Hach DR6000 UV-VIS: métodos MEBAK y ASBC para cerveza

El cumplimiento y una alta y consistente calidad son dos de los objetivos clave en la industria de bebidas. Hach® proporciona respaldo para cumplir estos objetivos, mediante exhaustivos análisis de agua y cerveza. El espectrofotómetro UV-VIS DR6000™ admite muchas de las mediciones analíticas que son necesarias para supervisar todo el proceso de preparación de la cerveza, desde las materias primas hasta el producto final. El software DR6000, específico para la elaboración de cerveza, se amplió para incluir los parámetros más importantes de la MEBAK¹ y de la American Society of Brewing Chemists (ASBC).² Esto significa que el DR6000 se puede usar para medir la calidad de la cerveza en todo el mundo.

Los métodos principales en detalle

Color de la cerveza

Las unidades de la European Brewery Convention (EBC) y la ASBC se usan en toda Europa y Estados Unidos para describir el color (más específicamente: la intensidad de color) de la cerveza y el mosto de la cerveza. El valor que la EBC o la ASBC estipulan indica la cantidad de luz que absorbe la cerveza con un determinado contenido de mosto original. El color real de cada cerveza no es más que la gradación de un tono marrón, que disminuye en concentración y pasa por el color rojo, cobre y ámbar, hasta el dorado y amarillo claro.

Además del mosto original y el color de la malta, la intensidad del color de la cerveza terminada todavía depende de muchos otros factores, tales como la preparación del mosto, el valor del pH y el proceso de fermentación.

La medición del color puede parecer insignificante, pero es la primera impresión que el cliente tiene antes de consumir la cerveza. Por lo tanto, el cumplimiento del color de la cerveza es un tema importante que se puede supervisar durante todo el proceso de fermentación.

La absorbancia de la cerveza se mide a una longitud de onda de 430 nm. Históricamente, el color de la cerveza en unidades de la EBC es 10 × absorbancia a 430 nm, medido en un tubo de 1 pulgada (2,54 cm). Sin embargo, la MEBAK estipula un tubo cuadrado de 1 cm (10 mm). Por consiguiente, se aplica el siguiente cálculo para determinar el color de la cerveza en conformidad con la MEBAK:

Absorbancia de la cerveza a 430 nm × 25 = color en unidades de la EBC.

Históricamente, el color de la cerveza en unidades de la ASBC es 10 × absorbancia de la cerveza a una longitud de onda de 430 nm y con el uso de un tubo de ½ pulgada (1,27 cm). Si se usa un tubo de 1 cm (10 mm) que se encuentra en la media de lo especificado, se aplica lo siguiente en conformidad con el método Beer-10A de la ASBC:

Absorbancia de la cerveza a 430 nm × 12,7 = color en unidades de la ASBC.

Además, en el método de la ASBC, la turbidez de la muestra se comprueba a través de una medición de absorbancia a 700 nm. Una muestra no se clasifica como turbia si la absorbancia a 700 nm es ≤ 0,039 × absorbancia a 430 nm. En el DR6000, los programas para la medición del color de la cerveza están disponibles tanto para la medición en conformidad con la MEBAK como para la medición en conformidad con la ASBC.

• Color de la cerveza según la MEBAK — Programa 2006 — 0 a 60 unidades
• Color de la cerveza según la ASBC — Programa 2020 — 0 a 60 unidades

La siguiente escala de colores de cerveza es muy útil como guía:

(Fuente: http://de.wikipedia.org/wiki/EBC_(Bier))

Unidades de amargor

La concentración del amargor es una característica de calidad clave de la cerveza. El amargor emerge durante la ebullición, debido a la isomerización de los α-ácidos de los lúpulos. El amargor se extrae de la muestra acidificada con isooctano y la absorbancia se mide espectrofotométricamente a una longitud de onda de 275 nm.

Los métodos de la MEBAK y la ASBC difieren solo mínimamente en su ejecución. Mientras en el de la MEBAK se utiliza HCl 6 N para acidificar las muestras, en el de la ASBC se utiliza solo HCl 3 N. Tras la extracción, la absorbancia se mide en un tubo de cuarzo de 10 mm contra un blanco de isooctano de la misma calidad.

En conformidad con la definición de la MEBAK y la ASBC, los resultados se calculan de la siguiente manera:

• Cerveza: absorbancia a 275 nm × 50 = amargor en unidades de amargor
• Mosto: absorbancia a 275 nm × 100 = amargor en unidades de amargor

Los valores estándar en conformidad con la MEBAK son 10–40 BU (unidades de amargor) para la cerveza y 20–60 BU para el mosto. En conformidad con la ASBC, el rango de medición para la cerveza es de hasta 100 unidades (200 para el mosto) y se expresa en IBU (unidades internacionales de amargor).

En el DR6000, los programas para la medición de las unidades de amargor están disponibles tanto para la medición en conformidad con la MEBAK como para la medición en conformidad con la ASBC.

• Unidades de amargor, cerveza — Programa 2001 — 10–40 BU
• Unidades de amargor, mosto — Programa 2003 — 20–60 BU
• Unidades de amargor según la ASBC, cerveza — Programa 2021 — 10–100 IBU
• Unidades de amargor según la ASBC, mosto — Programa 2011 — 20–200 IBU

Nota: Para el análisis de las unidades de amargor, también se puede usar la prueba del tubo Hach LCK241 (solo disponible en Europa). Mediante la introducción de químicos en los tubos prefabricados, se puede ahorrar tanto tiempo como dinero en los químicos (sobre todo, en el isooctano de alta calidad).

Tabla 1: Unidades de amargor de los tipos de cerveza más populares (de Brauerei-Forum del VLB Berlín).

Iso-α- y β-ácidos

Las humulonas (α-ácidos lupúlicos) del lúpulo le dan el sabor amargo a la cerveza. Durante la producción de cerveza (ebullición del mosto), los iso-α-ácidos emergen del lúpulo. Por lo tanto, el contenido de los iso-α-ácidos es un factor clave en el sabor de la cerveza. Los β-ácidos también contribuyen al sabor amargo y se registran con esta medición.

Después de que se extrae el amargor de la muestra con isooctano, y después del lavado de otra alícuota, el contenido de los iso-α- y β-ácidos se determina por la medición de la absorbancia de la muestra a 255 nm y 360 nm. Se usa un tubo de cuarzo de 10 mm y se determinan ambos tipos de ácidos en una medición combinada a dos longitudes de onda.

Los valores estándar según la MEBAK son: cerveza: 10–40 mg/L iso-α-ácidos y menos de 2 mg/L β-ácidos; mosto: 15–50 mg/L iso-α-ácidos y 1–15 mg/L β-ácidos. El programa disponible en el DR6000 cubre 0–60 mg/L iso-α-ácidos y 0–80 mg/L β-ácidos (Programa 2013, MEBAK).

Amino nitrógeno libre (FAN)

La suma de componentes de nitrógeno biodisponibles en el mosto se representa con el amino nitrógeno libre (FAN). Un contenido excesivo de FAN puede causar problemas tanto en el sabor como en la estabilidad microbiológica de la cerveza. La levadura de la cerveza y el fermento de levadura silvestre producen un exceso de aminoácidos en alcoholes de cadena larga (propanol, isobutanol). Los niveles de FAN también son un buen indicador de cuándo está lista la fermentación. La supervisión del nivel de FAN con el DR6000 lo puede ayudar a vaciar y llenar los tanques más rápido, una vez que el nivel de FAN es lo suficientemente bajo. El contenido de FAN típico es de 200–250 mg/L en el mosto y 10–120 mg/L en la cerveza (MEBAK).

Los métodos de la MEBAK y la ASBC son idénticos. La cerveza o el mosto preparado se mezcla con un reactivo de color (basado en ninhidrina) y la absorbancia se mide a una longitud de onda de 570 nm en una cubeta de 10 mm. Esta absorbancia se compara con el color producido por un estándar de glicina de 2 mg/L como referencia. Para una determinación más precisa, el valor del blanco, el estándar de glicina y la muestra se miden por triplicado y se calcula el valor promedio. Debido a la preparación de muestras diferentes de cerveza y mosto, se requieren factores internos de 50 (para la cerveza) o 100 (para el mosto).

En el caso de cervezas y mostos oscuros, el método de la MEBAK estipula la medición de un valor de blanco de muestra, además del valor de blanco reactivo, para tener en cuenta la coloración intrínseca de la muestra. El proceso de medición y el cálculo de la concentración de cervezas y mostos oscuros se almacenan en el DR6000 como programas separados.

• FAN, cerveza clara — Programa 2008 — 0 a 400 mg/L FAN
• FAN, mosto claro — Programa 2007 — 0 a 400 mg/L FAN
• FAN, cerveza oscura — Programa 2016 — 0 a 400 mg/L FAN
• FAN, mosto oscuro — Programa 2015 — 0 a 400 mg/L FAN
• FAN ASBC, cerveza — Programa 2024 — 0 a 400 mg/L FAN
• FAN ASBC, mosto — Programa 2025 — 0 a 400 mg/L FAN

Polifenoles totales

Los compuestos fenólicos de la malta y el lúpulo están en la cerveza en distintas cantidades según las técnicas de producción. Según la estructura y el tamaño molecular, tienen una fuerte influencia en diversas características de la cerveza, tales como el color, el sabor, la estabilidad del sabor, la espuma y la estabilidad fisicoquímica. Los polifenoles también tienen un gran impacto en la apariencia final de la cerveza: altos niveles de polifenoles originan una cerveza turbia.

Los métodos en conformidad con la MEBAK y la ASBC son idénticos. Los polifenoles en las muestras reaccionan con iones de hierro (III) en solución alcalina, lo que forma compuestos de hierro coloreados. Su absorbancia se mide espectrofotométricamente en un tubo de 10 mm con una longitud de onda de 600 nm.

El cálculo se realiza de la siguiente manera: absorbancia a 600 nm × 820 = mg/L polifenoles totales. Los valores estándar en la cerveza son 150–200 mg/L polifenoles totales. El rango de medición de los programas preinstalados alcanza hasta 800 mg/L.

• Polifenoles totales — Programa 2006 — 0 a 800 mg/L fenoles
• Polifenoles totales ASBC — Programa 2020 — 0 a 800 mg/L polifenoles

Dicetonas vecinales

La actual MEBAK¹ describe la medición cromatográfica de gases de diacetilo y 2,3-pentanodiona. En la MEBAK³ anterior y en la ASBC, se proporcionan dos métodos fotométricos diferentes para la determinación fotométrica de dicetonas vecinales.

Durante el metabolismo de la levadura, surge 2-acetolactato y 2-acetohidroxibutirato en el curso de la fermentación. Estos se convierten a través de la oxidación en diacetilo (dicetona vecinal) y 2,3-pentanodiona. Sin embargo, el diacetilo también puede surgir como un producto metabólico característico de ciertos microorganismos. Con un contenido demasiado alto de dicetonas vecinales, la cerveza adquiere un sabor extraño, que a menudo deja una sensación empalagosa o grasosa en la boca, muy desagradable para el consumidor.

Con el método de la MEBAK, el diacetilo y el 2,3-pentanodiona reaccionan con la 1,2-fenilendiamina para formar un producto final coloreado, cuya absorbancia se mide en una cubeta de cuarzo de 2 cm a 335 nm. Este método, muy utilizado para el análisis operacional, es evidentemente más rápido que el método de cromatografía gaseosa, pero no permite la diferenciación entre el diacetilo y el 2,3-pentanodiona. Mediante la calibración realizada por el método de la MEBAK, el contenido de dicetonas vecinales se calcula de la siguiente manera:

Absorbancia a 335 nm × 1,2 = mg/kg VDK (dicetonas vecinales). El valor objetivo para la cerveza clara es inferior a 0,15 mg/kg.

El método en conformidad con la ASBC se describe en el método Beer-25 B (“Diacetyl – Broad spectrum method for VDK”). Este método tampoco registra el diacetilo independientemente, sino todas las dicetonas vecinales presentes. Con el método de la ASBC Beer-25 B, el diacetilo (y el 2,3-pentanodiona) reacciona con una solución de naftol y forma un compuesto de color, que se mide a una longitud de onda de 530 nm. Hach calibró el método con soluciones estándar de diacetilo. Mediante la calibración realizada por Hach, el contenido de dicetonas vecinales se calcula de la siguiente manera:

Absorbancia a 530 nm × 3,7 = mg/L diacetilo (dicetonas vecinales).

• Dicetonas vecinales — Programa 2014 — 0 a 1 mg/kg VDK
• Diacetilo ASBC — Programa 2023 — 0 a 1 mg/L diacetilo

Nota: Al igual que para la determinación del amargor, también hay una prueba de tubos prefabricados de Hach con el número LCK242 (solo disponible en Europa) o TNT819 (disponible en EE. UU.) para la determinación de dicetonas vecinales.

Reductibilidad

La reductibilidad de la cerveza es un tema clave para la estabilidad biológica, química, física y del gusto de la cerveza. La reducción de los compuestos derivados de la malta y el lúpulo evita o minimiza los procesos oxidativos en la cerveza. Todos los compuestos de reducción rápida presentes en la cerveza se resumen como reductibilidad. Se miden por su efecto reductor sobre el reactivo de Tillmann (DPI). La decoloración de este reactivo en la presencia de la muestra de cerveza se mide a una longitud de onda de 520 nm y se compara con la coloración original del reactivo. La reductibilidad se expresa en un número adimensional que indica qué porcentaje del reactivo se reduce mediante la muestra de cerveza.

En la evaluación de la reductibilidad de las cervezas, se aplica la siguiente escala en conformidad con la MEBAK:¹

• 60: Muy buena
• 50 a 60: Buena
• 45 a 50: Satisfactoria
• < 45: Mala

Reductibilidad — Programa 2004 — 0 a 100.

Número de ácido tiobarbitúrico (TAN)

El número de ácido tiobarbitúrico es una característica general que indica la carga térmica de la malta y el mosto. Junto con el 5-hidroximetilfurfural (HMF), un gran número de sustancias que surgen de la reacción de Maillard (reacción promovida por el calor entre azúcares y aminoácidos) reaccionan con el ácido tiobarbitúrico.

En la prueba de la MEBAK, las sustancias que se medirán reaccionan con el ácido tiobarbitúrico y forman un compuesto de color amarillo que se analiza fotométricamente a una longitud de onda de 448 nm.

Los valores estándar en el proceso de elaboración de la cerveza son (en relación con el 12 % de mosto original):

• Mosto de caldera llena claro: < 22
• Mosto colado liviano: < 45
• Mosto claro frío posterior al enfriamiento del mosto: < 60

Un nuevo enfoque sobre este análisis usa una prueba llamada sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS), que fundamentalmente registra el malondialdehído. Aquí también, la medición registra el alcance de la carga térmica del mosto con el efecto del calor.

• TAN en cerveza/mosto — Programa 2011 — 0 a 100 TAN (diluido en 1/10)
• TAN en mosto tipo Congress — Programa 2012 — 0 a 100 TAN (diluido en 1/5)

Antocianógenos

Los antocianógenos, o leucoantocianidinas, son una forma especial de antocianidinas. Las antocianidinas son la parte que da el color a las antocianinas, un grupo de colorantes vegetales con base fenólica. Los antocianógenos (leucoantocianidinas del lúpulo) se convierten en antocianidinas de color rojo gracias al ácido clorhídrico caliente.

En la medición, los antocianógenos primero se absorben en poliamida y luego se convierten en una solución roja gracias al ácido clorhídrico caliente. La medición se realiza a una longitud de onda de 550 nm en una cubeta de 10 mm. Los valores estándar en conformidad con la MEBAK en la cerveza son 50–70 mg/L, según las técnicas de producción. Cuando la mezcla se estabiliza con PVPP, los valores estándar son correspondientemente menores.

Antocianógenos — Programa 2005 — 0 a 100 mg/L ATC.

Muestra de yodo fotométrica

Después de que se ha producido malta a partir de cereales, principalmente de cebada, la malta se muele. El proceso real de elaboración de cerveza comienza con la maceración. En este proceso, el agua se calienta a unos 60 °C aproximadamente y se agrega la malta molida. La mezcla resultante se calienta y se revuelve constantemente a unos 75 °C aproximadamente, según el proceso. Con diferentes temperaturas de tostado, las enzimas convierten el almidón de la malta en azúcar de malta.

Alternativamente, se hierven partes de la mezcla, lo que gelatiniza el almidón. Luego, se mide una muestra de yodo para determinar si el almidón disuelto se sacarificó completamente. Se precipitan las dextrinas y el almidón de la malta o cerveza, se disuelven en tampón fosfato y se mezclan con una solución de yodo. La coloración roja a azul se mide en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 578 nm en una cubeta de 4 cm. Los valores estándar (en el mosto) según la MEBAK son < 0,45.

Muestra de yodo — Programa 2010 — 0 a 1 de valor de yodo.

Hierro

El hierro puede ingresar a la cerveza por medio de las materias primas, así como por medio de agentes filtrantes o agentes clarificantes. También se puede recoger del aparato, líneas o latas, o estar contenido en el agente estabilizante de la espuma de la cerveza. El hierro afecta negativamente la estabilidad coloidal, el sabor, la espuma y la tendencia a la turbidez de la cerveza.

Con la espectroscopía de absorción atómica (AAS), también es posible determinar espectrofotométricamente el hierro en la cerveza. El hierro trivalente se reduce primero a hierro bivalente. El hierro bivalente reacciona con FerroZine para formar un compuesto de color violeta. El método almacenado en el DR6000 para la determinación del hierro ya contiene el coeficiente de absorbancia para el hierro. El aumento de la curva de calibración es de 0,037/µg/L Fe²⁺. Por lo tanto, el usuario de este programa no necesita generar una serie estándar de hierro patentada para la calibración. Los valores de referencia en la cerveza son de 0,200 mg/L.

Hierro — Programa 2017 — 0 a 1 mg/L hierro.

Referencias

1. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 185 y ss. ASBC Beer 10-A.
2. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 234 y ss. ASBC Beer-23, Wort-24.
3. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 237 y ss.
4. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 84 y ss. ASBC Beer-31, Wort-12.
5. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 223 y ss. ASBC Beer-35.
6. MEBAK brew-technical analysis methods, 4.ª edición, 2002, p. 134 y ss. ASBC Beer-25 B.
7. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 204 y ss.
8. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 55 y ss.
9. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 226 y ss.
10. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 52 y ss.
11. MEBAK, Wort, Beer, Beer-Based Beverages, 1.ª edición 2012, p. 423 y ss.

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