La fermentación es el paso más importante del proceso de elaboración de la cerveza. La fermentación, según se realice, producirá resultados de diferente carácter, si la fermentación no se realiza correctamente las consecuencias serán siempre negativas. Por ello habremos de controlar las temperaturas de fermentación con máximo cuidado y a la vez cambiar estas temperaturas, si es necesario, según evolucione el metabolismo de la levadura que estemos utilizando. Este metabolismo variará según la pureza de la levadura y la forma en que se hubiera usado esta en fermentaciones anteriores.
La levadura consume los azúcares y otros productos contenidos en el mosto. Estos productos son resultado de como hayamos realizado los pasos previos de elaboración de la cerveza. Al metabolizar los azúcares se produce alcohol y CO2, pero dependiendo de las temperaturas de fermentación y de los otros productos contenidos en el mosto también se producirán alcoholes superiores (cadenas de más de un carbono, metílico, etc...) y otros subproductos que afectarán en gran medida al sabor, aroma y calidad de la cerveza que estamos elaborando.
La fermentación depende de diferentes variables como la composición del mosto, la temperatura, la presión, la cantidad y tipo de cepa de levadura que se haya añadido, la cantidad de oxígeno disuelto en el mosto, el cinc, cobre y otros metales y minerales contenidos en el mosto, el pH, y la forma y geometría de los tanques y de las corrientes que se produzcan en su interior.
Dependiendo de la cantidad de proteinas coaguladas contenidas en el mosto y de su composición, le será más o menos favorable a la levadura nutrirse y realizar los procesos de metabolización del azúcar.
La temperatura afecta directamente la velocidad de fermentación de las levaduras, cuanta más alta sea, mas rápida será la fermentación. Cepas de levaduras de fermentación de superficie actúan a temperaturas ideales entre 20 y 24 grados centígrados produciendo ésteres y subproductos que aumentan la calidad de las cervezas. Si descendemos la temperatura, estas levaduras pasarían a un estado de hibernación cuya consecuencia es el cese del proceso de fermentación. En cambio, las cepas de levaduras de fermentación de fondo, si bien fermentan más rápido a temperaturas altas, los subproductos producidos no son de sabor y aroma deseable. Su temperatura ideal se sitúa entre un grado y diez grados centígrados.
La presión en tanques cerrados de fermentación afecta a la levadura, cuanta más presión más se frenará la fermentación. Los tanques abiertos liberan el CO2 producido por la levadura, los tanques cerrados no liberan este CO2 completamente, que tras disolverse en el mosto y convertirse en anhídrido carbónico dificulta la función fermentativa de la levadura.
La cantidad de levadura añadida al mosto tiene una influencia importante en el proceso de fermentación. Es imprescindible, para conseguir cervezas con una calidad constante, que la adición de levadura sea siempre igual tras cada cocción. Dependiendo del tipo de levadura que se use, la concentración de células variará entre 20 y 100 millones por milímetro cuadrado.
Según la cantidad de oxígeno disuelto en el mosto, durará más o menos la multiplicación de las células de levadura antes de que empiece la fermentación. Cuanta más multiplicación de células se produzca, más poderosa será la fermentación inicial debido a la fortaleza de las células recién nacidas.
El cinc es un elemento esencial par que se realice la fermentación. La falta de cinc puede producir fermentaciones incompletas. Las células de levadura necesitan cinc para su multiplicación. Algunas cepas necesitan más cantidades que otras. Normalmente, la malta de cebada, contiene el cinc necesario, pero es sabido que en algunas fábricas de cerveza se añade cinc para ayudar a la levadura a fermentar.
El cobre también es necesario para una fermentación ideal, pero en cantidades muy pequeñas, si esta cantidad se supera, el efecto es negativo.
El pH ideal del mosto ha de situarse entre 5,1 y 5,5 para que la multiplicación de la levadura se realice en condiciones óptimas. Este margen se consigue fácilmente siempre que se realicen los procesos previos de elaboración de la cerveza adecuadamente con agua que no sea demasiado alcalina o pesada. Como consecuencia del metabolismo de la levadura, el pH desciende durante los primeros días de fermentación hasta un punto, situándolo entre 4,1 y 4,5.
Según la geometría de los tanques de fermentación, las corrientes producidas por el mosto en fermentación mezclarán el mosto más homogéneamente y facilitarán el contacto entre las células de levadura y el mosto manteniéndolas en suspensión. A mayor contacto entre las dos partes mayor fermentación. Estas corrientes son provocadas por el CO2 producido que tiende a subir a la superficie por el centro haciendo que el mosto de los bordes de la superficie descienda por los laterales. La diferente geometría de los tanques producirá corrientes más fuertes o más débiles. Cuanto más anchos sean los tanques, más lenta será la fermentación.
El control de la formación y descomposición de subproductos producidos durante la fermentación es esencial para conseguir un producto final de calidad. Estos subproductos afectan a la cerveza en cuanto a la estabilidad biológica, sabor, aromas y estabilidad de la espuma que la imparten. Todos ellos son subproductos producidos por los comportamientos característicos de los diferentes tipos de levadura. Durante la fermentación y posterior almacenaje se descomponen en cierta medida y son eliminados o producen a su vez otros subproductos aún menos deseados.
Estos subproductos, según su concentración en el mosto, estarán por encima o por debajo del umbral de percepción de los catadores. Algunos subproductos, en concentraciones al borde del umbral de percepción aumentarán la calidad del sabor de la cerveza pero una vez pasada esta barrea pasarán a ser indeseables.
Los subproductos de fermentación más característicos son:
Alcohol metílico y otros alcoholes superiores
Ésteres
Diacetilo (Dicetonas Vicinales)
Acetaldehidos (Etanal)
Componentes sulfurosos
Ácidos orgánicos
Los alcoholes superiores tienen el umbral de percepción entre los 50 y 100 miligramos por litro en cervezas de fermentación de fondo (estas levaduras producen menos subproductos) y entre los 100 y 150 miligramos por litros en cervezas de fermentación de superficie. Estos alcoholes se producen cuando las temperaturas de fermentación son demasiado altas para la cepa de levadura que estemos usando, cuando la cerveza recién fermentada (denominada -cerveza verde-) es agitada, cuando el mosto a fermentar ha sido aireado en exceso y cuando los mostos a fermentar tienen concentraciones superiores al 13,5 por ciento de azúcares.
Para evitar la producción de alcoholes superiores deberemos iniciar la fermentación a temperaturas más bajas (con sus consecuentes desventajas en otros apartados), mantener la fermentación a temperaturas más bajas durante todo el tiempo, utilización de presión en los tanques de fermentación y uso de gran cantidad de levadura para iniciar la fermentación.
Los ésteres son esenciales en la configuración del aroma final de la cerveza. Son sabores afrutados que pasando el umbral de percepción en exceso, pueden conferir sabores demasiado pronunciados e incluso impartir amargor seco, a la cerveza. Los ésteres son el resultado de la esterización de ácidos grasos y de alcoholes superiores que se realiza fundamentalmente durante la fermentación principal. Durante el almacenaje se pueden multiplicar estas cantidades si no se cuida la fermentación durante su última etapa.
Mostos con concentraciones de azúcares superiores al 12 por ciento producen una mayor cantidad de ésteres durante la fermentación. Si la elaboración se realiza mediante el método de high gravity, la cerveza resultante, una vez ajustada al nivel de concentración de azúcares deseado tras la cocción, tendrá un nivel superior de ésteres de lo que en realidad debería tener en cuanto al estilo de cerveza que estamos buscando.
Mostos con poco oxígeno disuelto en el momento de la adición de levadura, tienden a producir una cantidad de ésteres superior. Si la fermentación se lleva a cabo hasta el límite de la atenuación, se producirá una mayor cantidad de ésteres cuando esta está en su fase final.
El diacetilo es un subproducto que se produce durante la fermentación y que tiende a eliminarse al final de esta si la fermentación transcurre sin problemas. Según el tipo de cepa de levadura que se utilice, la producción de diacetilo será mayor o menor. Las cervezas elaboradas en el Reino Unido tienden a tener niveles de diacetilo superiores a las elaboradas en otros países. Una vez que los consumidores se acostumbran al sabor dulce y a mantequilla que imparte este subproducto, considerado como defecto en países como Alemania, pasa a ser esencial en el bouquet final de estos estilos.
Fallos realizados durante la elaboración de la cerveza tienden a provocar fermentaciones que no llegan hasta el final de su atenuación y ello resulta en niveles de diacetilo demasiado altos. Este es un problema común cuando se usan extractos de malta. El diacetilo es consumido por la levadura al final de la fermentación y la velocidad de este consumo tiende a aumentar dependiendo de la temperatura. Para eliminar el diacetilo es aconsejable aumentar la temperatura durante unas horas al final de la fermentación. Es aconsejable también, que al final de la fermentación, tengamos el mayor número de células de levadura en suspensión para que su efectividad sea superior. Esto se consigue creando corrientes en el mosto en fermentación.
El acetaldehido es producido durante la primera fase de la fermentación, es el que imparte el sabor principal a la cerveza inmadura recién hecha (no almacenada). Durante el almacenaje, el acetaldehido es transformado en etanol. El aroma que imparte este subproducto de la fermentación alcohólica, es el de manzanas verdes, el de hierba recién cortada. Para evitar este sabor es imprescindible apoyar la descomposición del acetaldehido llevando la fermentación hasta el límite de la atenuación y almacenando la cerveza -verde- el tiempo adecuado.
El componente sulfuroso menos deseado, producido durante la elaboración de la cerveza desde el comienzo del malteado de la cebada, es el dimetilo de sulfuro (DMS). Imparte un sabor a verduras cocidas nada agradable y muy común en cervezas baratas producidas por fábricas industriales con afán de reducción de costes de producción. Estos componentes, ya en pequeñas concentraciones, imparten aromas y sabores muy fuertes. La falta de nutrientes para la levadura en el mosto provoca también la formación de estos componentes sulfurosos.
Es conveniente evitar que los precursores de DMS se conviertan en DMS, y para ello habremos de secar/tostar la malta con temperatura suficiente durante el malteado. La cocción tendrá que ser lo suficientemente larga y también tendremos que enfriar el mosto en un período inferior a 45 minutos para evitar las formación de DMS. La infección del mosto por medio de termobacterias (termo, del griego -frontera-) produce también subproductos de olor poco agradable como sulfuro de hidrógeno (H2S).
La levadura metaboliza una parte de los aminoácidos contenidos en el mosto para la construcción de las proteinas que necesita, produciendo con ello ácidos orgánicos. Estos ácidos imparten aromas parecidos al del queso, lúpulo descompuesto y aceite rancio. Si acabada la fermentación, se deja que la levadura se deposite en el fondo del tanque durante un tiempo superior a 24 horas, la levadura muere y se autoliza, impartiendo este aroma a queso rancio, que los anglo sajones denominan -yeast bite-, traducido como -mordisco de levadura-.
Es esencial disponer de un mosto de alta calidad que contenga todos los nutrientes necesarios para que la levadura se multiplique sin dificultad en el momento de su adición, junto con el oxígeno disuelto necesario, para que la fermentación transcurra sin problemas. Si controlamos adecuadamente las temperaturas y duración de la fermentación, evitaremos la formación de subproductos que impartan sabores desagradables a nuestra cerveza y rompan su estabilidad biológica a largo plazo.
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