Referências sobre fermento

Depois de muito falar sobre fermentação resolvi colocar os links que uso como referência na hora de escolher um fermento. E ninguém melhor que o fabricante para especificar o perfil do fermento (éster/neutro), atenuação, floculação, tolerância a álcool, estilo de cerveja recomendado, etc.

Fermentis
Lallemand
White Labs
WYeast

Na dúvida de qual fermento usar sempre de uma olhada no site da White Labs. Mesmo se não tiver acesso a fermento líquido ele serve de referência para buscar depois um fermento seco mais próximo do perfil do líquido indicado.

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Propagação de fermento

Como comentei no post Taxa de inoculação e Oxigenação um dos cuidados a serem tomados na produção de cerveja é inoculação da quantidade correta de fermento.

Para atingir essa quantidade ou se usa um ou mais pacotes de fermento ou se faz propagação.

Para a propagação o processo é parecido com a produção de cerveja no entanto em quantidades melhores para guarantir a maior viabilidade do fermento no final do processo.

Primeiro deve-se tomar um cuidado redobrado com sanitização e esterilização do equipamento a ser usado. Uma vez que qualquer contaminação do processo de propagação pode passar para a cerveja final.

Segundo deve-se preparar um mosto (starter) sem lúpulo adequado para esta propagação, seja com malte por meio de uma mini brassagem, seja usando extrato de malte (seco, DME, ou líquido) mais nutrientes.

Segue o link de um artigo traduzido pelo Phil Zanello sobre como preparar um starter.

Fazendo um starter de fermento

Terceiro deve-se obedecer algumas proporções de propagação e quando for fazer propagações sequenciadas nunca fazer um starter mais de 10 vezes maior que o starter anterior.

Uma forma fácil de calcular os volumes dos starters necessários para a quantidade de fermento desejada é usar a calculadora do link abaixo.

YeastCalc Yeast Calculator

Existem também algumas tabelas de referências de quantos vials utilizar para o tamanho do starter no livro Yeast do Chris White.

Fermento seco vs. líquido

Todo cervejeiro tem duas opções de tipo de fermento a ser usado na fabricação de cerveja, o fermento líquido e o seco (liofilizado). Quer dizer, quase todo pois no Brasil a distribuição de fermento líquido é nula, seja pela política alfandegária brasileira, seja pelo tempo de transporte e armazenamento do mesmo uma vez que os dois grandes laboratórios que distribuem fermento líquido ficam nos EUA (WYeast e White Labs). Neste caso os cervejeiros caseiros brasileiros ficam restritos ao uso de fermento seco (ou encomendam fermento líquido com algum amigo que esteja viajando fora do país).

No livro Yeast do Chris White ele não faz quase nenhuma distinção sobre o uso do fermento líquido e do fermento seco no processo cervejeiro. Ou seja, os mesmos cuidados se aplicam independente do tipo de fermento usado:
– Controle de temperatura de fermentação
– Taxa de inoculação
– Viabilidade e vitalidade do fermento
– Oxigenação

As grandes diferenças entre os dois tipos de fermento são a grande diversidade de cepas existentes de fermento líquido e o tratamento dado a eles antes da inoculação no mosto. Podemos ressaltar nestas diferenças de tratamento as seguintes:

Fermento líquido
– tempo de armazenamento curto e em temperaturas baixas, mas sempre evitando o congelamento
– necessidade de um starter/propagação antes da inoculação (ou uso de 2 ou mais vials)

Fermento seco
– tempo de armazenamento longo e em temperaturas de até 15 graus
– não há a necessidade de starter/propagação
– necessidade de hidratação com água esterilizada antes da inoculação

Como disse com os dois tipos de fermento o cuidado em inocular a quantidade correta deve ser o mesmo, os meios de se chegar lá que podem ser diferentes, usando 2 ou mais sachês do fermento seco (mais barato) ou com um starter de fermento líquido.

Outro cuidado especial do fermento seco é a hidratação. Simplesmente jogar o fermento seco sobre o mosto pode matar cerca de metade das células presentes, prejudicando a qualidade da cerveja. Além disso o fermento seco está em uma condição na qual a sua membrana celular é altamente permeável e não consegue ainda selecionar o que pode ou não entrar na célula. Por este motivo a hidratação recomendade é com água e não com mosto. Somente depois de rehidratado e com sua membrana celular reconstituída é que o fermento pode ser inoculado no mosto.

Seguem os passos para o uso do fermento seco:
– Aquecer o fermento seco para a temperatura ambiente (somente retirando da geladeira com alguma antecedência)
– Em um recipience sanitizado preparar água esterilizada (fervendo a) a 41 graus C em 10 vezes a massa de fermento a ser usado (10ml/g)
– Jogar o fermento na água evitando a formação de bolas grandes
– Uma vez hidratada misturar até formar um creme e deixar assentar
– Ajustar a temperatura do fermento para pelo menos 8 graus C da do mosto
– inocular o creme de fermento no mosto o mais breve possível

Mais uma vez o controle de temperatuara é muito importante. A temperatura de rehidratação deve estar entre 35 e 41 graus C.

Controle de temperatura e maturação

Outros pontos importantes levantados no livro são o controle dá taxa e velocidade de crescimento do fermento e o tempo e temperatura correta de maturação.

O controle da taxa e velocidade de crescimento da população de fermento durante a fase de crescimento exponencial é crítica para o balanço correto do sabor e aroma gerados durante a fermentação. O quão maior for a taxa de crescimento, por exemplo, de 10 vezes a população inicial ou 20 vezes esta, mais ésteres e álcoois superiores vão ser gerados como em uma fermentação feita em temperaturas mais elevadas. Portanto mais uma vez é importante observar a quantidade correta de fermento a ser inoculada (para verificar como calcular essa quantidade leia o post anterior).

O mesmo se aplica a velocidade de crescimento desta população. E a velocidade é diretamente ligada a temperatura de fermentação. Por isso o controle de temperatura é muito importante para que ser obtenha o resultado desejado com consistência. Existem várias formas de medir, resfriar e controlar esta temperatura. A mais comum entre os cervejeiros caseiros é o uso de uma geladeira ou freezer doméstico ligados a um termostato (controlador de temperatura). Mas tão importante quanto o sistema usado é garantir que o sensor está medindo a temperatura da cerveja sendo fermentada e não do ar dentro da geladeira. Para isso o sensor pode ser colocado, devidamente sanitizado, direto dentro do fermentador, ou dentro deste via thermowell, ou colado a superfície externa do fermentador e isolado do meio com algum isolante térmico. Com isso mede-se diretamente a temperatura e ainda se aproveita a inércia térmica da cerveja reduzindo as oscilações do controlador.

Outro ponto que o livro ressalta é o real objetivo da maturação que é permitir que o fermento retire da cerveja compostos responsáveis por off flavors como o diacetyl e o acetaldeído e expulsar compostos sulfurosos e não clarear a cerveja pela decantação do fermento e do cold break que ainda possa estar presente.

Para isso a maturação precisa ser feita a temperatura de fermentação ou pouco acima dela ao contrário do que a maioria faz ao maturar próximo de 0 grau. Somente com o término da maturação, ou fermentação secundária, lá pelo 10o dia que a temperatura pode ser reduzida para acelerar a decantação do fermento. Mas mesmo assim deve-se evitar abaixar de 20 para 2 graus de um dia para o outro, pois fazendo assim o fermento entra em estado de dormência, compromende a carbonatação na garrafa e reduzindo a viabilidade do fermento para o seu reaproveitamento. Deve-se reduzir de 1 a 2 graus por dia e deixar de 0 a 4 graus por cerca de 2 dias.

Em todas as minhas levas até hoje eu reduzia a temperatura para 2 graus no 7 dia de fermentação e todas elas apresentavam de pouco a muito acetaldeído indicando pouco tempo de maturação. Em minha ultima leva já estou deixando a 22 graus por pelo menos 10 dias para verificar o resultado.

Taxa de inoculação e Oxigenação

Depois de ler o livro passei a me preocupar com a quantidade correta de fermento que precisa ser usada e o controle mais preciso da temperatura de fermentação durante a fase de crescimento. Pois os dois juntos vão determinar a quantidade de esteres, álcoois superiores e off flavors produzidos. Para determinar a quantidade de fermento necessária podemos usar a fórmula (Yeast pg. 122-123) abaixo (ou acesse http://www.mrmalty.com):

Células = 0.75 milhões * volume de mosto (ml) * quantidade de açucar (graus Plato) (ALES)

Células = 1.5 milhões * volume de mosto (ml) * quantidade de açucar (graus Plato) (LAGERS)

Por exemplo para 20l de uma Ale com 12oP (1050g/l) precisamos de 180 bilhões de células. Se levarmos em consideração que fermento seco tem geralmente de 7 a 20 bilhões de células por grama, precisaríamos de 9 a 20g de fermento seco. Outra consideração é que um vial de fermento da White Labs tem cerca de 100 bilhões de células (quando novo), portanto seriam necessários dois vial ou um starter de 2l (o máximo de propagação em um starter de 2l é de 100 para 180 bilhões de células).

Outro ponto a ser lembrado é que o quanto mais “velho” for o fermento menor a contagem de células vivas (inclusive no fermento seco). O fermento líquido perde viabilidade e vitalidade com o armazenamento mesmo a frio. O fermento seco pode perder 20% de viabilidade por ano se guardado a 24oC e até 4% por ano a 3oC.

Outro ponto que já sabia ser importante era a oxigenação do mosto, mas não sabia para que ela era necessária uma vez que o processo de fermentação é majoritariamente anaeróbico. E ela é um assunto polêmico entre os cervejeiros caseiros.

Como já dito antes a oxigenação do mosto é importante pois na fase de lag o fermento precisa de oxigênio para produzir esteróis e acidos graxos. Estes serão importantes para produção de membrana celular e por consequência para a reprodução do fermento.

Os esteróis podem ser obtidos do mosto cervejeiro ou produzidos pelo fermento, no entanto o mosto não tem a quantidade necessária (ou o tipo correto) para a fermentação. E mesmo estanto presentes no mosto o fermento tem dificuldades de importar esteróis na presença de oxigênio (Shinabarger, et al. 1989). A sintese dos esteróis é complexa e envolve cerca de 10 a 20 reações enzimáticas dependentes de oxigênio para transformar o acetil-COA em squalene e ergosterol. Assim como os esteróis os ácidos graxos são sintetizados a partir do acetil-COA com o uso do oxigênio.

Algumas cervejarias, com receio de produzir cerveja oxidada, procuraram maneiras alternativas de fornecer os esteróis necessárias a fermentação. Algumas experimentaram adicionando ácidos graxos ao fermento, como azeite de oliva, na concentração de 1g por 25 bilhões de células 5 horas antes de inocula-lo ao mosto. A cerveja resultante desta experiência produziu o nível desejado de ésteres e álcoóis e não foram identificadas diferenças entre esta e outra oxigenada na forma tradicional (Hull, 2008).

Para um mosto médio e quantidade de fermento adequada são necessários de 8 a 10 ppm (partes por milhão) de oxigênio dissolvido. Estudos mostram que a agitação vigorosa do fermentador dissolvem no máximo 4ppm. Se for deixado um espaço grande no fermentador para a agitação este valor pode chegar até 8ppm. A injeção de ar utilizando uma bomba de aquário com filtro bacteriano e pedra de difusão chega a no máximo 8ppm, mesmo com tempo prolongado de injeção (com o risco de prejudicar a formação e retenção de espuma).

Para identificar qual processo poderia fornecer esta quantidade o White Labs fez um experimento injetando 20l de mosto a 1077g/l com oxigênio puro através de uma pedra porosa de 0.5 micron a uma taxa de 1l/m. Os resultados mostraram que seria necessário injetar oxigênio puro por 60 segundo para obter 9.2ppm. No mesmo experimento agitando o fermentador de forma vigorosa por 5 minutos (método utilizado pela maioria dos caseiros) só dissolveu 2.71ppm de oxigênio. Também foi medido o tempo necessário para atenuar o mosto e a atenuação total deste. Com 9.2ppm e 14.08ppm o mesmo mosto teve a mesma atenuação, no entanto o mosto com 14.08 teve uma fermentação mais acelerada. Com 5.12ppm e 2.71ppm o mosto atenuou menos do que nas amostras com maior oxigenação.

Com base neste experimento podemos concluir que grande parte dos cervejeiros caseiros, eu inclusive, oxigenam menos do que o necessário. Somente aqueles que usam injeção de oxigênio puro o conseguem fazer de forma completa.

Os malefícios da baixa oxigenação são, além da baixa atenuação como já dito, a redução da viabilidade do fermento por várias gerações.
Cervejas com densidade inicial alta (acima de 1092g/l) são mais sensíveis a oxigenação e esta precisa ser feita mandatóriamente com oxigênio puro. Uma segunda dose de oxigenação é necessária entre 12 ee 18 horas após a inoculação do fermento (O’Conner-Cox e Ingledew, 1990).

Minha conclusão é que tenho oxigenado pouco o mosto e em muitas vezes usado menos fermento do que o necessário. Produzindo muitos ésteres e impedindo a reutilização do mesmo. Nos meus primeiros 14 lotes só reaproveitei o fermento uma vez, o que não deve ter causado problemas e cerveja, mas é algo para tomar cuidado no futuro.

Fermentação por Chris White

Uma das coisas interessantes do livro Yeast do Chris White é como ele explica os detalhes do processo de fermentação e como o cervejeiro pode controlar o resultado deste. O texto abaixo é a minha leitura do que está escrito no capítulo 4 deste livro.

Livro Yeast do Chris White - Deveria ser leitura de cabeceira

Primeiro uma constatação: A fermentação é que faz a cerveja. O cervejeiro prepara o mosto, o fermento faz a cerveja. Mas conhecendo como o fermento se comporta nas diversas fazes da fermentação o cervejeiro pode controlar o resultado desta.

Fermentação é um processo químico enzimático executado pelo fermento onde o açúcar do mosto é convertido em ethanol, gás carbônico e compostos de sabor.

No entanto este processo acontece em diferentes etapas. Existem várias divisões da fermentação, com alguns autores dividindo em 4 ou mais fases: lag, crescimento, fermentação e sedimentação. Na verdade as fases não são bem dividas com pontos de parada e início bem definidos, elas se sobrepõem. Para simplificar, o Chris White, divide a fermentação em 3 fases: lag, crescimento exponencial e fase estacionária.

Lag (de 0 a 15 horas após a inoculação do fermento)

Quando o fermento é inoculado no mosto ele começa a se aclimatar neste meio (afinal, trata-se de um organismo vivo), a capturar o oxigênio, minerais e amino ácidos e a produzir proteínas e amino ácidos. A medida que esse processo se inicia o fermento começa a produzir as enzimas necessárias para a fase de crescimento.

Para esta função o fermento necessita de uma série de nutrientes, que em sua grande maioria estão presentes em um mosto feito a base de puro malte. Estes nutrientes são minerais como fósforo, enxofre, cobre, ferro, zinco, potássio e sódio, vitaminas como riboflavina, inositol e biotina. No entanto um nutriente básico não faz parte do mosto por ter sido expulso durante a fervura, o oxigênio. As células de fermento precisam do oxigênio para a produção de composto importantes como os esterois, que são críticos para a manutenção da permeabilidade da membrana celular.

Nesta fase também, controle de temperatura é crítico para um bom resultado pois a temperatura afeta a taxa de crescimento do fermento. Uma técnica comum é usar temperaturas mais altas para compensar uma baixa taxa de inoculação do fermento. No entanto temperaturas muito altas podem gerar precursores de off flavors como o alpha acetolactate, precursor do diacetyl. Se for adicionar o fermento com temperaturas mais altas, se lembre de subir a temperatura de novo no final da fermentação para que o fermento possa reabsorver estes compostos.

Além desses precursores o fermento não produz compostos de sabor, ethanol e/ou esteres durante a fase de lag. Alguns cervejeiros iniciam a fermentação a 22-24oC e terminam a 20oC (para ales) ou 10-13oC (para lagers) com sucesso. No entanto se houver quantidade suficiente de fermento para inocular deve resfriar a cerveja até ou abaixo da temperatura de fermentação para se obter o melhor resultado possível, controlando o crescimento do fermento, sua saúde e obtendo uma cerveja de melhor qualidade.

Nenhuma atividade será visível durante esta fase mas mesmo assim ela é importante para a produção de células saudáveis para a fermentação. A taxa de inoculação afeta diretamente esta fase e sua duração. Inocular mais células do que o necessário (overpitching) pode reduzir esta fase mas pode produzir células não tão saudáveis ao final da fermentação. O mesmo se aplica para inoculação de menos células que o necessário (underpitching) e compensando com temperatura ou nutrientes.

Crescimento exponencial (4 horas a 4 dias)

Próximo ao final da fase de lag o fermento começa a consumir o açúcar do mosto e produzir CO2 (atividade visível no air lock), entre outras coisas. Este é o início do crescimento exponencial, ou logarítmico, da população de fermento. Durante esta fase a população de fermento cresce rapidamente produzindo ethanol e compostos e sabor. Ele também produz grandes quantidades de CO2 o que forma uma espuma na superfície da cerveja. Até o mais neutro dos fermentos produz um aroma parecido com azeitona durante esta fase.

O fermento consome o açúcar sempre seguindo uma determinada ordem. Primeiro ele consome os açucares simples: glicose, frutose e sacarose. No entanto a glicose é cerca de 14% dos açucares do mosto cervejeiro enquanto a maltose pode ser cerca de 59% deste, e é a fermentação desta que produz a grande parte dos sabores característicos da cerveja. Na presença da maltose o fermento produz a enzima maltase que efetua a hidrólise da maltose em glicose. Esta glicose pode ser então usada pelo processo metabólico normal do fermento.

Os açucares mais complexos como maltotriose são processados por último. Por ser um açúcar muito complexo algumas cepas de fermento conseguem metabolisa-lo melhor do que outras. Algumas cepas em especial não conseguem metaboliza-lo de forma alguma. O quando mais propenso a floculação for o fermento, menos maltotriose ele metabolisa. A habilidade de fermentar a maltotriose é o que determina a atenuação da cepa.

Fase Estacionária (3 a 10 dias)

Nesta fase o crescimento do fermento desacelera. O fermento já produziu a maioria dos compostos de sabor e aroma, que inclui álcoóis superiores, esteres e compostos sulfurosos. Essa cerveja pode ser chamada de cerveja verde, pois neste ponto ainda existem vários compostos presentes associados com cervejas verdes e que não atingiram o equilíbrio correto de sabores.

A cerveja matura na fase estacionária. Nela o fermento reabsorve a maioria do diacetyl e acetaldeido produzidos durante a fermentação e o sulfite de hidrogênio continua a escapar em forma de gás. Neste pronto é importante de verificar a atenuação para verificar se a fermentação realmente acabou, pois algumas cepas (principalmente de 1a geração) tendem a flocular e sedimentar antes da fermentação ter completado. Nesta hora é importante tomar ações corretivas como subir a temperatura ou adicionar mais fermento.

Neste ponto muitos cervejeiros, profissionais e caseiros, reduzem a temperatura gradualmente até 2 a 4oC, forçando o fermento a flocular e sedimentar. No entanto esse processo não é recomendado, pois ele força o fermento a entrar em dormência antes de terem terminado de limpar a cerveja. Algumas ales que tem seu processo de produção acelerado podem até produzir níveis elevados de diacetyl, off flavor pouco comum nestas e mais associado a lagers. O conselho comum de cervejeiros caseiros de esperar 7 dias e depois abaixar a temperatura não é o melhor. Diferentes cervejas e diferentes cepas de fermento tem diferentes necessidades, portanto espere até não ver mais atividade para depois resfriar e envasar a cerveja.

Pontos importantes para o controle da fermentação:
– Células de fermento saudáveis através do uso da quantidade correta de fermento e oxigenação do mosto
– Controle da taxa de crescimento da população de fermento através da quantidade correta de inoculação
– Controle da velocidade de crescimento da população de fermento através da temperatura de fermentação
– Limpeza dos off flavors na maturação com o tempo e temperatura corretos