Oxigenación y Fase de Latencia

Se entiende como oxigenación del mosto (wort aerating en ingles) el aporte de este elemento al medio, de tal modo que queda disuelto en él. Es importante diferenciarlo del termino oxidación. Para que nuestro medio se oxide no es suficiente con oxigenarlo, sino que el oxigeno habrá de reaccionar con algunas moléculas, estableciendo cambios permanentes en estas por lo que dejará de estar disuelto. La oxidación sera pues consecuencia de una oxigenación previa.

Como cerveceros caseros, a menudo simplificamos la fermentación como un proceso en el que la levadura consume azúcar para producir CO2 y etanol, pero esto no es del todo cierto. La levadura también produce otros subproductos diferentes al etanol y CO2, algunos de ellos indeseables y que pueden deteriorar la calidad de nuestra birra y otros muy deseables y que definirán a algunos de los clásicos estilos cerveceros.

Tampoco es cierto que se alimente solo de azúcar. La levadura es capaz de consumir muchos otros nutrientes diferentes, entre ellos aminoácidos, ácidos grasos, minerales u oxigeno. A lo largo del artículo vamos a ver como el oxigeno toma parte en algunos de estos aspectos.

Comencemos. Si hemos disfrutado de una jornada de elaboración sin contratiempos, tendremos un mosto rico en nutrientes y estéril, procedente de nuestra olla de hervido. Una vez corregida la temperatura para poder inocular la levadura sin abrasarla, el único nutriente que no contendrá nuestro mosto, d ellos necesarios para la leva es el oxígeno.

Esto es debido a que durante el hervor, este ha sido eliminado completamente. Así que recuerda, por mucho que chapotee tu mosto durante el recirculado, lavado y trasiego al fermentador, todo ese oxigeno disuelto se perderá en el hervido.

Para ver la importancia del oxigeno como nutriente, vamos a dar por sentado que el resto de factores son los ideales. Vamos a asumir que nuestro mosto es el ideal, rico en nutrientes y estéril. Vamos a asumir también que nuestra levadura es la ideal, sana y en cantidad suficiente y ya puesto a asumir, vamos a asumir que la temperatura de fermentación va a ser la exacta durante todo el proceso. Y ahora que hemos asumido todo eso vamos a hablar un poco del impacto y la necesidad del oxigeno en el desarrollo de nuestras levaduras.

Antes de analizar los primeros pasos de la leva en nuestro mosto desde el punto de vista del oxígeno, dejo aquí una pequeña aclaración, a modo de repaso sobre los aspectos básicos del comportamiento biológico de la levadura.

Lag Time” o Fase de latencia

Siempre hay un periodo de inactividad justo entre el momento de la inoculación de nuestra leva y el momento en que esta se ha multiplicación y su actividad es ya evidente. Llamamos a este periodo lag time o Fase de latencia.

La Fase de Latencia terminará cuando la actividad de la levadura sea evidente a simple vista por signos como:

Formación de CO2 que sale por el airlock

Burbujeo en la superficie

Formación de espuma en la superficie

Aumento de la turbidez del mosto

En ese momento nuestra leva habrá pasado el periodo crítico de adaptación, se habrá adecuado al medio, se habrá multiplicado y comenzará de forma vigorosa a llevar a cabo la fermentación. Este será el momento en que nos podamos relajar un poquito, pues parece que el proceso marcha según lo esperado…

Adaptación al medio y capacitación de la leva

La levadura de un sobre o vial esta aletargada, inactiva. Durante la Fase de Latencia, la levadura se adapta al nuevo entorno, activa su maquinaria enzimática y se capacita para absorber y digerir los nutrientes del medio que la rodean, nuestro mosto.

Hay que tener presente que para poder digerir nutrientes, primero necesitará absorberlos a través de su membrana (evidente) y mientras se capacita para esta labor, se alimentará únicamente de sus reservas de energía internas (energía almacenada en forma de glucógeno).

Es decir: hasta que la levadura pueda recoger nutrientes del medio a través de su pared celular, vivirá únicamente de sus reservas de nutrientes internos, por mucho alimento que halla en el mosto.

Todo lo que entre o salga de la levadura deberá atravesar su membrana. Esta membrana está mayormente formada por ácidos grasos y esteroles. En función de su cantidad esta será más o menos permeable a los nutrientes. Es decir, permitirá a las sustancias circular a través de ella con mayor o menor facilidad.

Así, en este momento, la población de levaduras consume grandes cantidades de oxigeno para poder sintetizar estos ácidos grasos insaturados y esteroles esenciales con los que su membrana celular será capaz de absorber nutrientes básicos como los azúcares y aminoácidos. Así la levadura se capacita.

Es cierto que en los turbios floculados en el mosto hay cierta cantidad de ácidos grasos que la levadura podría absorber para así no tener que sintetizarlos por si misma. Pero también es cierto que los cerveceros caseros nos empeñamos en obtener las cervezas lo más cristalina posible, y nos dedicamos a hacerle la guerra al turbio del mosto y a la torta de fermentación. Recuerda que tanto en uno como en otro hay sustancias beneficiosas para el crecimiento de la levadura. Y respecto al turbio caliente y los ácidos grasos, recuerda que si retiras mucho turbio, la levadura necesitará más oxigeno para sintetizar estos por si misma.

A este respecto se ha publicado varios artículos. Uno de ellos en concreto (llevado a cabo por el grupo New Belgium)  postula que se puede aportar aceite de oliva al mosto para ahorrarse la oxigenación y que la levadura absorba los ácidos grasos necesarios. En la página web de Withe Labs puedes ver las conclusiones que ellos sacaron de la versión del experimento que hicieron a nivel Homebrewer en lotes de 5 galones.

Como decíamos, si los niveles de oxigeno son insuficientes, puede ocurrir que muchas de las levadura inoculadas consuman sus reservas de glucógeno sin poder ser capaces de formar los ácidos grasos y esteroles necesarios para empezar a absorber azucares sencillos, con lo que fracasan en su capacitación y mueren sin comenzar siquiera el proceso de fermentación.

Hay que recordar que estamos analizando el impacto de la tasa de oxigenación en el crecimiento de la levadura asumiendo que nuestro mosto es rico en nutrientes y nuestra cepa es sana y suficiente. Pero hago un inciso para recordar que hay otros factores que podrían hacer fracasar la capacitación de la levadura.

Levaduras pobremente almacenadas, el uso de cepas débiles o la inoculación directa de cepas provenientes del medio de almacenamiento en el mosto (con reservas de glucógeno insuficientes o agotadas), pueden dar como resultado fases de latencia demasiado largas, fermentaciones que no se inician por falta de capacitación de la levadura o fermentaciones incompletas por colapso de la población de levaduras, aun en medios ricos en oxigeno. Evidentemente, esto efectos negativos se disparan si además de usar una leva agotada en glucógeno, la inoculamos en un medio pobre en oxigeno, y al que le hemos retirado parte de sus nutrientes disueltos, atrapados en el turbio.

Estos conceptos también explican el porque una leva de un estarter escalonado y generoso, o de un barro fresco inicia la fermentación de forma tan rápida y la completan en menos tiempo. La población de células es mayor, y además, muchas de estas ya están capacitadas. Mi plan favorito, llegar y comer.

La fase de latencia como reflejo de la vitalidad de la levadura

La duración de la Fase de Latencia puede ser empleada con ciertas reservas como indicador de la eficiencia de nuestro proceso.

Así, se considera que debe ser menor a 12h de duración. En un mosto rico en nutrientes y con una temperatura adecuada una Fase de Latencia corta implican niveles altos de oxigeno disueltos, suficientes como para que toda la población del inóculo sufra una rápida capacitación. La levadura sintetiza los ácidos grasos y esteroles necesarios para poder absorber nutrientes de forma rápida y eficaz y comienza a trabajar. Su multiplicación es meteórica y el riesgo de contaminación es menor.

Una duración de entre 12h y 24h se considera problemática. La levadura puede no adaptarse adecuadamente por una tasa baja de oxigenación, gran parte de la población del inoculo se pierde por agotarse sus reservas de glucógeno antes de ser capaz de alimentarse o el oxigeno en el medio puede ser insuficiente para desarrollar la tolerancia necesaria al alcohol, dando lugar a una fermentación incompleta.

Con una Fase de Latencia por encima de 24h la levadura podría haber fracasado en su adaptación al medio y la fermentación podría no iniciarse. La levadura podría no ser el cultivo mayoritario, siendo el riesgo de contaminación muy alto. Es imperativo analizar el proceso para saber que ha fallado.

Aunque hemos centrado el artículo en el impacto del nivel de oxigenación del mosto en el desarrollo de la levadura (capacitación, adaptación al medio y tolerancia al alcohol) y hemos visto que este se consume en grandes cantidades durante la fase de latencia y que por ello puede actuar como elemento limitante del desarrollo, no hay que olvidar que un error en el resto de factores vitales para la viabilidad de le levadura puede ocasionar el mismo efecto.

Para poder interpretar correctamente las demoras en la fase de latencia y detectar errores en el proceso habrá que tener en cuenta los factores clave en el desarrollo de la levadura y analizarlos independientemente. El cervecero casero deberá repasar sus notas y comprobar si sus procesos son correctos en cuanto a:

La calidad del inóculo (cantidad y viabilidad de células)

La calidad del medio (oxigeno disuelto, cantidad de nutrientes del mosto)

La temperatura de fermentación

Para ello el cervecero casero deberá asegurarse que el almacenamiento y replicación de las levaduras esta siendo correcto, que las temperaturas de macerado y la calidad de las maltas es correcta y deberá asegurarse que los rangos de temperatura para la fermentación se están respetando.

Pero ¿Como, Cuando y Cuanto oxigenar el mosto?

Hemos hablado de la importancia de Oxigenar el mosto, pero también hemos oído mucho sobre los riesgos de Oxidar el mosto. Vamos a copiar las palabras de Jonh Palmer “Aeration is Good, Oxidation is Bad” (Oxigenar es bueno pero Oxidar es malo) para entender que son conceptos diferentes.

Algunos axiomas nos pesan, como que “la cerveza se oxida, y bastante rápido”, por lo que una vez el mosto se ha fermentado en cerveza, pensamos que hay que evitar toda exposición al oxigeno, pues lejos de quedar disuelto en ella, se unirá a ciertas moléculas y oxidará el producto.

Esto es absolutamente cierto, y hay que tenerlo muy en cuenta, ¿pero es igual para el mosto amargo que para la cerveza verde?. Veamos, igual que la cerveza, el mosto también se puede oxidar, y sus sabores desagradables (a jerez, a cartón mojado) transmitirse a la cerveza final. Entonces, ¿como hacemos para hacer caso a Palmer y oxigenar nuestro mosto sin oxidarlo?

La clave va a estar en la temperatura. Has de saber que si el mosto se encuentra caliente, es muy posible que el oxigeno disuelto en el reaccione con otros compuestos provocando sabores desagradables. Se considera que el riesgo de oxidación es mínimo por debajo de 30ºC. Así que hasta ese valor, el mosto no se debe oxigenar.

También hay que entender como se consume el oxigeno durante la fermentación. El oxigeno disuelto en un mosto caliente, se unirá a algunas moléculas oxidándolas y no estará a disposición de la levadura para su uso en la síntesis de ácidos grasos.

Por el contrario, el oxigeno disuelto en el mosto a una temperatura menor de 30ºC no tendrá facilidad para unirse a dichas moléculas, por lo que permanecerá en disolución más tiempo, a disposición de la levadura. Ya hemos visto que esta consume grandes cantidades durante su capacitación, por lo que el oxigeno consumido, no estará disponible para oxidar dichas moléculas. El oxigeno que la leva consume, no oxida la birra.

Pero en un mosto a menos de 30ºC, un exceso de oxigenación podría provocar una posterior oxidación de la cerveza si este no es empleado por la levadura en su totalidad, existiendo el riesgo teórico de sobreoxigenar el mosto.

Por ello es necesario determinar la cantidad de oxigeno que el cervecero casero aporta a su mosto, según que método emplea y durante cuanto tiempo lo aplica, y cuanto oxigeno requiere su cerveza. Las micros suelen buscar entre 8 y 10ppm de oxigeno disuelto (5ppm sería el mínimo indispensable), pero para cervezas de alta graduación, las necesidades pueden aumentar hasta valores de 15 o 18ppm.

No obstante, la sobreoxigenación es un riesgo relativo, de mucha menor importancia para el cervecero casero que la suboxigenación por varias razones. La primera razón es que la levadura consumirá la mayor parte de este en las primera horas y la segunda es que otra parte del oxigeno disuelto se disipará del mosto al medio exterior. Por ello, en la práctica casera, es algo de lo que nos tendremos que preocupar poco siempre y cuando solo lo aportemos de forma controlada y en las primeras fases de la fermentación (tal vez las primeras 12h; puedes consultarlo aquí).

Con los métodos más sencillos (como el agitado del mosto con cucharon, el agitado del fermentador cerrado o el escanciado del mosto) y con el uso de un oxigenador con filtro esteril y piedra difusora se pueden alcanzar valores máximos de 8ppm. Esto es así puesto que el oxígeno aportado proviene del presente en la atmosfera y su proporción es tan solo del 21%. Por ello con estos métodos no se pueden obtener valores mayores. Para poder aportar más de 8ppm sería necesario inyectar oxigeno medicinal a presión.

Dado que en el momento del oxigenado el mosto esta a una temperatura optima para ser colonizado por levaduras salvajes o bacterias, el riesgo de contaminación exponiéndolo al aire con el uso de los métodos más sencillos como el del chapoteo o el cucharón, es mayor.

Lo mejor en cuanto a seguridad es inyectar oxigeno o aire filtrado esteril a la mezcla. Esto se puede hacer en línea, a través de una manguera con la que estamos trasegando el mosto frío del sistema de enfriado al fermentador, o en el propio fermentador.

De una forma u otra, lo más barato es usar un pequeño compresor con un filtro para el aire acoplado y lo más profesional y caro, usar una bombona de oxigeno medicinal.

Tabla de valores tomada de la web de WYEST

Metodo

DO ppm

Tiempo

Trasiego

4 ppm

0 sec.

Agitado con cucharon y escanciado

8 ppm

40 sec.

Bomba acuario con piedra difusora

8 ppm

5 min

Oxigeno puro (a 1l por min)

0-26ppm

60 sec (12ppm)

Ya sabemos que debemos oxigenar el mosto una vez frío antes de la inocularlo pero hay que tener en cuenta que cuando este es de una densidad muy alta puede se beneficioso un segundo aporte de oxígeno en torno a las 12 horas posterior a la activación de la levadura (algunas fuentes dicen que entre las 3 y las 9 horas, otras que entre las 12 y las 18).

Además hay que tener en cuenta que en cervezas de alta graduación (>1065 DO), la solubilidad del oxigeno en el mosto se reduce mucho, por lo que en estos casos el tiempo de oxigenado o la cantidad de oxigenaciones tienen que ser mayores.

Especialmente con aquellos métodos sencillos con los que difícilmente podríamos alcanzar un valor superior a 8ppm de oxigeno disuelto. En estos casos, puede ser beneficioso repetir varias oxigenaciones durante la fase de latencia, para aportar oxigeno al tiempo que la levadura lo consume.

Esta idea se respalda si pensamos que al mismo tiempo que la levadura consume oxigeno, este también se disipa del medio por lo que si nuestro fermentador no es hermético, parte del oxigeno aportado en un principio, se disipará antes de que la leva pueda consumirlo. Tengamos en cuenta que el oxigeno es más soluble en el mosto a menores temperaturas, así que en teoría fermentar en el rango bajo de la temperatura de trabajo para nuestra cepa puede ser de ayuda a mantener mejores tasas de oxigeno disuelto.

Como acortar la fase de latencia en nuestro beneficio

Como hemos explicado, si nuestro mosto es rico en nutrientes y la temperatura de fermentación es correcta, el factor que más va a afectar a la fase de latencia va a ser el oxigeno y es uno de los nutrientes clave para la leva (si no el que más) en este punto.

Sabemos que la fase de latencia es aquella en la que, dicho de forma sencilla, la leva pasa de estar dormida a estar activa, y es también la fase en la que esta se pone a punto y lleva a cabo las tareas necesarias para poder realizar una fermentación exitosa de nuestro mosto.

Evidentemente es una fase crucial para obtener una fermentación sana, eficaz y rápida y no deja de ser una de las partes más delicadas del proceso. Por eso nos interesa perder algo de tiempo e invertir esfuerzos en optimizarla.

Cuanto más se demore la fase de latencia, mayor será el riesgo de contaminación de nuestro mosto. Del mismo modo, cuanto menor sea la tasa de oxigeno disuelto, más posibilidades tendremos de que nuestra leva no desarrolle una adecuada tolerancia al etanol, una correcta multiplicación y un correcto comportamiento fermentativo.

Seria muy beneficioso poder saltarnos esta fase e inocular el mosto directamente con una gran población de levadura activa. Desde un punto de vista práctico hay dos maneras de poder hacer esto:

La primera implica utilizar un barro fresco, recolectado del fondo de una fermentación recién terminada. Esa levadura que se ha alimentado de nuestro lote es ahora una enorme población de varios litros de tamaño, y gran parte de sus levaduras siguen en estado activo.

El empleo de un barro fresco implica dos mayores ventajas. La primera es que la fase de latencia se reduce al máximo de su expresión, ya que inoculamos con levadura sana, activa y suficiente (cosa que nunca será así si empleamos levadura almacenada en la nevera, sobres de liofilizada o levadura líquida recién activada). La segunda es que la fermentación se completa en menor tiempo. Esto es debido a que acortamos precisamente la fase de latencia y la fase de multiplicación de la levadura.

Este método también consta con algunos inconvenientes: Uno no siempre puede encadenar dos lotes (por tiempo, espacio o porque no desea emplear la misma levadura en sucesivos lotes) de modo en ocasiones es necesario conservar el barro de algún modo. Esto requiere medios y aumenta el riesgo de contaminación de este. Además perdemos la ventaja de inocular una levadura en estado activo, pues el frío la aletarga.

El otro tiene que ver con el riesgo de contaminación. Al reutilizar el barro, cualquier contaminación o defecto del lote original, o durante el manejo posterior del barro puede exacerbarse en nuestro segundo lote, hasta llegar a arruinarlo.

El otro método es la realización de un estarter voluminoso, escalonado y con agitación continua. Por un lado, la agitación continua permite que el torbellino central incremente la superficie de contacto oxigeno/mosto, favoreciendo la disolución del oxigeno. Ya sabemos que eso permite una mejor y más veloz capacitación de la leva.

Escalonando el proceso favorecemos la tendencia innata de la levadura de multiplicarse de forma exponencial, acelerando y haciendo más eficiente su multiplicación.

Las ventajas de este método es su mayor limpieza. Resulta más sencillo mantener todo el material aseptico al trabajar un tamaño menor que en todo un lote. Al mismo tiempo podemos escalar el tamaño a las necesidades de levadura de nuestro tamaño de lote habitual y podemos utilizar la levadura que queramos. El mayor inconveniente de este método es que requiere material específico.

De un modo u otro, el resultado es el mismo. La inoculación de nuestro mosto con una gran cantidad de levadura activa, sana y capacitada. No hay razón para que el cervecero casero no experimente con estos dos métodos y desarrolle su propio protocolo de trabajo.

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6 comentarios en “Oxigenación y Fase de Latencia

  1. Hola, tengo dos preguntas:

    1. Cuando dices que las micros buscan entre 8 y 10ppm, ¿Cual es la fuente?
    2. Echo de menos una formula o similar para calcular los ppm necesarios o ideales. No se algo que tenga en cuenta el numero de celulas y la densidad y volumen del mosto… no se. ¿conoces algo?
    Gracias por compartir.

    • En la web de WYeast te dan la esos datos basados en estudios propios.

      http://www.wyeastlab.com/hb_oxygenation.cfm

      Luego ya creo que se copian unos de otros.

      El problema para estandarizar una formula unica es que cada cepa tiene unos requerimientos muy distintos. En este articulo de 1980 establecen 4 grupos de cepas de lager en base a sus necesidades de oxigeno.

      http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/j.2050-0416.1980.tb06882.x/abstract

      Asi que deduzco que es algo que solo las grandes tienen en cuenta y porque han hecho sus propios test de laboratorio para su cepa habitual.

      Y la verdad es que siempre lo he visto expresado en ppm, vamos, en concentracion absoluta en el mosto, y nunca como un valor exptesado por cl de levadura/grados plato/litros.

      Por que? No lo se. Pero si que veo que siempre lo expresan en concentracion en el mosto. Supongo que porque los datos se obtienen de estudios de fermentabilidad, donde se parametrizan mostos, estandarizan condiciones y se realiza la fermentacion para ver como ha ido en terminos de densidad y no de nuevas cls de leva.

      De todos modos si miras los 4 grupos resultantes en el estudio, a uno el oxigeno le va bien hasta que le empieza a ser toxico. A otro le va nien hasta que le llega a dar igual y a los otros dos les va bien y les sigue lleno bien…

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