Historia y evolución de los sistemas de maceración

En la revista Zymurgy (panacea de jombrugüeres allá donde las haya), concretamente en su edición de Marzo/Abril de 2003, hay un artículo de Steve Alexander (de Ohio) titulado “Evolution of Mashing Systems” que relata una interesante diatriba acerca de los sistemas de maceración a lo largo de la historia. Lo que viene a continuación es una traducción de dicho artículo.

La maceración, explicada de manera simple, no es otra cosa que remojar el grano molido en agua caliente a cierta temperatura, lo que permite a los cereales liberar sus azúcares en una solución acuosa mientras que determinadas enzimas hacen su trabajo. Luego, la mezcla de agua y grano se filtra, separando la parte soluble de la insoluble, y la parte líquida (a partir de este momento, “mosto”), se hierve. Suena muy simple, pero mantener la temperatura del agua constante y bajo control, mientras la mezcla reposa y separar luego de una manera eficaz el mosto del engrudo que el grano ha formado, a la vez que evitas que todo se queme, no son, en absoluto, tareas triviales.

Todas las dificultades que envuelven este proceso han dado lugar a una sorprendente cantidad de invenciones y ensamblajes de diversos ingenios a lo largo de la historia de la elaboración de cerveza. Algunos sistemas de elaboración caseros han sido adaptados a partir de diseños comerciales —tanto modernos como históricos— mientras que otros son invenciones exclusivamente dedicadas a la cervecería casera. Para comenzar nuestro repaso a los sistemas de maceración y filtrado, vamos a echar un vistazo a la historia de la fabricación de cerveza destinada a la comercialización antes de pasar a examinar el panorama actual de los sistemas caseros.

Sistemas de maceración históricos

Históricamente, la maceración, antes de que se inventara el termómetro, avanzó en dos direcciones diferentes. Los macerados mediante decocciones tomaban partes de la mezcla de grano y agua para conseguir escalones de temperaturas más o menos fijos. Los macerados por infusión usaban cuidadosas observaciones del agua para estimar la temperatura. En el macerado por decocción, se requerían unos cuantos escalones de temperatura y largos hervidos porque las maltas antiguas se usaban con sólo seis o siete días desde que se remojaba la cebada hasta que se secaba al horno [2]. Hoy en días las maltas son muy diferentes, pero los métodos persisten. Los macerados escalonados, que son infusiones con descansos a varias temperaturas, se convirtieron en la práctica habitual después de que los termómetros permitieran la adición controlada de calor al macerado.

Las primeras referencias al filtrado mencionan el uso de cucharas con ranuras, tamices y telas filtrantes. Los sistemas antiguos de filtrado eran, sin lugar a dudas, muy simples, puesto que la claridad de la cerveza no era una seña de calidad de la misma, y no empezó a apreciarse hasta 1880 [1]. Los filtrados insuficientes, con exceso de turbidez, provocan altos niveles de lípidos que redundan en malos sabores y la pérdida de espuma. Los métodos “modernos” de filtrado consistentes en colocar un placa perforada aparecieron un poco antes de 1850. Los filtros que usaban tubos perforados en la parte inferior de la cuba datan de la misma época. Las cáscaras de la cebada y del resto de los granos molidos usados en el macerado, formaban un filtro natural y, por tanto, constituían el filtro verdadero, mientras que los accesorios mecánicos son solo un apoyo permeable a esta tarea.

Los filtros-maceradores combinados (mash-lauter tuns) se diseñaban con un doble fondo que se encontraban a unos cinco centímetros del fondo real. El agua caliente ocupaba el espacio del falso fondo, luego empapaba la mezcla de grano y rellenaba el resto del macerador de modo que se alcanzara la temperatura correcta. Sin embargo, manejar un macerado con diferentes escalones de temperaturas en estos filtros-maceradores no era una tarea simple. La relación habitual entre el agua y la cantidad de grano (2,6:1) impedía que se pudiera calentar mediante tubos de vapor puesto que no había uniformidad de temperatura y las partes pegadas a los tubos entraban en ebullición. Una alternativa era añadir agua caliente por debajo del falso fondo, o inyectar vapor directamente a la mezcla de grano y agua para aumentar la temperatura e ir cumpliendo con los escalones planeados. Estos filtros-maceradores permitían hacer un lavado del grano directamente, lo que evitaba trasiegos innecesarios. Es curioso que, dejando de lado los instrumentos de medición modernos, los sistemas de control de temperatura y limpieza automatizados de los filtros-maceradores de hoy, todas las características básicas quedaron establecidas hacia la mitad del siglo XIX.

Los equipos ideados para los macerados que incluían decocciones, solían requerir de una olla de cocción separada para las decocción, el macerador, cuba de filtrado y la olla para calentar y almacenar el agua (conocida en inglés como Hot Liquor Tank, o HLT) además de la olla de hervido habitual [4]. En Alemania, los maceradores más antiguos incluían un sistema de adición de calor por vapor en el fondo de la cuba y un removedor del grano. Las implementaciones más recientes incluyeron un sistema de calentamiento interno a vapor. Los equipos de decocción se podían usar para elaborar cervezas que necesitasen de escalones de temperaturas, aunque no necesitaran de decocción propiamente dicha. La olla de cocción para decocciones se construía de manera similar, usando serpentines o camisas a vapor. En definitiva, la olla para decocciones no es muy diferente de los filtros-maceradores diseñados para las maceraciones por infusión e igual que estos, no han variado demasiado desde el siglo XIX, a excepción de la instrumentación moderna.

Otro desarrollo del filtrado del mosto fue el uso de telas enmarcadas que hacían las veces de filtros. Aunque dichos filtros rudimentarios, que solían ser de algodón (y más tarde, de plástico) requerían de reemplazos constantes y esfuerzos considerables para mantenerlos en condiciones, eran eficaces, compactos y las cervezas resultantes eran mucho más claras que las que se elaboraban sin dichos filtros. Igual os sorprenderíais si supierais que algunas de las fábricas cerveceras más conocidas y grandes del mundo siguen usando sistemas de filtración similares a estos hoy en día.

Los sistemas básicos de macerado en la cervecería casera: RIMS, HERMS, DIMS

Si hablamos de cervecería casera (¡jombrugüin!), la mecanización de los equipos ha ido avanzando lentamente y las publicaciones sobre esta afición, de principios de la década de los noventa, ya hablaban sobre el uso de sacos de tela para filtrar la cerveza y otras técnicas primitivas de elaboración. El clásico de Charlie Papazian, The Complete Joy of Home Brewing [3], publicado en 1984, recogía el incipiente interés en la cervecería casera y aportó algunas innovaciones a los aficionados. Por ejemplo, el uso de una nevera de campin como un macerador con aislamiento, o el macerador Zapap (o Papazap, jugando con el nombre del autor del libro), que es un macerador con falso fondo eficaz y barato. Aquel libro jugó un papel fundamental en el avance de la cervecería casera para los primeros cerveceros caseros en los Estados Unidos, y aún hoy es un manual de referencia para quien empieza en la afición.

El jombrugüin aumentó aún más su popularidad a finales de la década de los ochenta y a principios de los noventa, lo que trajo un nuevo impulso de nuevos cerveceros cuyas inquietudes fueron más allá de los juguetes típicos de aquella época, y que buscaron medios más avanzados para la elaboración de cerveza. El Papazap (o Zapap) dio paso a tubos con ranuras que hacían las veces de colectores de mosto, y aparecieron falsos fondos desmontables de acero y de plástico resistente al calor, así como diferentes tipos de invenciones ingeniosas para separar el mosto del grano. Las neveras de campin siguen apareciendo como una opción válida y práctica, pero cada vez más proliferaron las ollas grandes, muchas veces hechas a partir de barriles de cerveza reconvertidos, a los que se le aplicaba calor directo por medio de quemadores de propano. Estos inventos se convirtieron en la tendencia de todos los cerveceros caseros, y eran los temas más comentados en los foros de internet, que también empezaron a surgir en la misma época. Las últimas preferencias son el uso de grandes ollas de aluminio, usuales en los restaurantes, en lugar de los consabidos barriles de cerveza. Uno de los factores de diseño que movilizaron a muchos jombrugüeres fue el de aumentar el tamaño del lote, a más de 50 litros.

En algún momento mientras se comentaban las mejores maneras de adecuar los equipos caseros a las necesidades del momento, alguien se dio cuenta que todas las piezas necesarias para hacer un sistema de tres cuerpos de maceración por infusión en miniatura eran fácilmente accesibles para el público en general. El sistema de tres cuerpos tendría, como elemento superior, una olla donde calentar el agua para luego trasvasarla al macerador propiamente dicho, e incluso, calentar agua para hacer el lavado por aspersión en el momento oportuno. En el medio tendríamos una olla adaptada para macerar y filtrar el mosto del grano y en la parte más inferior, la olla de cocción.

Este sistema típico recuerda al diseño clásico de las fábricas de cerveza, en los cuales la gravedad permite que los líquidos fluyan con libertad de una parte a otra. Una vez que el agua fría esté en la olla para calentar (una manguera soluciona cualquier problema para esto), la gravedad hace el resto, con la posible excepción de pequeñas cantidades de mosto usados para la recirculación. Muchos de estos sistemas de tres cuerpos usan un filtro-macerador con un falso fondo y un quemador que aplica calor directo para lograr los escalones de temperatura requeridos. Esta tipo de filtros-maceradores tienen que manejarse con cuidado para que la parte del mosto que hay por debajo del falso fondo no se mezcle libremente con la parte de arriba, y que pequeñas partículas de grano caigan al fondo, ya que pueden quemarse.

El RIMS

RIMS es el acrónimo de Recirculating Infusion Mash System (Sistema de Macerado por Infusión Recirculado, lo que vendría a ser… ¡SMIR!), y supuso una nueva era en la cuestión de los equipos cerveceros caseros (ver dibujo más abajo). El mérito es de Rodney Morris, que lo mencionó por primera vez en un artículo de la revista Zymurgy [5] en 1988 y que describió con detalle en el número especial de 1992 titulado “Gadgets” [6]. Lo más sorprendente del RIMS es la cantidad de características nuevas que aportaba. El diseño de un sistema tipo RIMS se parece a un sistema tradicional de macerado de tres cuerpos, con la olla para calentar agua (en inglés, como ya hemos dicho, HLT, siglas de Hot Liquor Tank), una olla de hervido y un filtro-macerador convencional. Lo interesante es que su configuración permite que durante el macerado, se recircule el mosto de forma continuada mediante bombeo, y calentado por una resistencia eléctrica. Esta resistencia mantiene la temperatura de macerado y en caso de necesitarse, puede elevarse la temperatura para hacer diferentes escalones de maceración. El mosto saldría por la parte inferior del filtro-macerador y es reintroducido por la parte de arriba.

RIMSComo la fuente de calor es eléctrica, es muy fácil acoplar controles automáticos, por lo que el diseño puede incluir medidores de temperatura y circuitos de control. Debido a que el RIMS recircula el mosto a través de la cama de grano, se produce un recirculado/filtrado continuo, y para empezar a recoger el mosto en la olla de hervido, sólo habría que poner llaves de paso para dirigir el flujo del mosto en una dirección o en otra. Cuando empecemos a hacer esto, empezamos también a lavar el grano. El uso de una bomba elimina la necesidad de configurar el equipo para que el trasvase del macerador a la olla de hervido sea por gravedad, así que solo serían necesarios dos niveles de altura.

Mucha gente se preocupa porque creen que el sistema RIMS puede desnaturalizar las enzimas o extraer taninos de las cáscaras de los granos, pero en la práctica, son temores infundados. Lo peor que puede ocurrir con este sistema es que no es sencillo de manejar si queremos elaborar lotes muy grandes, puesto que requiere un montón de energía eléctrica. Otro inconveniente es que hay que poner atención para evitar una compactación del grano que impida el libre flujo del mosto. Para hacer esto, podemos restringir un poco el flujo o usando un recolector de mosto intermedio entre el filtro/macerador y la bomba. Otro problema es que al aplicar calor, se queme una parte del grano. A su favor, tenemos que el RIMS es casi automático, y puedes establecer escalones de temperatura complejos sin casi tener que prestar atención al proceso, y como resultado de la recirculación continua, el mosto queda extremadamente limpio.

El HERMS

El HERMS es el acrónimo de Heat Exchange Recirculating Mash System, o Sistema de Macerado Recirculado por Intercambio de Calor, y surgió como una simplificación del RIMS, una década más tarde (ver dibujo más abajo). Es parecido al RIMS, salvo que la resistencia eléctrica es reemplazada por un intercambiador de calor y una válvula de bypass para controlar la temperatura. Lo más típico es usar un serpentín, similar al que se usa para el enfriado del mosto por inmersión, dentro de la olla para calentar el agua, que hará las funciones de intercambiador de calor. Este sistema puede ser controlado electrónicamente, y al activarse, una válvula deriva el mosto al intercambiador de calor, aumentando su temperatura. En el HERMS no hay, entonces, ningún riesgo de quemar la malta como sí lo había en el RIMS, y el diseño tipo HERMS puede usarse para elaborar lotes de gran tamaño. Una mejora sustancial en esta configuración sería incluir un agitador en la olla de calentar el agua para lograr una buena transferencia de calor en el intercambiador.

HERMSEl DIMS

Existe otra variante, conocida como DIMS, de Drop In Manifold System (se podría traducir como “Sistema de Colector Removible”, pero no es literal), un sistema de reciente desarrollo (“reciente” en 2003, claro…) en el que se elimina el falso fondo típico de los filtros-maceradores. En su lugar, se emplea una tubería ranurada que se coloca en el fondo del macerador en el momento de clarificar el mosto (ver dibujo más abajo). Este sistema aprovecha la circunstancia de que un colector, a diferencia de un falso fondo, se puede poner en el macerador en el momento oportuno, para convertirlo, inmediatamente, en el típico filtro/macerador.

A diferencia de los otros sistemas que usan un filtro/macerador, el DIMS puede ser calentado aplicando calor directo, siempre y cuando se disponga de un agitador para evitar que se queme el grano. Después del mashout se retira el agitador y se instala el colector con una bomba en el fondo del macerador. El filtrado se lleva a cabo igual que en sistema RIMS.

(Mashout es el término inglés que usan los cerveceros para denominar a la etapa de subir la temperatura del macerado a 76-77 °C antes del filtrado, con el objetivo de parar las acciones enzimáticas en el mosto y así preservar el perfil de azúcares fermentables que has desarrollado durante el macerado, y que conlleva el efecto secundario positivo de hacer el mosto más fluido, aunque según John Palmer, en macerados con un ratio agua:grano de 3:1 o 4:1, este paso no es necesario).

El sistema DIMS tiene menos opciones de ser manejado de manera automatizada, pero reduce el riesgo de quemar el grano que existe cuando aplicamos calor directo en un filtro-macerador convención con falso fondo. El DIMS también proporciona mostos con la misma buena claridad que el RIMS y el HERMS, y puede ser fácilmente dimensionado para elaborar lotes grandes de cerveza. Una característica única para los equipos DIMS es que permite al cervecero bombear una parte del mosto a un recipiente independiente, retirar el colector y hacer un hervido de la parte principal del macerado (decocción) directamente en el macerador. Si se utilizan componentes aptos para aguantar altas temperaturas, el equipo DIMS también puede usarse para filtrar lúpulos en flor y el resto de sólidos resultantes del hervido del mosto.

DIMS

Variantes

Los cerveceros caseros han creado muchos sistemas que en realidad son variantes de los tres que ya hemos comentado, como por ejemplo, RIMS que usan fuentes alternativas de calor, HERMS que tienen diferentes diseños en el intercambiador de calor y sistemas que controlan el bombeo del mosto en lugar de la intensidad de la fuente de calor… pero en lugar de enumerar todos los sistemas existentes posibles, lo mejor es fijarse en las características principales que pueden incluirse o eliminarse del diseño del equipo de maceración.

¿Qué hacer para no quemar el grano?

El problema más crítico en la mayoría de los equipos es la necesidad de evitar quemar el grano cuando calentamos la mezcla de macerado, lo que ocurre cuando los azúcares o almidones se calientan a temperaturas de alrededor de 250 °C. Como a esta temperatura los hidratos de carbono cambian de estructura, se chamuscan, carbonizándose y echando a perder la cerveza aportando un sabor a quemado que no se puede enmascarar. Teniendo en cuenta las altas temperaturas que son necesarias para que esto suceda y el hecho de que el líquido de macerado no sube más allá del punto de ebullición, puede resultar que parezca imposible que llegue a pasar, pero pasa. El grano se quema cuando se estancan restos sólidos en algún punto del macerado (por ejemplo, por debajo del falso fondo) o los azúcares más grandes alcanzan temperaturas muy altas cerca de la fuente de calor. Si el macerado se remueve poco (o no se remueve), el flujo de la bomba es insuficiente o la propia convección natural no es vigorosa, sumado a si la fuente de calor es potente y focaliza esa potencia en un área pequeña, es más que probable que quememos el grano.

Por ejemplo, la superficie de calentamiento de la resistencia eléctrica en el RIMS es muy pequeña, por lo que el mosto tiene que fluir rápido para evitar quemar partículas del grano. El fuego directo en las ollas puede quemar los granos si el material del que está hecho es fino o tiene una baja conductividad del calor, ya que eso provocaría que los puntos de más calor de la llama transmitieran el calor directamente a puntos localizados en el interior de la olla. El acero inoxidable es un conductor lento del calor, por lo que si la olla tiene un fondo delgado, hay que tener cuidado porque es probable quemar el grano. Las ollas más gruesas fabricadas en materiales que son buenos conductores térmicos, como el CONVECCIÓNaluminio o el cobre, se calientan de una manera más uniforme. La convección natural que tiene lugar en los líquidos en ebullición ayuda a reducir los problemas de puntos localizados de calor, gracias a la constante mezcla del líquido. Cualquier cosa añadida al fluido, incluyendo el grano molido y un falso fondo o colector, reduce la convección y favorece la creación de puntos de calor localizados, que pueden provocar la carbonización del grano. La inyección de vapor o el uso de intercambiadores de calor por vapor (o agua caliente) evitan que el grano se queme, porque trabajan a temperaturas muy por debajo de la necesaria para quemar el grano.

Velocidad de calentamiento

La velocidad en que podemos saltar de un escalón de temperatura a otro determina tanto el tiempo de elaboración como las propiedades del mosto. Un macerado puede ser calentado lentamente (digamos, por ejemplo, a 1 °C por minuto), pero cuando elaboramos con maltas bien modificadas (es decir, cualquier malta moderna y comercial de calidad), hay que calentar al menos a 2 °C por minuto para prevenir un exceso de formación de espuma y pérdida de cuerpo. Esto plantea la cuestión de cuanta energía calorífica es necesaria. Para calentar a 2 °C por minuto unos 19-20 litros de un mosto basado de una cerveza con densidad alta, hacen falta 4.600 vatios de potencia eléctrica o una llama con 32.000 BTu/hora [¿qué es un BTu?]. Si la velocidad de 1 °C por minuto es aceptable, entonces la energía necesaria se reduce a la mitad. Está claro que los quemadores de gas natural y propano, que proporcionan más de 100.000 BTU/hora, son capaces de suministrar la energía suficiente a los equipos más grandes de jombrugüin, a pesar de sus deficiencias. Las resistencias eléctricas son muy prácticas para equipos RIMS de unos 20 litros, pero los equipos más grandes requieren cantidades exageradas de electricidad para conseguir velocidades de calentamiento satisfactorias para la mayoría de las recetas que requieran escalones de temperaturas. Los intercambiadores de calor y los inyectores de vapor no transfieren el 100% de su energía, pero estos sistemas sí se pueden dimensionar a tamaños de lotes más grandes.

Dispositivos de filtrado

Los dispositivos de filtrado más usados en la cervecería casera incluyen placas perforadas, colectores de tubos ranurados, diferentes tipos de mallas e ingenios parecidos. Todos pueden ser eficientes y eficaces en su tarea de separar el mosto del grano. Varios artículos de la revista Zymurgy escritos por John Palmer [7] revisan las propiedades y el uso de estos elementos, y por supuesto su libro How to Brew [8] contiene los análisis más avanzados de los elementos de filtrado más comunes. Los falsos fondos parecen ser la mejor opción para un filtrado eficiente, pero los colectores construidos de una manera adecuada pueden conseguir resultados respetables.

Para acabar: moviendo el mosto

El uso de las bombas para recircular el mosto mejora de forma significativa la claridad de la cerveza durante el filtrado y te libera de ser un esclavo de la gravedad, pudiendo configurar tu equipo sin engorrosos escalones de alturas. La bomba ideal para el macerado tiene que estar certificada para uso alimentario (elemental), tiene que poder trabajar a altas temperaturas sin que se estropee a la primera de cambio, tienen que ser autocebantes y tienen que evitar la cavitación o aspiraciones en vacío. Por desgracia, estas clases de bombas son caras y difíciles de encontrar, y lo normal es que su calidad no sea adecuada. La mayoría de las bombas usadas en la cervecería casera carecen de la función de auto-cebado, por lo que hay que jugar con la gravedad o el ingenio para iniciar el flujo de entrada de líquido.

Los sistemas que hemos comentado en este artículo son diferentes entre sí y todos tienen ventajas y desventajas: unos son más propensos a la automatización que otros, algunos limitan el tamaño del lote a elaborar, unos son más caros que otros… Y es obvio que hay muchas variaciones que podemos hacer partiendo de estos diseños básicos. Antes de decidirte por el sistema que vas a construir, tienes que tener en cuenta las ventajas y desventajas, y cómo se ajusta cada uno de los sistemas a tus necesidades y pretensiones.

Referencias

[1] Briggs, Hough, Stevens and Young. “Malting and Brewing Science. Vol. 1”, Chapman & Hall: 1981.
[2] J. Brachvogel. “Industrial Alcohol Production”. Munn and Co.: 1907
[3] Chalie Papazian. “The Complete Joy of Home Brewing”. Avon Books: 1984
[4] W. Kunze. “Technology Brewing and Malting”. VLB-Berlin: 1996
[5] George F. Ashley. “Profile: Rodney Morris”, Zymurgy, Vol. 11, No. 4, pp. 22-25, 1988.
[6] Rodney Morris. “Recirculating Infusion Mash System Revisited.” Zymurgy, Vol. 15, No. 4, pp. 49-54, 1992.
[7] John Palmer. “How to Build a Mash/Lauter Tun”. Zymurgy, Vol 25, No. 2, 2002.
[8] John Palmer. “How to Brew”. Defenestrative Press: 2001

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