EFECTO DE LA DISMINUCIÓN DE LA DOSIS DE α-amilasa TERMAMYL 120-L EN LA MACERACIÓN DE MALTA PARA CERVEZA

Transcripción

1 EFECTO DE LA DISMINUCIÓN DE LA DOSIS DE α-amilasa TERMAMYL 120-L EN LA MACERACIÓN DE MALTA PARA CERVEZA Alexi Perera García, Raúl Carrillo Ulloa, Raúl D. Carrillo Vázquez, Margarita Núñez de Villavicencio Ferrer, Hilda. Cobo. Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia Resumen Se determinó el efecto de la disminución de la dosis de la enzima α-amilasa termoestable Termamyl 120-L en el tiempo de sacarificación de los almidones de la malta y en el rendimiento de la misma. Para las pruebas se aplicó un método de maceración en el cual después de la sacarificación del mosto se hirvió el macerado, se le añadió la enzima y se determinó el tiempo en que ocurrió la sacarificación del almidón disuelto a utilizar. Con este proceso se logró disminuir en 60% la dosis de enzima respecto a la actual lo que determina un ahorro 4.00 USD/ton de malta utilizada Abstracts Was determined the effect of α amilasa Termamyl 120-L dosis in the reduction time in malt starch hydrolysis and in the malt yield. Was applied to the test a mashing method where after sacarification the mash was boiled and added with the enzyme and determined the time in which occurred the hydrolysis of starch dissolved. With these process was reduced 60 % of specific consumption and determined a cost reduction of 4, 00 USD/ton malt used. Introducción En la elaboración de la cerveza la maceración es el proceso más importante en la preparación del mosto. En este proceso se mezclan la malta y el agua; y todas las sustancias que pasan a solución son referidas como extracto. Ejemplo de sustancias solubles son los azúcares, dextrinas sustancias inorgánicas y proteínas. Un motivo económico es obtener tanto extracto como sea posible y se expresa como el rendimiento en el cocimiento. La mayor parte del extracto es producido durante el macerado por la acción de las enzimas a sus temperaturas óptimas (1). La malta de cebada es la materia prima que aporta la mayoría de los sólidos disueltos en el mosto cervecero. Su transformación de cebada a malta ocurre en el proceso de malteo donde el almidón, de su estado natural se modifica a forma harinosa debido a la ruptura de las paredes de sus gránulos por las enzimas de la malta (2). Esto facilita la dilución y sacarificación del almidón en el proceso de maceración. El proceso de malteo de la cebada tiene alta eficiencia, pero siempre quedan fracciones de granos con almidón no modificado, el cual puede ser recuperado. Se manejan los siguientes criterios de modificación de los almidones para evaluar una malta de primera calidad : los granos modificados entre 0 y ¼ deben ser una cantidad menor que el 5 % de la masa total

2 así como que los granos modificados entre ½ y 1 deben ser una cantidad mayor que el 85 % del total de granos analizados (2), La Termamyl 120-L es una enzima alfa amilasa termoestable de origen bacteriano, utilizada en la hidrólisis de almidones a altas temperaturas. En trabajos anteriores se estudió un método de maceración para la aplicación de enzimas alfa amilasas termoestables que aumentó significativamente el rendimiento de la malta. La dosis estudiada en esas ocasiones fue 005 % de enzima, respecto a la masa de malta que es la dosis recomendada por el fabricante (3,4). El aumento del rendimiento de la malta no solo depende de la calidad y la dosis de enzima sino fundamentalmente de la cantidad de almidones no modificados que posea la malta. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la disminución de las dosis de la enzima alfa amilasa termoestable Termamyl 120-L en la maceración de malta para cerveza. Materiales y métodos Para la realización del trabajo se utilizaron las siguientes materias primas: Malta Pilsen con las siguientes características: Humedad 4.50 % Rendimiento de extracto en molienda fina y base seca % Rendimiento de extracto en molienda gruesa y base húmeda % Diferencia de rendimiento 1.50 % Rendimiento de extracto en molienda gruesa y base húmeda % Contenido total de proteínas % Enzima ɑ-amilasa termoestable Termamyl 120-L Actividad enzimática UI/g (Unidades Internacionales) Los experimentos de maceración se realizaron con la aplicación del método seleccionado y probado a escala de laboratorio, piloto e industrial en trabajos anteriores (3,4). Las maceraciones se realizaron a escala de laboratorio utilizando un baño de macerado específico para la determinación del rendimiento de la malta, con programación y control automático de la temperatura. Fue tomado 180 min como tiempo de control para realizar estas pruebas, que es el tiempo de maceración utilizado en la cervecería Tínima. Se empleó en cada experimento 100 g de malta molida de forma gruesa (25 % de harina) (5). Se usó un molino Buchler-Miag de dos rodillos para garantizar una correcta trituración de la malta. Se calculó la cantidad de agua requerida para obtener una concentración alrededor de 18 Plato (% de sólidos disueltos expresados como sacarosa), que corresponde a la concentración usual en las cervecerías que utilizan tina de extracción para separar el mosto. Para el cálculo se utilizó el rendimiento de la malta en molienda gruesa y base húmeda.

3 Para cada experimento fueron utilizados 338 g de agua destilada, acidulada con ácido fosfórico hasta ph =5.4 que es un valor usual en las maceraciones y adecuado para hidrólisis enzimática de las amilasas de la malta y de la Termamyl-120L. Se adicionó calcio en forma de CaCl2 para obtener la concentración de 30 mg/l como recomienda el fabricante de la enzima para facilitar su acción. Se estudió, por triplicado, la sacarificación de macerados con dosis de enzima entre 0.01 y 0.05 % de la masa de malta utilizada en el experimento. El valor de 0.5 % es el utilizado en la actualidad en las cervecerías. Para la adición de la enzima se efectuó una dilución de la misma al 1 % m/v, o sea 1 g de enzima en 100 ml de solución y de ahí se tomó 1ml para la prueba 1 y así sucesivamente. Se realizó la prueba de sacarificación cada 5 min en un intervalo entre 0 y 30 minutos en cada experimento. Proceso de maceración utilizado en los experimentos con adición de enzima. - Mezcla de malta con agua a 52 ºC por 30 min. - Elevación de la temperatura a 62 ºC en 10 min. - Mantenimiento a 62 ºC por 30 min. - Elevación de la temperatura a 70 ºC en 10 min. - Mantenimiento de la temperatura a 70 ºC por 30 min. - Elevación a 100 C en 15 min. - Mantener en hervidura por 15 min. - Enfriamiento a 90 C por adición de agua destilada fría por 10 min. - Adición de la enzima - Realización de la prueba de sacarificación con solución de iodo 0.02 N cada 5 min y anotación del resultado. - Enfriamiento hasta la temperatura ambiente y llevar con agua destilada al peso inicial del proceso de 438 g. Proceso de maceración utilizado en los experimentos sin adición de enzima. - Mezcla de malta con agua a 52 ºC por 30 min. - Elevación de la temperatura a 62 ºC en 10 min. - Mantenimiento a 62 ºC por 30 min. - Elevación de la temperatura a 70 ºC en 10 min. - Mantenimiento de la temperatura a 70 ºC por 20 min. - Elevación a 78 C en 10 min. - Enfriar a temperatura ambiente y llevar al peso inicial de 438 g con agua destilada. Los mostos de las maceraciones adicionadas con la enzima y los de control se separaron por filtración a vacío auxiliado de un embudo Buchner, papel de filtro y se les determinó la concentración de sólidos disueltos en P (5). Con el resultado de la concentración de sólidos disueltos llevados a materia seca y la cantidad de malta procesada, se determinó el rendimiento de la malta en cada caso.

4 Se realizaron tres réplicas de los experimentos y de la maceración de control. A los resultados de los rendimientos alcanzados, se les realizó el análisis de varianza para p 0.05 y se les aplicó la prueba de Duncan para igualdad de medias y determinar si había diferencias significativas. Resultados y discusión La tabla 1 muestra los resultados del tiempo de maceración y sacarificación para las distintas dosis de enzima Termamyl 120-L. En ella se demuestra que el almidón disuelto con el procedimiento experimentado puede ser hidrolizado con la adición de mucho menos concentración de la enzima α-amilasa termoestable y para un tiempo de maceración 3 horas, tiempo de duración considerado adecuado para ese proceso (1). Tabla 1. Experimentos de sacarificación de los mostos en las maceraciones con adición de enzima. Variante Adición de enzima Tiempo de sacarificación (min) % m/m UA ± ± ± ± ± t. de maceración (min) : coloración azul fuerte. Presencia de almidón ±: ligera coloración azul violáceo Presencia de almidón y/o dextrinas : coloración típica del mosto. Sacarificación completa. No hay presencia de almidón La variante 2 resultó la mejor selección porque permitió que el tiempo de maceración concluya en 170 minutos y ofrece como cobertura de tiempo 10 minutos para el vaciado y preparación del macerador para la próxima operación. De esa forma se mantiene la posibilidad de un régimen de elaboración de 8 operaciones por día. La aplicación de la variante 2 reduce en 60 % la cantidad de enzima a utilizar respecto a la establecida actualmente (0.05 %) y brinda un beneficio económico de 3.75 USD/ton. de malta utilizada. ( anexo 1). En la tabla 2 se reporta un incremento significativo del rendimiento en los experimentos respecto al rendimiento obtenido en las maceraciones de control.

5 Tabla 2. Rendimiento de la malta con molienda gruesa y base húmeda (%). Rendimiento (%) Control Variante Media a b b b b b s Letras diferentes indican diferencia significativa para p 0.05 No hay diferencias significativas en el rendimiento entre los experimentos con diferentes adiciones de la enzima, lo que demuestra que esto influye en el tiempo de hidrólisis del almidón disuelto por la hervidura pero no en la recuperación de extracto. Con la aplicación de la variante 1 se reduce en 80 % el consumo de la enzima la que se puede aplicar cuando la cervecería realice menos de 8 maceraciones por día. Conclusiones Para la malta de buena calidad, con el procedimiento experimentado se puede reducir la adición de la enzima Termamyl 120-L hasta 0.02 % del peso de la malta utilizada sin afectar la frecuencia de maceración de una operación cada 3 horas. La maceración en las condiciones experimentadas ofreció un incremento significativo del rendimiento de la malta de 2.5% respecto al obtenido por el método de infusión clásico toma como control. Con la aplicación del procedimiento seleccionado se alcanzó un ahorro de 3.75 USD/ton de malta. Bibliografía 1. Kunze W. Technology Brewing and Malting, Vlb, Berlin, 1999, Bamforth, C Beer: Tap into the Art and Science or Brewing, Oxford University Press, New York, 2003, Carrillo, R. Prueba a escala industrial con enzima termoestable de producción nacional. 4. Queris, O. Evaluación a nivel piloto de enzimas termoestable de producción nacional, IIIA, La Habana, ANALYTICA-EBC. European Brewery Convention, 2005, Fachverlag Hans Carl Nüremberg, Germany.

6 Anexo 1 Cálculos de ahorro económico por la disminución de la dosis de enzima por cada 1000 Kg de malta utilizados. A = (Da*Pe) (Ds*Pe) A = (0.5*12.50 USD/Kg) ( USD/Kg) A = 3.75 USD Da = M*Pf*0.05/100 = 0.5 Kg D = M*Pf/100 = 1000 Kg*0.02/100 = 0.2 Kg Donde: A: Ahorro por cada ton de malta utilizada Da = dosis actual de enzima Ds = dosis selecionada de enzima Pe = precio de la enzima (información GEIA) Pf = pocentaje de uso recomendado por el fabricante M = masa de malta