De la UREA a la espuma

Resumen

Desde que se planteó el tema a investigar, se
fueron buscando datos e información de manera general, y
se fueron confeccionando borradores. A medida que se notó
la falta de información en áreas específicas
se profundizó la investigación en éstas. Se
recurrió a Internet, en primer lugar, de donde se
consiguió la información general, a
continuación, se buscó en libros, se realizaron
entrevistas a profesionales y expertos en los temas requeridos,
además se llevaron adelante experimentos propios surgidos
de la información obtenida. Finalmente fue resumido y
volcado en el presente informe, con la correspondiente
evaluación y análisis de los datos
obtenidos.

Introducción

En el siguiente trabajo se busca encontrar la
relación entre la fertilización de la cebada con la
calidad de la espuma de la cerveza. A lo largo de la
investigación se quiere armar una cadena de factores, en
la que se ubique el fertilizante nitrogenado en un extremo y la
espuma de la cerveza en otro.

Esta investigación es de interés especial
para personas encargadas de los procesos que involucran: la
producción de cebada y la comercialización de
ésta, como así también de la
fabricación de la bebida, sin dejar de lado al consumidor
de este producto.

Con este informe pretendemos arrojar datos y
conocimientos que tiendan a mejorar los procesos antes
mencionados, fijando objetivos y generando conciencia de lo que
involucra el proceso completo de elaboración de una bebida
tan compleja como lo es la cerveza.

El proceso de investigación consta de diversas
partes y métodos. Hemos recurrido, en primer lugar, a la
lectura y búsqueda de información externa acorde al
tema, luego de esto se prosiguió con la recolección
primaria de datos, es decir, entrevistando a expertos en el tema,
y realizando experimentos. En el desarrollo se presentarán
los datos obtenidos organizados por medio de capítulos,
estos, siguiendo el orden de la cadena de relaciones, comenzando
por la fertilización nitrogenada de la cebada
cervecera.

Agradecemos desde ya, la colaboración de todos
aquellos que desinteresadamente permitieron que la
investigación se lleve adelante con
éxito.

DESARROLLO

Cebada

La cebada es una gramínea monocotiledonea anual.
La cebada cervecera, Hordeum Distichum L., es la utilizada en la
fabricación de la malta, que junto con el agua, la
levadura y el lúpulo componen la cerveza.

Siendo el quinto cereal mas cultivado en el mundo, se
presenta como un cultivo de gran interés en el sudeste,
centro oeste y últimamente también en el norte de
la provincia de Buenos Aires, Argentina. Esto es así
porque su ciclo es suficientemente corto como para permitir
cultivos de segunda, ya que es cosechado unos 10 días
antes que el trigo. También cuenta con rindes elevados, y
comercialmente ahí mejoras en las condiciones. Así
también, la cebada deja en el sistema productivo residuos
beneficiosos en la rotación de cultivos, dado que, como
todas las gramíneas, ayudan a aumentar el nivel de carbono
en el suelo y dejan el llamado "rastrojo" que evita la
evaporación, y por tanto la perdida de agua del
suelo.

La producción mundial de cebada es aprovechada en
su mayoría como forraje para camellos y otros animales en
el norte de África y en China, convirtiéndose
así en el principal competidor comercial del maíz.
Por el contrario, en nuestro país tiene un destino casi
exclusivo: la cerveza. Esto, determina ciertas condiciones del
cultivo, una de ellas es el nivel proteico del grano, este nivel
debe encontrarse entre el 10% y 12%. Además, los granos
deben ser grandes, "de buen calibre". Esto es controlado por el
comprador que aplica descuentos económicos en caso de no
cumplir con estas regulaciones necesarias para un buen
malteado.

La variedad más difundida en la argentina, y en
el mundo, es la cebada Scarlett dado su alto rendimiento, su baja
tendencia al vuelco y más allá de alguna enfermedad
de hoja puntual, no suele tener problemas sanitarios. Sus
desventajas: en nivel de proteínas es generalmente bajo,
lo que económicamente afecta al productor y el cultivo
necesita de la aplicación de tecnología para
desarrollar su potencial.

Por otro lado variedades más antiguas como
Quilmes, Palomar, Pampa, presentan menores rendimientos, mayor
tendencia al vuelco, mayores problemas sanitarios, por esa
razón se han dejado de sembrar en gran escala. Pero
manteniendo un nivel de proteínas alto y un costo de
aplicación de tecnología mucho menor.

Fertilización

El diccionario de la RAE define fertilización
como: "Disponer la tierra para quede más frutos". En este
informe utilizamos fertilización como el proceso mediante
el cual se enriquece el suelo por medio de una sustancia o mezcla
química, natural o sintética, para favorecer el
desarrollo vegetal. Más aun, nos centraremos en la
fertilización nitrogenada, que es la destinada a
incrementar el nivel de nitrógeno en suelo. Los
fertilizantes más comunes en cultivos extensivos son:
Urea, UAN, CAN y sulfato de amonio.

En cultivos de cereales, como lo es la cebada, este tipo
de fertilización, es sumamente importante para elevar los
rindes y niveles proteicos. La fertilización se da al
momento de la siembra, o en algunos casos en periodos de
macollaje.

El momento en que se aplica el N al suelo es
determinante, también lo es la cantidad.

Ilustración 1

Existe una relación entre rendimiento y n
disponible pata la planta, que tiene como consecuencia el
contenido proteico de los granos. Esta relación se puede
expresar matemáticamente por medio de la siguiente
ecuación:

Donde y equivale al nivel de proteína en
grano, y x a la relación del nitrógeno
disponible por tonelada de grano cosechado. Esta ecuación
puede ser utilizada para calcular la cantidad de fertilizantes
necesaria por tonelada de grano cosechado y determinar el nivel
de proteína.

Para su mejor comprensión, tomaremos el caso
hipotético de un lote en la localidad de Cascallares. Se
aplican 100Kg de UREA, y 85 Kg de fosfato de amoniaco,
distribuido estratégicamente entre siembra y macollaje. En
total estamos aplicando 90 Kg de nitrógeno por
fertilización. El análisis de suelo arroja 40 Kg/Ha
de Nitrógeno en forma de nitratos en los primeros 60 cm de
suelo. Esto quiere decir que al N total disponible suma 130kg/Ha,
estimamos el rendimiento del cultivo en base de datos
históricos, en 5000Kg/Ha, volcamos los datos en la
ecuación y obtenemos el nivel de proteína esperado
en grano.

Vemos así, que a medida que el rendimiento
aumenta en el lote hipotético, el nivel de proteína
baja. Esto también es demostrable en la realidad. Un
equipo de ingenieros del INTA, hicieron mapeos de un lote en la
localidad de Ts. As. Y en base a ello, sacaron las siguientes
conclusiones

Esta investigación también tuvo es cuenta
el nitrógeno cosechado, es decir, la cantidad de N que se
caso en grano por hectárea. El nitrógeno cosechado
tuvo sus más altos valores en las zonas de alto
rendimiento, que a su vez son las que menor rendimiento proteico
tuvieron. Para calcular este valor se utilizo el siguiente
cálculo

Donde n es el nitrógeno cosechado, p es el
porcentaje de proteína en grano y r es el rendimiento en
Kg/Ha. Se calcula el 16 %, ya que se sabe que el nitrógeno
compone solo este porcentaje de las proteínas en la
cebada. Así, establecemos que a mayor rinde, mayor N pero
menor proteína y donde has menores rindes bajo el
nitrógeno cosechado, pero aumenta la proteína.
Vamos a ejemplificar esto con el lote hipotético utilizado
anteriormente:

De esta manera sabemos que la extracción de
nitrógeno es de 88 Kg/Ha.

El sistema de fertilización consta de tres tipos
de fertilización: en la siembra, irrelevante en este caso
ya que consiste en la aplicación de fosfato di
amónico (DAP) que solo aporta un 10% de N. En el
macollaje, donde se dan aplicaciones solidas en el suelo
cómo UREA o la foliar que es una aplicación
líquida de UAN. Esta última, solo es utilizada en
campos que utilizan alta tecnología

Comercialización

La Cebada

La empresa cervecera que compre las semillas de cebada
entregada por el productor, debe hacer los controles de calidad
de cada una de las cargas que llegan a la planta en camiones con
una capacidad de aproximadamente 30 Tn.

En primer lugar se pesan 100 Gr de una mezcla y se la
criba, con movimientos giratorios, logrando que las impurezas se
separen para poder pesarlos y calcular el porcentaje de
impurezas

Donde p es el peso volumétrico en Kg/hL,
P es el peso de la muestra, en granos, y v,
representa el volumen de la muestra en el.

Posteriormente, se calcula el material extraño,
es decir, semillas de mezcla o cultivos de ciclos anteriores. El
porcentaje de este material no debe superar el 5%, ya que de lo
contrario sería perjudicial para la calidad y
producción de la malta.

Otra determinación de calidad, es el nivel de
humedad. Esto es sumamente importante desde el almacenamiento, ya
que los niveles demasiados altos de humedad facilitaran el
desencadenamiento de procesos biológicos durante la
conservación. El máximo permisible en cebada es de
13,5% de humedad, aunque se suelen exigir niveles más
bajos según el tiempo que se planea
conservarla.

Para determinar el porcentaje de germinación, se
utiliza un método químico, dado que la semilla es
demasiado inmadura para realizar el procedimiento
tradicional.

La Cerveza

La cerveza es en la argentina, la 2º bebida mas
tomada después de la gaseosa, su consumo viene en aumento
desde 1983, desplazando al vino de mesa del menú de los
argentinos. En 2010, el consumo total de cerveza en nuestro
país alcanzo los 1980 millones de litros,
poniéndose así en el primer puesto de la lista de
bebidas alcohólicas más consumidas del país.
De esta manera el consumo de cerveza per cápita en la
Argentina llega a su record de 49 litros anuales, esto significa
un 160% más que 20 años atrás

La
Cerveza

Historia

La primera mención de la cerveza se encuentra en
unas tablas sumerias que datan de 4000 años AC. En estas
habla de una bebida elaborada por medio de la cocción de
pan, se lo mezcla con agua, consiguiendo una bebida que
transforma la gente en "alegre, extrovertida y feliz". Los
sumerios la denominaban "siraku"

Los egipcios toman los métodos sumerios y
elaboran "zythum". El método sin embargo es mejorado,
descubren la malta, y le añaden azafrán, miel,
jengibre y comino para darle aroma y color.

Entre los romanos y griegos se consideraba una bebida
del vulgo, mientras que en los pueblos nórdicos la cerveza
tenía lugar en fiestas familiares, solemnidades religiosas
y los festejos de triunfos sobre el enemigo.

Entre los siglos XIV, XV y XVI surgen las grandes
factorías cerveceras como las de Hamburgo y Zirtau. En
1516 Guillermo IV de Baviera promulga la que se considera primera
regulación de alimentos de la historia por medio de la
"ley de pureza" que dictara: "señores, hagan la bebida que
quieran y si además quieren bebérsela, adelante,
pero si quieren llamarla cerveza deberá estar echa de
malta de cebada, agua y lúpulo". Este edicto no
incluía la levadura ya que no se descubrió su
existencia hasta 1856 (unos 300 años más tarde) por
el científico Luis Pasteur.

En la argentina, el 15 de febrero de 1880, el
alemán Emilio Bieckert pone a la venta su cerveza, y es
considerado el primer fabricante argentino de cerveza. L 31 de
octubre de 1890, Otto Bemberg, y la Brasseire Argentine S.A., con
sede en el país, comienza la producción y venta
empleando la marca que identificaba a la unidad donde se
asentó Otto, su familia y la fabrica, Quilmes.

Hoy en día Quilmes, produce más de 500
millones de botellas por año es su planta a 23
kilómetros de Buenos Aires

En Tres Arroyos, hay varias malterias, la principal es
la Malteria Quilmes donde se produce la totalidad de la Malta
para esta empresa.

Producto

Hoy en día, se determina cerveza a una bebida
alcohólica, no destilada, de sabor amargo que se fabrica
con granos de cebada u otros cereales. Generalmente presenta un
color ambarino con tonos que van del amarillo oro al negro
pasando por los marrones rojizos. Se la considera "gaseosa"
(contiene CO2 disuelto en saturación que manifiesta un
forma de burbujas a presión ambiente) y suele estar
coronada de una espuma más o menos persistente. Su aspecto
puede ser cristalino o turbio.

Su graduación alcohólica puede alcanzar
hasta cerca de 30% vol., aunque principalmente se encuentra entre
los 3 y los 9 % vol.

Fabricación

El proceso de fabricación de la cerveza es largo
y complejo y sus etapas son:

MALTEADO, HORNEADO, MEZCLA, COCCION, FERMENTACION Y
MADURACION.

En el primer paso, el malteado, se hacen germinar las
semillas de cebada, sumergiéndolas en agua. De este modo
se logra que el grano produzca muchos compuestos. Enzimas y
proteínas quedan entonces liberados.

Una vez que estas fueron liberadas, para conservarlas es
necesario interrumpir el proceso de germinación, esto se
logra con el horneado. De esta manera se llega al 4% de humedad,
a esto se lo denomina malta.

Luego, se muele la malta, en este paso las enzimas se
unen a las unidades básicas del almidón
dividiéndolo en azucares fermentables y azucares no
fermentables. Entre los primeros se encuentra la maltosa. La
cantidad de azucares fermentables determinan el nivel de alcohol,
en cambio, los no fermentables contribuirán al cuerpo de
la cerveza.

El mosto obtenido es filtrado y cocido. Durante este
paso el mosto es aromatizado con lúpulo, después es
enfriado preparándolo así para la siguiente
fase.

Cuando el mosto esta frio se le inyecta levadura pura y
aire microbiológicamente estéril. En esta etapa las
levaduras transforman Los azúcares fermentables en alcohol
y Dióxido de carbono. Así, el mosto se va
transformando en cerveza. Dado que este proceso es
exotérmico, se debe ir controlando la temperatura. Una vez
finalizada esta parte, se enfría la "cerveza virgen",
sacando las levaduras que, dependiendo el tipo, han quedado
arriba o abajo del líquido.

A partir de aquí se debe comenzar con el
añejamiento. Este será de unas pocas semanas a unos
15ºC en cervezas de fermentación alta, o de meses a
entre -1º y 2ºC para cervezas de fermentación
baja. Después de un filtrado, la cerveza es carbonatada,
dándole así el último brillo y
espuma.

Por último tiene lugar el envasado. La cerveza
está ahora en tanques, de donde pasará a las
botellas, latas o barriles.

Espuma

La espuma de la cerveza, es lo que en física se
conoce como sistema coloidal, con el líquido como medio de
dispersión, y el gas como fase dispersa. Por su
morfología, es un coloide globular. Dado que la principal
proteína formadora de micelas en la cerveza es la
proteína de Transporte de Lípidos 1 (LPT1, por sus
siglas en inglés), en cuyo extremo hay un grupo polar que
formará un enlace puente hidrógeno con las
moléculas de agua de la cerveza, mientras que la parte
hidrocarbonada de la proteína, al no ser atraídas
por el agua, quedan dentro de la partícula.

A continuación se muestra un esquema y una
reconstrucción 3D de una micela.

Cuanto mayor sea la proporción de LPT1 en la
cerveza, mayor estabilidad tendrán las micelas.

La LPT1 se encuentra originalmente en los granos de
cebada, pero en forma inactivas. Esta se encuentra en lo que se
denomina "estructura cuaternaria", esta estructura significa una
disposición espacial distinta de la que se presenta en la
estructura "primaria". La estructura cuaternaria deriva de la
conjunción de varias cadenas peptídicas formando un
multímero, el cual posee propiedades distintas de las de
las unidades que lo conforman.

Durante el proceso de mateado, esta proteína se
desnaturaliza, es decir, se rompen los enlaces que mantienen la
conformación globular y de esta manera la LPT1 adopta una
conformación filamentosa. Es esta estructura la que
permite la formación de micelas, que formarán a su
vez la espuma de la cerveza.

En cuanto a la calidad de la espuma, hay varios aspectos
a tener en cuenta. La uniformidad de las burbujas, la
estabilidad, la textura, el color y el "lacing" (rastro de espuma
en la pared del vaso) entre otros.

Según los expertos, la espuma debe tener entre 1
y 2 dedos de grosor.

La uniformidad en el tamaño de las burbujas
está dada por el peso molecular, la cantidad y los tipos
de proteína en la cerveza, al igual que para la
estabilidad y la textura.

El color de la espuma depende principalmente de los
componentes y color de la cerveza

El "lacing" uniforme y regular, significa una buena
calidad.

A partir de allí, se realizó una
investigación (ver Anexo) práctica de calidad con
seis marcas de cerveza comercializadas en la
Argentina.

Los resultados fueron analizados y se les otorgó
un puntaje de 1 a 4 a cada marca a partir de los datos
obtenidos:

Los valores corresponden al promedio de los
valores del lacing, color y espuma.

Servir y
Degustar

Si bien cada tipo de cerveza requiere diferentes modos
de servir, se pueden aplicar ciertos conceptos generales a todos
los casos.

En primer lugar se debe inclinar el vaso entre los
20º y los 45º, volcando la cerveza a la mitad de la
altura del vaso. Cuando la bebida ocupe ya más de la mitad
del vaso, se debe ir llevando este paulatinamente hasta su
posición vertical, evitando así, perder aromas y
propiedades de la bebida, y logrando una espuma
abundante

Para medir la calidad de la cerveza, se deben hacer
controles, en los que participan los sentidos.

Para degustar la cerveza se recomienda seguir estos
pasos:

Observar la cerveza – El color de la cerveza no es un
reflejo de su calidad, pero sí de su composición y
elaboración.

La nitidez de la cerveza es importante. No debe ser
turbia (a excepción de las cervezas blancas) y no debe
tener sedimentos. La espuma debe estar conformada por burbujas
uniformes de diámetro no mayo a 1mm. Debe ser blanca, y
durar entre 2 y 4 minutos. Al ir disminuyendo el nivel de
líquido en el vaso, debe ir quedando un rastro de la
espuma, este encaje o "lacing" debe ser homogéneo y
regular.

Oler la cerveza – Se debe determinar primero el olor
dominante, sin mover la cerveza. Después se la puede
remover para liberar aromas secundarios.

Saborear la cerveza – El gusto de la cerveza se aprecia,
tomando un primer trago y haciendo que la cerveza entre en
contacto con todas las regiones de la lengua. Así se
trazan las sensaciones del gusto. Para apreciar aun mas los
aromas, se puede respirar al mismo tiempo.

El regusto es el sabor que se percibe una vez que la
cerveza ya pasó por la boca. Estos sabores pueden ser
diferentes de los que predominan en el gusto.

Conclusión

Tomando en cuenta lo expuesto hasta aquí, se
considera, que si bien tanto la calidad de la espuma como la de
la cerveza se ven afectadas por numerosos y diversos factores, la
fertilización en el cultivo de la cebada cervecera es
fundamental para el logro de una espuma de alta
calidad.

De lo investigado se concluye lo siguiente:

Un déficit de Nitrógeno en la
nutrición del cultivo, reducirá la cantidad total
de proteínas en el grano, reduciendo así
también la cantidad de LPT1, de esta manera la cerveza, no
sólo perdería cuerpo en sí misma, sino que
también contaría con una espuma de burbujas
grandes, irregulares, e inestables, de esta manera la
duración de la corona será muy inferior al esperado
de una cerveza de alta calidad. Por el contrario, si el nivel de
proteína fuese demasiado alto, sea por un rendimiento
bajo, o excesos en la disponibilidad de Nitrógeno, el
nivel de proteína sería demasiado elevado, y la
matriz proteica del grano, en el malteado, no dejaría a
las enzimas actuar sobre el almidón contenido dentro de
dicha matriz, de manera que las enzimas no podrían cumplir
su función, y el proceso de elaboración de la
cerveza sería infructuoso desde el comienzo mismo. Una
fertilización con nitrógeno, aplicada en forma de
UREA y/o UAN, que junto al nitrógeno disponible en suelo y
el nitrógeno aportado secundariamente por otras
fertilizaciones, dispongan al cultivo de entre 100 y 200 Kg/ha de
Nitrógeno, propiciarán la cebada a tener un nivel
de entre 10 y 12% de proteína en grano. Así se
logra un potencial en la cebada para una cerveza de espuma de muy
alta calidad.

Por lo dicho, consideramos sumamente importante, por
parte de las personas e instituciones intervinientes en el
proceso de fabricación de la cerveza, el compromiso para
con la calidad del producto, en este caso especifico, desde la
fertilización del cultivo.

Bibliografía

Informes

Fertilización en cebada cervecera,
Facultad de agronomía de la universidad de la republica
del Uruguay, Mayo 2001

Fertilización en cebada cervecera.
Pautas de manejo para la obtención de

altos rendimientos con calidad, Gustavo N.
Ferraris, Lucrecia Couretot, Pablo Prystupa y F.H.
Gutiérrez Boem

Mapeo de la proteína de un lote de
cebada cervecera, Ing. Agr. José Massigoge, Ing. Agr.
Andrés Méndez y Téc. Diego
Villaroel

Internet

La espuma de tu cerveza ¿de
qué está hecha! ¿Cómo se forma?,
http://www.cosasquesealpedo.com.ar/la-espuma-de-tu-cerveza-%C2%BFde-que-esta-hecha-%C2%BFcomo-se-forma-eso-si-para-mi-sin-por-favor/

Estudio proteómico de la cerveza,
http://http://www.biounalm.com/2010/09/estudio-proteomico-de-la-cerveza.html

Técnicas para conseguir una buena
espuma en la cerveza,
http://www.cerveceroscaseros.com.ar/interior/proc_gasificado.php?aj_go=more&id=1137630537&archive=&start_from=&ucat=24&

Personal

Entrevistas a:

Antonio Alberto Aguinaga, Ing.
Agrónomo, Magister en Ciencias Agrarias

Marcelo di Napoli, Ing. Agrónomo,
primer asistente del Dr. en agronomía Jorge Gonzales
Montaner

Participación de Recorrida de
Ensayos, CREA Mar y Sierras, a cargo de los Ings. Agrs. Mariana
Porsborg y Fredi Dodorico y Col. Diego Friederichs y mesa de
asesores de AACREA, Noviembre 2011

Experimentos propios

Documentales

Cerveza Divina, Discovery
Channel

Hecho en Latinoamérica, Discovery
Channel

Química y Cerveza, Autor
desconocido

Anexo

El experimento realizado, fue reproducido con el fin de
comparar diferentes cervezas disponibles en el mercado. La
observación estuvo centrada de en la calidad de la
espuma.

Este experimento consistió en servir cerveza
desde una ampolla de decantación a un tubo de ensayo,
desde la misma altura, con una inclinación del tubo
constante, una temperatura de 6,5ºC la cerveza, y 16ºC
en la atmósfera. Los datos obtenidos fueron volcados en la
siguiente tabla.

Para otorgar el puntaje expuesto en el desarrollo, se
promediaron los valores correspondientes a lacing, color y espuma
de las respectivas cervezas.

Autor:

Rybner C. Ruso M. A.