactivo de color debe estar a oscuras
durante 25 min. Cuando pasa este tiempo se aade 1 ml HCl 3N para
detener la reaccin entre el colorante y el diacetilo. Se deja
reposar con un tiempo de 25 min y se lee en el espectrofotmetro a
345 nm. 6.2.8 Anlisis de estabilidad coloidalBsicamente es la
determinacin de la turbidez luego de pasar por un test forzado,
donde la cerveza filtrada y embotellada o embarrilada, se somete a
60C durante un periodo de 7 das y a 0oC durante 24 horas.Una vez
que la cerveza pasteurizada a alcanzado una temperatura ambiente,
es colocada en una bao a 60oC durante 7 das.Cumpliendo este tiempo
la botella se saca del bao y se deja reposar por 3 horas a
temperatura ambiente; cumplida las 3horas, la botella se vuelve a
colocar a un bao de 0oC durante un perodo de 24 horas.Se destapa
con cuidado y se carga la cubeta del turbidmetro como se observa en
la figura 14, inclinando la misma de modo que no se genere espuma
al verter la cerveza.
Figura 14: Bao a 0oC
Se lee la turbidez final, repitiendo 4 veces la lectura sin que
la cerveza supere los 2oC, para evitar el calentamiento y generacin
de espuma.7. RESULTADOEn la parte de anlisis en control de calidad
producto terminado, todos los das se obtienen resultados bajo
estndares; desde fin de reposo, hasta producto
terminado.Desglosando por partes los resultados obtenidos de un
solo producto en el sector de control de calidad producto terminado
se tiene: Fin de reposo:
Cuadro 5: Datos obtenidos en Fin de ReposoTipo de
cervezaCargaTCCColorpHExtracto AparenteExtr. RealExtr. Original
AtenuaacionAlcoholAlcoholDiacetilo Fin Guarda calienteDiacetilo Fin
de ReposoUnidades de Amargor
EBCg/100 gg/100 gg/100 g%g/100 gml/100 mlppbppbU.A.
Taquia Export
14P157.754.172.544.7313.9481.784.806.1311519.80
Los datos que observados en el cuadro es solo de un producto en
Fin de Reposo, el tipo de cerveza es Taquia.Estos datos estn en
parmetros dentro los establecidos; Cuando un Producto no se
encuentra bajo los estndares establecidos lo llamamos producto PRI
lo que significa producto retenido, ese producto se encuentra bajo
observacin ya que en los anlisis fisicoqumicos presenta alguna
observacin y es analizado durante 3 das como un mximo.
Medidora:
Cuadro 6: Datos obtenidos en MedidoraTipo de
cervezaCargaTCCTPE.O.E.A.AtenuacinExtrac. RealAlcohol p/pAlcohol
v/vColor Amargo pH
g/100 gg/100 g%g/100 gg/100 gg/100 gEBCBU
Taquia Export
Botellas15510.781.982.373.613.674.685.2019.034.20
En el cuadro 6 se observa los datos obtenidos en medidora despus
de hacer aadido agua y CO2; en la inyeccin de CO2 nos dar una pauta
en donde ser envasado, ya sea en botella oh lata, a mayor inyeccin
de CO2 el producto ser envasado en Botella, a menor Inyeccin de CO2
el producto ser envasado en lata.En la parte de anlisis estos datos
estn bajo parmetros establecidos. Producto terminado
Cuadro 7: Datos obtenidos en MedidoraTipo de cervezaMezcla de
cargasMedidoraCodigo deenvasadoColorpHExtracto aparenteExtracto
RealExtracto OriginalAlcoholAlcoholUnidades de
amargoEspumaEstabilidad a 6 das
EBCg/100gg/100gg/100g% p/p% v/vU.A.sEBC
Export
Botella13011Q20325.34.231.963.6610.803.74.6613.82713.29
En el cuadro 7 observamos en el cuadro 7 nos demuestran que estn
bajo parmetros establecidos.Este anlisis solo nos da una pauta que
el producto no se alter en el trayecto por las tuberas hacia
envasado.Siempre se realiza este anlisis ya que en planta TAQUIA no
se trabaja con un solo producto, y puede haber una muy pequea
variedad del producto, para esto se realiza el anlisis de CAMBIO Y
ARRANQUE.
Cambio y Arranque:Cuadro 7: Datos obtenidos en MedidoraTipo de
cervezaCargaTCCEtapaTPE.O.E.A.Extrac. RealAlcohol p/pAlcohol
v/vpH
g/100 gg/100 gg/100 gg/100 gg/100 g
Export 620 cc15arranque510.711.93.593.644.644.20
Este es el ltimo anlisis que se realiza en control de calidad
Producto terminado y bajo los resultados obtenidos podemos decir
que se encuentra bajo los parmetros establecidos.8. CONCLUSION El
control de calidad debe ser preciso y debe estar a tiempo exacto,
no permite errores y si se encontrara un parmetro fuera de estndar
se tiene que repetir el anlisis o caso contrario realizar el
anlisis en otra muestra, ya que grandes cantidades de producto estn
en riesgo.
El trabajo debe ser disciplinado y ordenado. Es as, que tambin
puedo concluir que la implementacin de polticas como las 5Ss tienen
un papel importante en el aumento de la eficiencia y calidad de los
trabajos realizados en el rea de control de calidad.
Si mencionamos las 5Ss debemos tambin tener en cuenta los 10
principios con los que CBN trabaja.Para realizar todos los anlisis
realizados para el laboratorio de anlisis fisicoqumico de producto
terminado cont con todo el equipamiento necesario y de respaldo.9.
BIBLIOGRAFIA9.1 Elinger, Hans M. Handbook of Brewing, Processes,
Technology, Markets, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Weinheim, Federal Republic of Germany. 2009
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9.3 Esser K., Bennett J. W. The Mycota. A Comprehensive Treatise
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der Mitteleurop ischen Brautechnischen Analysenkommission (MEBAK) ,
Selbstverlag der MEBAK , Freising - Weihenstephan . Federal
Republic of Germany. 2006
9.8 Verlag, Hans Carl. European Brewery Convention Analytica,
EBC. Nrnberg, Federal Republic of Germany. 2008
9.9 Datos estadsticos de CBN 2014
Universidad Catlica Boliviana San PabloUnidad Acadmica
CochabambaIngeniera Industrial
ANALISIS FISICOQUIMICOS DE PRODUCTO TERMINADOEN PLANTA
TAQUIA
NOMBRE: Jonnathan Cspedes PintoMATERIA: Taller de
pasantaDOCENTE: Mgr. Jaime Antezana Arzabe