Supongamos una curva con la siguiente secuencia.
T1 , T2 , T3 es el escalonamiento creciente de temperaturas.
t1 , t2 , t3 son los tiempos de reposo para cada temperaturas.
La técnica consiste en aportar calor al macerado a través de sucesivos aportes de agua a temperaturas, mas altas que la actual del macerado, para que cuando se mezcle ceda el calor excedente y se estabilice en la temperatura optima que se necesita según la curva elegida.
De manera que comenzamos calculando cual va a ser la temperatura y cantidad de agua que aportaremos en el primer escalón , para que se estabilice en T1 cuando se mezcle con el grano.
La ecuación es:
Tw = Cg / r (T1-Tg) + T1.
Donde
Bueno aquí lo que varía es la relación de empaste, y sabemos que esto influye en la calidad del mecerado porque depende de esta relación la mayor o menor solubilidad de los almidones en agua, que en una infusión simple se recomienda entre 3 y 4. Por lo tanto hay que definir una relación de empaste inicial. Es recomendable iniciar con 1 la primera vez, luego la experiencia de escalonar con tus equipos te permitirá prácticamente acertarle en la primera estimación.Tw= es la temperatura que queremos conocer.r = es la relación de empaste en litros de agua , sobre kg de granos.Cg = es el calor específico de los granos. Palmer indica 0,2 Kcal/kg°C. Y debe ser correcto porque funciona.T1 = es la temperatura target del primer escalón.Tg = es la temperatura de los granos.Aquí podes usar la temperatura ambiente del lugar donde tenías los granos , o tomar 20-21°C esta bien.
En realidad lo que sucede con esta estimación es, que dependiendo del valor inicial, el volumen final de agua que precisas para ir elevando las temperaturas te haga rebalsar el macerador o te lo deje muy vacío, en el primer caso nunca vas a conseguir la temperatura que necesitás y en el segundo la vas a desaprovechar, y vas a tener una relación de empaste final muy pobre que va a afectar la calidad de la extracción.
De cualquier manera no te salvas las primeras veces de recalcular por apróximaciones sucesivas hasta encontrar que el volumen total de agua a agregar mas el volumen de los granos sea igual o algo menor al volumen físico de tu macerador. Arranca por r=1 , pero no te sorprendas si lo tenes que variar tanto para arribas como para abajo. En caso de tener que variar para abajo 0,8 - 0,7 son valores que aunque parezcan bajos funcionan en el primer escalon.
Bueno sigamos, entonces si r = 1 y como ya conoces el peso total de granos que vas a usar, según la receta podés calcular la cantidad de agua a agregar en el primer escalón
Si la identificamos como W1
W1 = r x G ( en litros)
Donde G es el peso total de los granos en kg.
Le vas agregando el agua lentamente, un poco de agua un poco de granos, para favorecer el intercambio de calor y vas midiendo la temperatura hasta llegar al objetivo, cuando llegás a T1 cerras el macerador y esperas t1 minutos. Siempre calentá algun litro de mas, porque este es un cálculo teórico y podés quedar un grado abajo, o pasarte y tener que hechar agua fría.
Ya que estás, si tenés tiras reactivas o peachímetro , medí PH en cada escalón y llevá un registro, luego de varios batchs hechos con la misma agua, tal vez puedas ajustar titulando el agua para mejorar el rendimiento de la extraccíon. Yo Modifico directamente el PH del agua con acido fosforico y hace ya tiempo que no mido mas el PH .(estandarización que le llaman).
Bien, ahora hay que poner a hervir una cantidad de agua a calcular W2 que agregaremos hirviendo al macerado para llegar a la temperatura T2 del segundo escalón de la curva.
Obviamente todos los cálculos los tenés que hacer antes, el día anterior por las dudas, con los resultados elaboras un plancito y te lo anotas en una planilla, no te pongas a hacer esto mientras estas haciendo el macerado, no quiero que me insultes toda la vida.
El cálculo se hace como sigue.
W2 = (T2-T1) x ( 0,2xG + W1) / ( 99°C –T2)
Donde :
T2 es la temperatura target del segundo escalón
T1 es la temperatura target del primer escalón.0,2 es el calor específico de los granos en kcal/kg °CG es el peso de los granos en Kg.W1 es la cantidad de agua que agregastes en el primer escalón en litros.
Poné a hervir agua para el último escalón , hay que calcular la cantidad W3 como sigue:
W3 = ( T3-T2 )x ( 0,2xGT + W1 + W2) / (99°C-T3)
Donde T3 es la temperatura target del tercer escalón
T2 y T1 son conocidas
W1 y W2 son conocidas.
No obstante cuando haces los cáculos para hacer el plan del escalonado, tenes que verificar que el volumen total de agua que estas agregando mas el que ocupan los granos remojados sea inferior o a lo sumo igual que el de tu macerador.
Si es mayor recalcula disminuyendo la relación inicial de empaste, si es muy menor recalculá aumentando la relación inicial de empaste, hasta que verifiques un valor de volumen total cercano al del macerador.
Si el macerador que vas a usar para el escalonado es el mismo que usas para el simple ya conocés cual es su capacidad, porque ya sabés con cuantos litros de agua lo llenas para determinados kg de granos, por lo tanto este dato producto de tu experiencia te va a resultar muy util para saber si tenés que seguir calculando o si ya estas listo.
Tené en cuenta que con esta técnica te va a aumentar el rendimiento respecto del que obtenes con la misma cantidad de granos en un simple.
La maceración escalonada
“Maceración” es el término que utiliza el cervecero casero para referirse al proceso que mediante el uso de agua caliente activa las encimas de la malta y convierte al almidón del grano en azúcares fermentables.Hay varios grupos clave de enzimas que forman parte en la conversión del almidón del grano en azúcares.
Cuando se macera grano malteado, el cervecero casero utiliza dos clases principales de enzimas: las proteasas (o enzimas proteolíticas), y las diastasas (o enzimas diastáticas). Las enzimas proteolíticas rompen largas y complejas cadenas de moléculas de proteínas en proteínas más simples y útiles y en amino ácidos. Las enzimas diastáticas convierten las moléculas de almidón en azúcares fermentables y dextrinas no fermentables.
Cada una de estas enzimas se ve favorecida por distintas temperaturas y condiciones de PH. Un homebrewer puede ajustar su temperatura de maceración para favorecer sucesivamente cada función de cada enzima y así ajustar la wort a su gusto.
Los almidones en la maceración son solubles casi al 90% a 54ºC y alcanzan su máxima solubilidad a 65ºC.
Los granos no malteados tienen sus propias reservas de almidón “selladas” en una matriz de proteína que previene que las enzimas sean capaces de entrar en contacto con el almidón para su conversión.
Sólo partiendo o rompiendo los granos la matriz se desarma. El almidón puede ser gelatinizado (pausible de ser soluble) sólo por calor o por una combinación de calor y trabajo enzimático.
Cualquiera sea la forma, un “mashing” es necesario para convertir los almidones solubles en azúcares fermentables.
Funciones de los mayores grupos de enzimas
| Enzima | Rango óptimo de temperatura | Rango óptimo de PH | Función |
| Fitasa | 30 – 52°C | 4.4 – 5.5 | Baja el PH del mash. Ninguna otra utilidad |
| Beta Glucanasa | 37 – 45°C | 4.5 – 5.0 | Best gum breaking rest (no sé cómo traducirlo). |
| Peptidasa | 45 – 57°C | 4.6 – 5.2 | Produce Nitrógeno libre de Aminoácidos |
| Proteasa | 45 – 57°C | 4.6 – 5.2 | Rompe grandes proteínas que producen turbiedad |
| Beta Amylasa | 54 – 66°C | 5.0 – 5.6 | Produce azúcares altamente fermentables |
| Alpha Amylasa | 68 – 75°C | 5.3 – 5.8 | Azúcares menos fermentables |
| Nota: los números de la tabla fueron promediados de distintas fuentes y pueden ser interpretados como rangos típicos de actividad óptima. Las enzimas estarán activas fuera de los rangos indicados pero serán destruidas a medida que la temperatura se incrementa sobre cada rango. | |||
Gráfico comparativo entre condiciones de trabajo requeridas por cada enzima:
“Modificación” es un término que describe el grado de “rotura” del endospermo durante el malteado que compromete el bulto de la semilla.
La cebada malteada contiene grandes cantidades de cadenas de aminoácidos que forman las proteínas simples necesarias para la germinación de la planta.
En la producción de cerveza, estas proteínas son utilizadas por las levaduras para su crecimiento y desarrollo. Las dos principales enzimas proteoliticas son la peptidasa y la proteasa.
La peptidasa trabaja para proveer a la wort de nutrientes aminoácidos que serán utilizados por las levaduras.
El trabajo de la proteasa es romper las proteínas más grandes que favorecen la retención de espuma y reduce la turbiedad.
Los rangos óptimos de temperatura y PH se superponen. El PH óptimo es 4.6-5.2 y ambas enzimas están suficientemente activas entre 46-67ºC, eso especificando que utilizar un rango óptimo para cada una de ellas no es relevante. Este rango es un poco más bajo respecto a la mayoría de las maceraciones, pero el PH típico de un mash de 5.3 no está mal. No hay necesidad de intentar bajar el PH del mash para intentar facilitar el uso de estas enzimas.
La otra enzima en este régimen de temperatura es la glucanasa, parte de la familia encimática del almidón, y es utilizada para romper los betaglucanos del trigo malteado o sin maltear, avena o cebada sin maltear. Las hemi-celulosas de este glucano son responsables de la elasticidad de la pasta y si no fueran rotas causarían que el mash se transformara en una sustancia sólida lista para hornear.
Afortunadamente, el rango óptimo de temperatura para la encima beta glucanasa es debajo de las enzimas proteolíticas. Esto permite al cervecero que deje reposar el mash a 37-45ºC por 20 minutos para romper todas las gomas sin afectar las proteínas responsables de la retención de espuma y cuerpo.
El uso de este descanso es sólo necesario para Home Brewers que incorporen una gran cantidad (>25%) de trigo sin maltear o en copos, o avena en el mash.
Los mashings espesos pueden usualmente solucionarse incrementando la temperatura.
La cebada malteada contiene grandes cantidades de cadenas de aminoácidos que forman las proteínas simples necesarias para la germinación de la planta.
En la producción de cerveza, estas proteínas son utilizadas por las levaduras para su crecimiento y desarrollo. Las dos principales enzimas proteoliticas son la peptidasa y la proteasa.
La peptidasa trabaja para proveer a la wort de nutrientes aminoácidos que serán utilizados por las levaduras.
El trabajo de la proteasa es romper las proteínas más grandes que favorecen la retención de espuma y reduce la turbiedad.
Los rangos óptimos de temperatura y PH se superponen. El PH óptimo es 4.6-5.2 y ambas enzimas están suficientemente activas entre 46-67ºC, eso especificando que utilizar un rango óptimo para cada una de ellas no es relevante. Este rango es un poco más bajo respecto a la mayoría de las maceraciones, pero el PH típico de un mash de 5.3 no está mal. No hay necesidad de intentar bajar el PH del mash para intentar facilitar el uso de estas enzimas.
La otra enzima en este régimen de temperatura es la glucanasa, parte de la familia encimática del almidón, y es utilizada para romper los betaglucanos del trigo malteado o sin maltear, avena o cebada sin maltear. Las hemi-celulosas de este glucano son responsables de la elasticidad de la pasta y si no fueran rotas causarían que el mash se transformara en una sustancia sólida lista para hornear.
Afortunadamente, el rango óptimo de temperatura para la encima beta glucanasa es debajo de las enzimas proteolíticas. Esto permite al cervecero que deje reposar el mash a 37-45ºC por 20 minutos para romper todas las gomas sin afectar las proteínas responsables de la retención de espuma y cuerpo.
El uso de este descanso es sólo necesario para Home Brewers que incorporen una gran cantidad (>25%) de trigo sin maltear o en copos, o avena en el mash.
Los mashings espesos pueden usualmente solucionarse incrementando la temperatura.
Conversión de almidón / Descanso de sacarificación
En esta etapa las enzimas diastáticas comienzan a actuar sobre los almidones, rompiéndolos y transformándolos en azúcares. Un grupo, las amilasas, son enzimas que trabajan en los azúcares y almidones más complejos.
Las dos principales amilasas son las alfa y las beta. Las alfa trabajan rompiendo largas cadenas de almidón, dejando atrás una variedad de cadenas de almidón más cortas y azúcares del tipo dextrina.
La reducción de estas cadenas largas reduce la viscosidad y torna más líquido el mash. La beta amilasa trabaja separando esas cadenas más cortas en unidades fermentables de azúcar de maltosa.
La temperatura más citada para el mashing es aproximadamente 67ºC. Esta es una temperatura que promedia la mejor temperatura a la que ambas enzimas trabajan. Las alfa trabajan mejor a 70ºC, mientras que las beta se desnaturalizan a esta temperatura, trabajando mejor a los 60ºC.
La función de licuificación de las alfa amilasas es efectiva a temperaturas tan bajas como 49ºC.
Qué significan estas dos enzimas y temperaturas para el cervecero? La aplicación práctica de este conocimiento permite al cervecero casero a ajustar su wort en términos de su fermentabilidad. Una temperatura más baja de mash, de 65ºC para abajo, redunda en una cerveza más seca, con menos cuerpo. Una temperatura mayor de mash, igual o superior a 70ºC producirá una cerveza menos fermentable y más dulce.
En este punto es en el que un cervecero puede realmente sintonizar y ajustar de forma precisa una wort para producir un estilo particular de cerveza.
Las dos principales amilasas son las alfa y las beta. Las alfa trabajan rompiendo largas cadenas de almidón, dejando atrás una variedad de cadenas de almidón más cortas y azúcares del tipo dextrina.
La reducción de estas cadenas largas reduce la viscosidad y torna más líquido el mash. La beta amilasa trabaja separando esas cadenas más cortas en unidades fermentables de azúcar de maltosa.
La temperatura más citada para el mashing es aproximadamente 67ºC. Esta es una temperatura que promedia la mejor temperatura a la que ambas enzimas trabajan. Las alfa trabajan mejor a 70ºC, mientras que las beta se desnaturalizan a esta temperatura, trabajando mejor a los 60ºC.
La función de licuificación de las alfa amilasas es efectiva a temperaturas tan bajas como 49ºC.
Qué significan estas dos enzimas y temperaturas para el cervecero? La aplicación práctica de este conocimiento permite al cervecero casero a ajustar su wort en términos de su fermentabilidad. Una temperatura más baja de mash, de 65ºC para abajo, redunda en una cerveza más seca, con menos cuerpo. Una temperatura mayor de mash, igual o superior a 70ºC producirá una cerveza menos fermentable y más dulce.
En este punto es en el que un cervecero puede realmente sintonizar y ajustar de forma precisa una wort para producir un estilo particular de cerveza.
Testeando la conversión
El cervecero puede utilizar yodo para chequear una muestra de la wort y de esta forma ver cuándo los almidones han sido completamente convertidos en azúcar. El yodo produce que el almidón se torne negro. Las enzimas del mash deberían convertir todos los almidones, de modo que no debería haber un cambio de color cuando un par de gotas de yodo son agregadas a la muestra.
El yodo sólo agregará un pequeño tono rojizo en oposición al negro oscuro que se forma cuando el almidón está presente. Worts con grandes cantidades de dextrina se tornarán mucho más rojizas cuando el yodo es agregado.
Manipulando el descanso de conversión de almidones.
Hay otro factor dentrás de la temperatura que afecta la actividad enzimática de la amilasa. Este es el PH del agua.
La beta amilasa se ve favorecida por un ph bajo, cercano a 5.4. Las alfa trabajan mejor en un ph un poco más alto: 5.7.
Sin embargo una wort optima para las beta amilasas no es una wort muy fermentable, las alfa amilasas son necesarias para romper las cadenas más largas así las beta pueden trabajar en ellas.
Una buena analogía para visualizar este ejemplo sería que las alfa cortan el árbol en pedazos y las beta transforman esos pedazos en leña que entre en el hogar.
Diversas sales pueden utilizarse para subir o bajar el ph del mash, pero estas sustancias sólo pueden usarse en pequeñas cantidades ya que también afectan el sabor.
Para el principiante, siempre es mejor dejar al ph que haga su trabajo y manejar las otras variables que lo rodean, siempre y cuando su agua no sea extremadamente dura o blanda.
La selección de la malta puede influenciar de menor o mayor medida al ph tanto como usar sales en muchas situaciones.
El ph del mash puede medirse con papeles de testeo que se venden en químicas y otros lugares como venta de artículos para piletas, etc.
Como siempre, el tiempo cambia todo. Es el factor final en el mash. Una conversión de almidones puede estar completa sólo en 30 minutos, por eso mientras dure el resto de un mash de 60 el cervecero trabaja sobre las condiciones del mash para producir el perfil deseado de azúcares de la wort.
Dependiendo del ph del mash y las temperaturas, el tiempo requerido para completar el mash puede variar desde 30 minutos a más de 90. A temperaturas más altas y ph más alto, las alfa amilasas son favorecidas y la conversión de almidón se completa en 30 minutos o menos. Más tiempo a estas condiciones permitirá a las beta amilasas a romper más de los azúcares grandes en pequeños, dando por resultado esto una wort más fermentable. El problema es que esas condiciones favorables para las alfa desactivan las beta.
El yodo sólo agregará un pequeño tono rojizo en oposición al negro oscuro que se forma cuando el almidón está presente. Worts con grandes cantidades de dextrina se tornarán mucho más rojizas cuando el yodo es agregado.
Manipulando el descanso de conversión de almidones.
Hay otro factor dentrás de la temperatura que afecta la actividad enzimática de la amilasa. Este es el PH del agua.
La beta amilasa se ve favorecida por un ph bajo, cercano a 5.4. Las alfa trabajan mejor en un ph un poco más alto: 5.7.
Sin embargo una wort optima para las beta amilasas no es una wort muy fermentable, las alfa amilasas son necesarias para romper las cadenas más largas así las beta pueden trabajar en ellas.
Una buena analogía para visualizar este ejemplo sería que las alfa cortan el árbol en pedazos y las beta transforman esos pedazos en leña que entre en el hogar.
Diversas sales pueden utilizarse para subir o bajar el ph del mash, pero estas sustancias sólo pueden usarse en pequeñas cantidades ya que también afectan el sabor.
Para el principiante, siempre es mejor dejar al ph que haga su trabajo y manejar las otras variables que lo rodean, siempre y cuando su agua no sea extremadamente dura o blanda.
La selección de la malta puede influenciar de menor o mayor medida al ph tanto como usar sales en muchas situaciones.
El ph del mash puede medirse con papeles de testeo que se venden en químicas y otros lugares como venta de artículos para piletas, etc.
Como siempre, el tiempo cambia todo. Es el factor final en el mash. Una conversión de almidones puede estar completa sólo en 30 minutos, por eso mientras dure el resto de un mash de 60 el cervecero trabaja sobre las condiciones del mash para producir el perfil deseado de azúcares de la wort.
Dependiendo del ph del mash y las temperaturas, el tiempo requerido para completar el mash puede variar desde 30 minutos a más de 90. A temperaturas más altas y ph más alto, las alfa amilasas son favorecidas y la conversión de almidón se completa en 30 minutos o menos. Más tiempo a estas condiciones permitirá a las beta amilasas a romper más de los azúcares grandes en pequeños, dando por resultado esto una wort más fermentable. El problema es que esas condiciones favorables para las alfa desactivan las beta.
Sumario
El compromiso de todos los factores lleva a condiciones standard de mash para la mayoría de los homebrewers: una proporción de 3 litros de agua por cada kilo de grano, un ph de 5.3 y una temperatura entre 67-68ºC durante cerca de una hora. Estas condiciones producirán una wort con buena fermentación y sabor a malta.
