LA QUÍMICA EN LA PRODUCCIÓ DE CERVESA

Ja hem dit que per a la fabricació de cervesa partim  d'un cereal, l'ordi. Però els grans d’ordi no contenen sucres fermentables.
Amb el MALTEJAT, fem germinar el gra, produint enzims –amilases, β-glucanases i proteases- que hidrolitzen el midó. Com?, destruint les membranes cel·lulars que envolten els constituents de l’endosperma.
 
El gra d'ordi està format d'un embolcall protector de cel·lulosa sota el que es troba l'endosperma que constitueix una reserva d'aliment per la futura planta. L'endosperma és fet de midó, una substància complexa feta de milers d'unitats de base més simples. Aquestes unitats de base del midó són les molècules de glucosa, un sucre adequat per al macerat perquè el ferment el pot metabolitzar.
 
Així duem a terme l'activació d'enzims que, més tard, transformaran el midó i algunes proteïnes continguts en el gra d'ordi. En efecte, l'endosperma també conté proteïnes a més del midó, en quantitats més discretes però tot i així, cal tenir ho en compte al moment de fer cervesa car les proteïnes tenen la particularitat d'afectar-ne la transparència.
N'hi ha d'altres, però aquestes són les més importants. Les dues amilases serviran per escindir el midó i la proteïnasa reduirà les proteïnes.
































Durant el MACERAT, el midó contingut en el gra es convertirà en sucres (maltosa) que podran ser transformats més endavant en alcohol i CO2 pels llevats. Aquest procés és dut a terme pels enzims.
Els dos enzims més importants per la degradació del midó són l'α-amilasa i la β-amilasa. 
L'α-amilasa transforma el midó en dextrines no fermentables que, en proporcions variables, romandran en la cervesa després de la fermentació. L'acció d'aquest enzim es veu afavorida a temperatures superiors a 65ºC.

















La β-amilasa transforma les dextrines en sucre (maltosa). La seva màxima eficàcia es produeix a temperatures de 60ºC. 























En el macerat s’activa un tercer enzim, la proteïnasa, que no ataca els midons sinó que ho fa amb les proteïnes contingudes en el gra. La seva acció s'assembla a la de l'amilasa en el sentit que disgrega les proteïnes, substàncies complexes, en compostos més simples, pèptids o aminoàcids. Aquests compostos ens seran útils per a alimentar el llevat durant la fermentació a més d'afavorir la formació d'escuma. 


 La Maltosa contribuirà al grau alcohòlic mentre que la Dextrina donarà cos. Si la temperatura és massa baixa, aconseguirem una cervesa aigualida i fluixa de cos però amb alcohol. Si la temperatura de maceració és massa alta, sortirà un most difícil de fermentar i una cervesa espessa i amb molt de cos però amb poc grau alcohòlic.
 
Hi ha un factor altre factor, a més de la Temperatura, que influeix en gran manera en les reaccions enzimàtiques: l’ACIDESA.
 
Un medi àcid afavoreix l’actuació de la β-amilasa i per tant produirà un most amb més maltosa, mentre que un medi alcalí o bàsic afavoreix l’α-amilasa i donarà un most amb més dextrines.
 
L’aigua per a la producció de cervesa ha de presentar un valor ideal de pH d’entre 6,5 i 7, el pH del  most abans de la fermentació ha de ser d’entre 5 i 5,5, i el pH final de la cervesa es mou entre 4 i 4,5.
 
El pH final de la cervesa és degut a que, principalment durant la fermentació, es formen àcids orgànics naturals que rebaixen el valor del pH, i els minerals que conté l’aigua contraresten en part  aquest canvi.
 
 
Després del macerat té lloc l’ EBULLICIÓ DEL MOST, que produeix nous canvis en el most.
 
La finalitat de l’ebullició és estabilitzar el most tant enzimàtica com microbiològicament, i fer que les proteïnes coagulin. Els enzims s’han de destruir per evitar que les amilases segueixin desdoblant les dextrines, doncs aquestes es transformarien en alcohol.
 
Per a la coagulació de les proteïnes, primer es desnaturalitzen, trencant-se els ponts d’oxigen de les molècules, passant de l’estat hidratat al deshidratat i mantenint-se en suspensió només per la seva càrrega elèctrica. Després té lloc la coagulació pròpiament dita per agrupació de micelis deshidratats.
 
Durant l’ebullició augmenta la coloració per la formació de melanoïdines mitjançant reaccions de caramelització (per interacció entre els sucres i les proteïnes),  i per l’oxidació de tanins.
 
També és quan s’afegeix el llúpol al most. L’amargor del llúpol proporciona el contrapunt adequat  al gust dolç del malt. Aquest gust amarg s’extreu durant la cocció o ebullició.
 
 
La FERMENTACIÓ es constitueix de fenòmens bioquímics força complexes. Bàsicament, durant la fermentació el que succeeix és que, sota l'acció dels llevats, cada molècula de sucre es transforma en dues molècules d'alcohol etílic i dues molècules de gas carbònic:
                                C₆H₁₂O₆ -->  2  C₂H₅OH + 2 CO₂
 
La fermentació alcohòlica és un procés exotèrmic i té lloc en absència d’oxigen. Primer fermenten els sucres més senzills, com les hexoses, després la maltosa i per últim la maltotriosa.




















La podem quantificar en pesos atòmics:
El pes molecular és la suma dels pesos atòmics de cada àtom constitutiu d'una molècula. El pes molecular del sucre  ( C₆H₁₂O₆) és doncs el següent:
 
C₆  (6x12) + H₁₂ (12x1) + O₆ (6x16) = 72 + 12 + 96 =  180

El pes del gas carbònic CO₂ seria: 12 + (2x16) = 12 + 32 = 44
 
Pel que fa a l'alcohol C₂H₅OH, tindríem: (12x2) + (5x1) + 16 + 1 = 24 + 5 + 16 + 1 = 46

L'equació SUCRE -> 2 GAS CARBÒNIC + 2 ALCOHOL, en pes atòmic es tradueix en
180 = (2x44) + (2x46) = 88 + 92
 
Per tant, podem deduir d'això, que 180 grams de sucre, en cas de fermentació completa, produiran 88 grams de gas i 92 d'alcohol. Aproximadament i en altres termes, 1 gram de sucre ens donarà 1/2 gram d'alcohol i 1/2 de gas.






















Durant la fermentació, a més de produir-se l’etanol i l’anhídrid carbònic, es produeixen altres productes que influeixen tant en els aspectes organolèptics com d’estabilitat de l’escuma, com per exemple:

- Diacetil : és un dels aromes més importants en la cervesa jove. La concentració alta d’aquests compost causa el característic sabor a mantega.









- Acetaldehid: es forma durant els tres primers dies de fermentació principal. És responsable en la cervesa verda de l’aroma o sabor a humitat.
La concentració d’acetaldehid disminueix a mesura que evoluciona la fermentació.
 
- Alcohols superiors: són compostos aromàtics de cervesa acabada. La seva formació s’afavoreix amb les altes temperatures. Aproximadament un 80% dels alcohols superiors es formen durant la fermentació principal. Durant la fermentació secundària s’incrementen molt lleugerament.
No poden ser eliminats i per tant la seva producció ha de ser controlada durant la fermentació. Per a una cervesa de fermentació baixa, la concentració màxima hauria de ser de 60 a 90 mg/l, mentre que per a una cervesa de fermentació alta, el màxim seria de 100 mg/l.
 
- Èsters: són els compostos amb més influència en l’aroma de la cervesa acabada. Una alta concentració dels mateixos produeix sabors afruitats. Es produeixen  durant la fermentació per esterificació dels àcids grassos amb l’etanol i també  per esterificació amb els alcohols superiors. La seva concentració augmenta en les primeres fases de la fermentació principal.
 
- Compostos sulfurats: el metabolisme del llevat produeix compostos volàtils de sulfur com el sulfhídric i els mercaptans, els quals a pesar de trobar-se en quantitats petites produeixen aromes i gustos molt forts. El sulfhídric es produït durant la fermentació (el ió sulfur procedeix dels aminoàcids). Aquest compost és molt volàtil i és eliminat parcialment durant la fermentació i maduració amb el despreniment del carbònic.
Els mercaptans són tiols, compostos en els que el grup –OH és substituït pel –SH. Produeixen danys a nivell organolèptic en la cervesa, com el dimetilsulfur, que es forma durant el maltejat amb remulls llargs i altes temperatures de germinació.








- Els àcids orgànics : són produïts pel llevat a partir dels aminoàcids que trobem en el most, donant sabor ranci a la cervesa. Un dels més comú és l’àcid butíric.