Las fábricas de cerveza disponen de varias formas de obtener levadura inoculada. Pueden adquirir levadura directamente, comprar levadura pura o cultivar y expandir levadura pura por su cuenta.
Entre las cervecerías con las que ha trabajado Tiantai, la mayoría de las grandes cervecerías tienden a conservar y expandir ellas mismas la levadura pura. En cambio, las pequeñas cervecerías artesanales suelen comprar la levadura directamente a los proveedores. Algunas empresas más pequeñas pueden comprar levadura pura a un "banco de levadura" y luego expandirla para garantizar una calidad constante de la cerveza. Estos variados enfoques ponen de manifiesto la diversidad y flexibilidad de las cerveceras en sus estrategias de adquisición de levadura.
Cultivo de levadura pura
La levadura, como microorganismo facultativo, puede metabolizar y reproducirse tanto en medios aeróbicos como anaeróbicos. La reproducción de la levadura de cerveza se produce en cuatro fases: la fase de latencia, la fase de crecimiento exponencial, la fase estable y la fase de descomposición.
Fase de latencia: Durante esta fase inicial, la reproducción de la levadura está casi estancada.
Fase de crecimiento exponencial: Se trata del periodo más activo, en el que el número de células de levadura crece rápidamente a un ritmo exponencial asombroso.
Fase estable: El crecimiento se ralentiza debido a la acumulación de productos de fermentación, pero el número de células viables alcanza su máximo durante este tiempo.
Fase de descomposición: Los nutrientes se agotan, los metabolitos se acumulan y la tasa de muerte celular aumenta.
La fase de crecimiento exponencial es crítica para el éxito del cultivo, ya que requiere un control preciso de diversas condiciones, como la nutrición, el suministro de oxígeno, la concentración celular y la temperatura. La introducción continua de aire estéril es especialmente importante; la falta de oxígeno obliga a la levadura a someterse a una fermentación anaeróbica, lo que da lugar a la producción de CO₂ y alcohol. Esto, a su vez, afecta negativamente al número de células viables y dificulta la reproducción eficiente de la levadura.
La tecnología de separación y cultivo de la levadura de cerveza tiene como objetivo obtener levaduras unicelulares robustas y de alta calidad a partir del cultivo original mediante métodos de separación específicos, satisfaciendo así las necesidades de producción mediante un cultivo ampliado. Este proceso es un eslabón clave en la producción industrial.
Los métodos de separación más utilizados en las fábricas de cerveza son el método de separación por placas y el método de separación por estrías. El método de cultivo por separación en placas, también conocido como método de separación por dilución, es sencillo y fácil de realizar, lo que lo hace especialmente adecuado para las operaciones in situ en las fábricas de cerveza. Por el contrario, el método de cultivo de separación por estrías se utiliza normalmente para separar y purificar cepas existentes durante la producción.
Ampliación del laboratorio
La base de la producción de cerveza depende del uso de levaduras puras y vigorosas. Estas levaduras suelen proceder de cepas puras conservadas por la fábrica de cerveza. Tras un cuidadoso proceso de expansión y cultivo, la levadura se cultiva hasta alcanzar la cantidad necesaria para la producción. La pureza de la levadura de cerveza es crucial, ya que influye significativamente en el proceso de fermentación y en la calidad del producto final. Por lo tanto, cada fábrica de cerveza debe valorar y conservar adecuadamente las levaduras puras que satisfagan sus necesidades de producción para garantizar que la cerveza conserve su estilo único y su alta calidad.
El proceso de expansión y cultivo de la levadura de cerveza sigue un enfoque sistemático y científico, que incluye las siguientes etapas: probeta inclinada (cepa original) → matraz Fuchs o cultivo en probeta → matraz Pasteur o cultivo en matraz triangular → cultivo en frasco Karlsruhe → cultivo en frasco Hansen → tanque de cultivo de expansión de la levadura → tanque de propagación de la levadura → tanque de fermentación. Cuando se cultiva levadura en el laboratorio, deben seguirse las siguientes directrices técnicas para que el cultivo tenga éxito:
I. Todo el equipo de cultivo debe limpiarse a fondo y esterilizarse por calor seco.
II. El medio de cultivo consiste en mosto con lúpulo añadido. Tras el calentamiento, la ebullición, la clarificación proteínica y la esterilización intermitente por vapor, debe mantenerse caliente durante 2-3 días, y sólo puede utilizarse tras confirmar que está libre de contaminación.
III. El factor de dilución para cada cultivo de expansión debe mantenerse en un máximo de 10 veces.
IV. Después de cada trasplante e inoculación, debe examinarse al microscopio el desarrollo de las células de levadura.
V. A medida que avanza la fase de cultivo, la temperatura debe reducirse gradualmente para adaptarse mejor a las condiciones de la fermentación in situ.
VI. En cada fase del cultivo de expansión, deben realizarse cultivos paralelos, como 4-5 cultivos en tubos de ensayo, 2-3 cultivos en matraces Pasteur y 2 cultivos en jarras Karlsruhe, para identificar la mejor cepa de levadura para la expansión posterior.
Ampliación del taller
Una vez completada la etapa de cultivo en tanque Karl Fischer, la levadura entra en la planta de producción para el cultivo de expansión. El método de expansión y propagación de la levadura puede ajustarse con flexibilidad en función de las condiciones específicas de la planta de producción de cerveza. Las fábricas de cerveza suelen estar equipadas con un equipo de cultivo en tanque Hansen, que ofrece ventajas significativas. Este equipo permite el uso continuo de la misma cepa de levadura para múltiples cultivos de expansión sin necesidad de cambiar la cepa, excepto cuando es necesario sustituir la levadura debido a factores como el declive natural o la contaminación.
El proceso de expansión en taller de la levadura de cerveza puede dividirse generalmente en dos modos: abierto y cerrado. Cada modo tiene sus propias características y escenarios aplicables. Las plantas de producción de cerveza pueden seleccionar el método de expansión más adecuado en función de sus procesos y condiciones de producción para garantizar que la levadura se propague en condiciones óptimas, proporcionando una base de fermentación estable y de alta calidad para la producción de cerveza.
Principios del cultivo en expansión de levaduras
I. Selección de la cepa: El primer requisito para el cultivo de expansión de levaduras es seleccionar cultivos iniciadores unicelulares de alta calidad. Las cepas deben someterse a evaluaciones estrictas de sus características fisiológicas y su rendimiento productivo para garantizar que no haya contaminación ni variación durante el proceso de expansión. Después de cada etapa de expansión, es esencial comprobar minuciosamente el líquido residual para detectar cualquier signo de contaminación o variación.
II. Control de la temperatura de cultivo: Para maximizar la proliferación de la levadura, la temperatura óptima en las primeras etapas del cultivo se fija en 25°C. A medida que aumenta la escala del cultivo, la temperatura debe reducirse gradualmente para adaptarse a la fermentación a baja temperatura. Sin embargo, cada reducción debe ser moderada para evitar la inhibición de la actividad de la levadura. A medida que disminuye la temperatura, el tiempo de cultivo debe prolongarse en función de la tasa de dilución.
III. Optimización del tiempo de cultivo: Para acortar el período de estancamiento del crecimiento de la levadura y reducir el tiempo total de cultivo, es aconsejable trasplantar la levadura durante la fase de crecimiento logarítmico. Durante esta fase, la tasa de brotación de la levadura es máxima y la tasa de mortalidad es mínima, lo que permite una rápida proliferación tras el trasplante.
IV. Estrategia de ventilación y suministro de oxígeno Existe cierto debate sobre la conveniencia de utilizar ventilación continua o intermitente. En las primeras fases, con un alto contenido de glucosa en el medio de cultivo, la ventilación intermitente puede ser más eficaz. A medida que aumenta el cultivo, sobre todo una vez en el lugar de producción, es crucial gestionar adecuadamente la ventilación y el suministro de oxígeno, garantizando que después de cada adición de mosto, el contenido de oxígeno en el mosto fermentado se mantenga en 8-10 mg/L.
V . Suministro de nutrientes: Un medio de cultivo rico en nutrientes y de alta calidad es esencial para el cultivo de levaduras. Durante la fase de laboratorio, se recomienda utilizar malta de alta calidad con un elevado contenido de α-amino nitrógeno, sin materiales auxiliares, y debidamente procesada y esterilizada. En el cultivo de expansión en el lugar de producción, debe utilizarse mosto de producción, asegurándose de que el contenido de α-amino nitrógeno se mantiene por encima de 200 mg/L.
VI. Consideración del múltiplo de expansión: El múltiplo de expansión debe ajustarse con flexibilidad en función de las condiciones reales. En la fase de laboratorio, unas condiciones superiores permiten un múltiplo de expansión más elevado. Sin embargo, durante el cultivo de expansión después del tanque Hansen, donde las temperaturas son más bajas y el tiempo de duplicación de la levadura es más largo, es preferible un múltiplo de expansión de aproximadamente 1:5.
VII. Garantía de esterilidad del mosto Durante el cultivo de expansión del centro de producción, se suele utilizar mosto frío. Sin embargo, es susceptible de contaminación durante el transporte. Por lo tanto, deben tomarse medidas eficaces para mantener la esterilidad del mosto.
El sistema de expansión de levadura aumenta gradualmente la levadura pura almacenada en la cervecería hasta la cantidad necesaria para la producción, lo que permite a las cervecerías lograr una producción independiente de levadura. Este proceso garantiza la pureza y calidad de la levadura, estabilizando así la calidad del sabor de la cerveza. El sistema abarca el cultivo y la separación en laboratorio y, tras el cultivo y la expansión en tarros de Karlsruhe y Hansen, la levadura se almacena para su uso futuro antes de colocarla en los tanques de fermentación de la cerveza. Este sistema es especialmente adecuado para cervecerías a gran escala con un equipo profesional de elaboración de cerveza y un equipamiento completo.
