LA LEVADURA Y LA PRODUCCION DE CO₂

CONSIDERACIONES PREVIAS:

El tema de la producción de CO₂, a través de la fermentación alcohólica de una solución azucarada o también conocido por "método casero" tiene dos ventajas indudables:

1.- Sencillez extrema

2.- Coste mínimo

Si bien estas características, parecen haberle hecho popular, aun hay mucha gente que se pregunta que pasa realmente en el interior de su botella o que no entiende porque se le para, porque se activa demasiado pronto o incluso porque no funciona.

Por lo tanto aquí no voy a contar como se construye el sistema, lo que se encontraras en este articulo son algunos condicionantes que influirán de manera clara en la producción del CO₂ y que para la mayoría son desconocidos. Creo que una lectura atenta hará que alguno encuentre la explicación de lo que le pasa a su sistema, que no "termina de ir fino". No encontraras formulas mágicas, e incluso puedes pensar que hay contradicciones, pero si lo lees atentamente te darás cuenta que en ningún momento se recomienda nada,.. si no que se expone que podría pasar.

No pretende ser un articulo demasiado técnico, ya que impera que todo el mundo pueda entenderlo.

Lo que aquí se cuenta es fruto de mis conocimientos en la materia (Profesor de Enología y Maestro Cervecero) y el "refrito" de algunos libros técnicos que tratan la materia.

INTRODUCCIÓN:

Lo que ocurre en nuestras botella o "reactores" es lo que se conoce como Fermentación alcohólica. Es un proceso protagonizado y originado por un microorganismo, conocido como “Saccharomyces cerevisiae”, que transformará la glucosa en diversos compuestos, de los cuales para nosotros solo tiene interés el CO₂.

LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

Si nos remontamos al origen etimológico de la palabra “fermentar”, rápidamente podremos entender lo que acontece en un deposito de fermentación. La palabra “fermentar” procede del termino latino “fervere” , que significa “hervir”. Dicha denominación nos hace una idea del aspecto que toma el liquido, aunque en este caso la sensación de agitación se produce principalmente por el desprendimiento de CO₂, no exento de un desprendimiento de calor, de aquí que no es raro pensar que de la observación del proceso, se llegase a este termino. Así, lo que ahora conocemos como “levadura”, antes de Pasteur era conocido como “fermento”.

Es evidente que durante este proceso el liquido sufre una serie de cambios, entre los que mas se evidencian esta el cambio en su composición, pasando de un liquido en el que predominan los azucares (agua+azucar) a uno en el que predomina el etanol. 

Podemos por tanto plantear la fermentación como el proceso donde la glucosa es transformada por un microorganismo en etanol y en una serie de componentes con especiales cualidades sensoriales (olor y sabor) y con desprendimiento de CO₂ y calor.

Para hacernos una idea, la transformación de 1 Kg. de azúcar, produce, aproximadamente 500 a 520 gr. de alcohol y de 480 a 500 gramos de CO₂

Este mismo proceso acontece en la elaboración del pan, con la sutil diferencia que el etanol se evapora con el tratamiento térmico de la cocción y el CO₂, al escapar con dificultad entre la consistencia de la masa., la levanta y esponja.

QUE ES Y QUE NO ES LEVADURA:

Denominaremos levadura al producto que ocasiona la fermentación "biológica", mientras que llamaremos gasificantes los productos empleados para producir "hinchazón" o "elevación" en una masa sin llegar a transformar ningún componente del medio.

Levadura química o gasificantes se denominan, según el Código Alimentario Español, a los productos que contienen un componente alcalino (carbonato amonico o bicarbonato sodico) y uno ácido (cítrico, tartárico,...) de modo que al disolverse en el agua de la masa y al someterse al calor, reaccionan entre ellos generando gas. Para que la reacción sea satisfactoria, al agregar el agua a la masa el desprendimiento de gas debe ser mínimo.

Levadura biológica o levadura, es un ser vivo. El Código Alimentario define levadura prensada como el producto obtenido por proliferación del "Saccharomyces cerevisiae" de fermentación alta, en medios azucarados adecuados.

La levadura disminuye su actividad con el descenso de la temperatura siendo casi inapreciable a 2ºC. El tiempo de conservación de la levadura de panadería fresca, esta en función del tiempo que hace que ha sido fabricada, además de la temperatura a que ha sido mantenida. Su conservación es de aproximadamente 2 semanas a 5ºC, pasado este tiempo el poder fermentativo va disminuyendo progresivamente. Es posible prolongar el tiempo de conservación si se la mantiene a 1ºC. Congelada puede durar 3 meses, aunque el poder fermentativo se reduce casia la mitad.

LA LEVADURA:

Recurriendo nuevamente a la etimología de las palabras, nuestro agente fermentativo es un microorganismo denominado Saccharomyces, que significa “hongo del azúcar”. Dichos microorganismos son seres unicelulares, pero con una evolución apreciable, de manera que les hace estar mas cerca de la escala evolutiva de los vertebrados que de las bacterias, por lo que tendrán un metabolismo complejo, capaz de generar toda una serie de productos.

Dentro del genero Saccharomyces (que engloba mas de 20 especies), solo la S. Cerevisiae y la S. Bayanus, son importantes en la fermentación.

El crecimiento y desarrollo de la levadura, como cualquier microorganismo, esta condicionado por un nº de factores (sustancias nutritivas, factores de crecimiento) y condicionantes físico-químicos (temperatura, pH, aireación). Así llamamos "factor limitativo" a aquel cuya ausencia o modificación acarrea la detención del crecimiento, evitando la ausencia de estos factores conseguiremos que todo se desarrolle según nuestro intereses.

Otra cosa que hay que tener claro que si colocamos algunas levaduras en un medio de cultivo (en nuestro caso la solución de agua y azúcar), estas se multiplicaran hasta el agotamiento del factor limitante (por ejemplo hasta que se acabe el azúcar) o hasta el momento en que un factor limitativo alcanza un valor critico (por ejemplo demasiado alcohol).

Es importante tener claro que el desarrollo de la levadura y la fermentación están íntimamente ligados. Si trazásemos curvas de la multiplicación de la levadura en función del azúcar fermentado, veríamos que ambas son siempre ascendentes, o dicho de otra manera, el azúcar se transforma a medida que las levaduras se multiplican. Por lo tanto la fermentación será mas rápida, cuando las levaduras se reproducen con rapidez.

En nuestro caso es importante transformar todo el azúcar , por lo que debemos intentar que las levadura puedan multiplicarse hasta agotar ese sustrato (azúcar), a pesar del alcohol producido.

NECESIDADES DE LA LEVADURA:

- HUMEDAD:

En nuestro caso no es un problema,... están en una botella llena de agua ;-) ;-)

- AZÚCAR:

En principio tampoco es problema, es barato e incluso es normal añadirlo en exceso (ver los inhibidores)

- OXIGENACIÓN:

La limitación de la aireación , hace que la fermentación sea mas lenta, las tasas de fermentación son menores (se fermenta menos azúcar), con lo que será difícil transformar todo el alcohol.

Si sometemos a la solución a una aireación constante. obtendríamos un incremento en el crecimiento de las levaduras y mas rápida es la descomposición del azúcar.

La fermentación se inicia espontáneamente y se desarrolla con rapidez, tanto mayor cuanto mejor aireadas están las levaduras.

La fermentación es siempre "mas completa" en contacto con aire, pero mas rápida. Por lo tanto produce mas alcohol y CO₂, pero en muy poco tiempo.

La fermentación al abrigo del aire, se detiene antes del agotamiento del azúcar, pero produce menos alcohol y menos CO₂.

A priori se podría pensar en los beneficios de realizar una fermentación en contacto con el aire, pero en nuestro caso, implica el problema del control de la producción de CO₂, que se complica. (en la actualidad estoy haciendo pruebas con aireaciones momentáneas, intentando con esto que la mayor proporción de levaduras continúen vivas y activas hasta el agotamiento total del azúcar)

- TEMPERATURA:

Las levaduras tiene su optimo de intensidad fermentativa, aproximadamente a los 35ºC, paralizando cualquier actividad a los 45ºC.

La fermentación es el doble de rápida a 30ºC, que a 20ºC, o lo que es lo mismo, por cada grado que se eleva la temperatura las levaduras transforman el 10% mas de azucares en el mismo tiempo.

Un mosto de 200 gr./l de azúcar, fermentaría en 3 o 4 días a 30ºC, tardaría 15 días a 20ºC, pero semanas a 10ºC. 

La mayoría de las Saccharomyces tiene su máximo de desprendimiento de CO₂ a 20ºC.

La sensibilidad al alcohol por parte de la levadura aumenta con la temperatura.

NITRÓGENO:

El nitrógeno amoniacal o catión amonio son de rápida asimilación para las levaduras.

ACIDEZ:

Se fermentan mas azucares en un medio neutro que en uno ácido.

Para su crecimiento, la levadura tiene un optimo de pH entre 4 y 6. Un pH alcalino ralentiza el crecimiento de las levaduras.

INHIBICIÓN DE LAS LEVADURAS:

Entendemos por inhibición como la detención de la actividad de las levaduras, retardo e impedimento de su desarrollo, y por lo tanto, de la fermentación.

La fermentación ralentiza e incluso se para, principalmente por 2 razones:

- Agotamiento de algún elemento necesario (oxigeno, sustancias nitrogenadas,.....)

- Formación o presencia de sustancias inhibidoras (alcohol, CO₂,....)

Respecto a las primeras, ya se ha comentado algo al respecto anteriormente.

ALCOHOL:

La resistencia al alcohol, depende de cada levadura.

La proporción de azúcar transformado y el alcohol formado, disminuye en presencia de un medio parcialmente alcoholizado (atención a los que se plantean el cambio de parte de la solución de agua y azúcar).

CO₂:

Solo en casos en que se produce la fermentación bajo presión, puede ser un factor importante, llegando a parar la fermentación. Si el CO₂ escapa libremente, carece de importancia.

AZÚCAR:

El exceso de azúcar, puede paralizar o impedir la fermentación, basándose simplemente en el fenómeno de la osmosis. Así es fácil deducir que no por añadir mas azúcar obtendremos mas alcohol y por tanto mas CO₂.

En enología se conoce como grado alcohólico probable el resultado de dividir la concentración en gramos por litro de azúcar por 17. Si pensamos en las graduaciones normales de los vinos jóvenes (aproximadamente de 10 a 12º), es fácil deducir la cantidad de azúcar apropiada que deberíamos de añadir.

DOSIFICACIÓN:

En las industrias las dosis de levaduras varían de 150 a 300 gr. de levadura seca por hectolitro o de 0,3 a 0,5 litros de levadura liquida por hectolitro.

La dosis esta en función de la temperatura, duración de la fermentación y densidad del mosto. Es inversamente proporcional a las dos primeras y directamente proporcional a la ultima.