Aprovechamiento de los coproductos de la cerveza

El estudio y caracterización de los residuos de las industrias agroalimentarias, ha generado gran interés en la comunidad científica desde finales del Siglo XX, debido a que a partir de ellos se pueden extraer compuestos bioactivos o a que pueden constituir una materia prima intermedia para la fabricación de productos con valor añadido. Este interés se mantiene en la actualidad y se prevé que siga en el futuro.

Originariamente los coproductos de las industrias alimentarias eran destinados a alimentación animal debido a que constituían una fuente barata de energía, proteínas y fibra. Principalmente, eran utilizados como suplemento para alimentación de ganado, aumentando con ello los niveles de producción de carne por animal de una forma económica, sin embargo, en la actualidad constituyen una fuente interesante de compuestos bioactivos para la industria alimentaria, farmacéutica y/o química, en esta última, principalmente, como metabolitos fermentativos para la producción de biocombustibles.

Por otra parte, la gestión adecuada de estos coproductos desde el punto de vista medioambiental es importante, a pesar de que no siempre existe una clara conciencia ambiental al respecto. También hay que tener en cuenta que en ocasiones falta la tecnología adecuada y los recursos económicos para extraer u obtener los compuestos bioactivos presentes en estos coproductos. Es por ello, que desde la década de los 90 el Grupo de Investigación de Industrialización de Productos de Origen Animal (IPOA) de la Universidad Miguel Hernández trabaja en el aprovechamiento de los coproductos de las industrias alimentarias.

Para tener una aproximación de los volúmenes de residuos que generan algunas industrias alimentarias, y de ahí la importancia de su manejo adecuado, destacan algunos datos como los siguientes: en la extracción del aceite de palma, sólo se utiliza el 9% de la materia prima original, constituyendo el 91% restante un coproducto de la industrialización de esta materia prima; en la industria cafetera sólo se aprovecha el 9,5% del grano de café generando un 90,5% de coproductos de este proceso; y en el caso la producción de cerveza sólo se aprovecha el 8% de los componentes del grano, con lo que el 92% del grano, inicialmente empleado, se obtiene como coproducto (bagazo) en las industrias cerveceras (Figura 1).

Para poder aprovechar los coproductos alimentarios de una forma eficiente es necesario, en primer lugar, caracterizarlos para conocer su composición y propiedades (tecnológicas o bioactivas), así como conocer la cantidad en la que se generan, de forma que se pueda definir una tecnología adecuada para su tratamiento, recuperación y aprovechamiento, con el objetivo de llegar a obtener lo que se conoce como residuo cero, considerando este aspecto como responsabilidad medioambiental.

Incremento de las cervecerías artesanales

El primer productor de cerveza industrial del mundo es China, con una producción anual de 489 millones de hectolitros, seguida de Estados Unidos con 225 millones de hectolitros y Brasil con 133 millones de hectolitros. A nivel europeo, Alemania es el país con mayor producción con 95 millones de hectolitros de al año y España ocupa el cuarto puesto en producción cervecera dentro de la UE con 33 millones de hectolitros al año. Europa es la segunda región que más cerveza produce en el mundo, con una cifra alrededor de 400 millones de hectolitros al año.

En cuanto a consumo de cerveza per cápita, España ocupa el noveno lugar en Europa con casi 69 litros al año por persona, frente a los 78 litros de media del continente europeo. Alemania ocupa el primer lugar en cuanto a consumo, con 127 litros por persona al año. Por tipo de cerveza, la extra y la especial son las más vendidas en nuestro país. La cerveza sin alcohol continua en su nivel, siendo España el país de la Unión Europea con mayor consumo de este tipo de bebida. Sin embargo, en la actualidad, la población española, al igual que la europea, han mostrado en general un claro interés hacia la cerveza artesanal. Durante los últimos ocho años, esta tendencia ha influenciado la industria cervecera desarrollando productos artesanales. A pesar de los años de crisis, este sector ha experimentado un gran crecimiento. A principios de 2008, España contaba con 21 cervecerías artesanales, con un volumen de producción que no superó los 100.000 hectolitros por año. A finales de 2015 Aecosan, registró 361 cervecerías de este tipo, con una tasa de crecimiento del 1.600% en un intervalo de 7 años. Se estima que actualmente todas las cervecerías artesanales juntas producen unos 40.000 hectolitros y que las comunidades autónomas que lideran el sector en número de productores son Cataluña y la Comunidad Valenciana seguidas de Andalucía, Galicia y Madrid. Por lo que se estima que alrededor del 0,1% de la producción total de cerveza en España es artesana. Mientras que la producción de cerveza industrial se ha estancado o descendido en los últimos años, el de cerveza artesana sigue creciendo a buen ritmo.

Procesos productivo y coproductos que se generan

El proceso de elaboración de la cerveza y los coproductos que se generan durante el mismo se representan en la Figura 2.

La cerveza es la bebida resultante de fermentar, mediante levaduras seleccionadas, el mosto procedente de la malta de cebada, tras su cocción y aromatizado con lúpulo. La malta de cebada se obtiene mediante un proceso que se denomina malteado y consiste en la germinación, desecación y tostado del grano de cereal.

En el mercado existe una gran variedad de cervezas, pero la mayoría de ellas se pueden incluir en uno de los siguientes tipos: Ale o fermentación alta y Lager o fermentación baja. La diferencia entre ellas se encuentra en la especie de levadura empleada y en la temperatura de fermentación.

Como se puede observar en la Figura 2, el proceso de elaboración de cerveza comienza con el triturado de la cebada malteada, al que se le añade agua para macerar y estimular las enzimas de la malta al solubilizar el endospermo (almidón) degradado de la malta molida. Este extracto acuoso se denomina mosto y se separa de los sólidos agotados (bagazo, Figura 1) mediante filtración y recirculación de más agua caliente.

Este mosto obtenido es cocido con adición de lúpulo, el cual aporta a la cerveza aroma y amargor. Esta cocción detiene la actividad enzimática, esteriliza el mosto para la posterior fermentación (tras la adición de levaduras) y coagula algunas proteínas que pueden causar turbidez en el producto. Posteriormente el mosto se enfría y airea, para generar las condiciones óptimas para el crecimiento de las levaduras y comienzo de la fermentación. Debido a la acción de las levaduras, la mayoría de los hidratos de carbono (almidón) presentes en el mosto, se transforman en alcohol y dióxido de carbono, a la vez que los metabolitos generados por la levadura proporcionan el sabor y aroma característico del producto. Este primer producto obtenido o cerveza verde, se debe dejar madurar. Esta maduración o “segunda fermentación” puede realizarse en los depósitos de guarda, donde se mantiene a baja temperatura para que tenga lugar la fermentación secundaria, precipitando la levadura y sustancias que pueden enturbiar el producto o en botella (cervezas artesanas), donde la segunda fermentación se produce tras el embotellado de la cerveza verde. En el caso de las cervezas industriales, tras la segunda fermentación en los depósitos de guarda, el producto es pasteurizado, filtrado, carbonatado y envasado.

Como podemos observar en la Figura2, el principal coproducto que se obtiene del proceso de elaboración de cerveza es el bagazo o grano de cebada agotado (Figura 1). Este coproducto, resultante del proceso de prensado y filtración está compuesto en un 80% por agua. Del 20% de materia seca presente, entre el 24-26% está formado por proteína, 8% de grasa y el resto está formado por fibra dietética, principalmente fibra dietética insoluble (celulosa y hemicelulosas procedentes de la cascarilla o parte externa del grano), ya que el almidón presente en el endospermo del grano pasa al mosto. El contenido en lignina del bagazo constituye el 4% del peso seco del mismo, así como también el bagazo contiene 4% de minerales. Por lo tanto, estos compuestos presentes en el bagazo, son los que, a través de un proceso adecuado, podrían recuperarse para ser empleados como ingredientes o compuestos bioactivos para la obtención de biocombustibles y productos de alto valor añadido. Estos últimos se podrían reutilizar en la propia industria agroalimentaria o en la elaboración de alimentos funcionales y cosméticos, como por ejemplo en alimentos enriquecidos en fibra dietética o proteínas, ya que contienen lípidos, carbohidratos (fibra), proteínas y otros compuestos interesantes.

Por cada 10 litros de cerveza elaborada se obtienen aproximadamente 2 kg de bagazo de malta. Sin embargo, a pesar de que existe una elevada disponibilidad de este producto, en la actualidad no se está aprovechando de manera apropiada. Debido al alto contenido de humedad (80%) del bagazo, sería necesario realizar un tratamiento (desecado), sin el cual resultaría imposible conservarlo o manipularlo adecuadamente en procesos posteriores. Dicho tratamiento, debe ser económicamente viable y eficiente, además de respetuoso con el medio ambiente, y consistir primero en un pretratamiento para disminuir la humedad del producto de forma mecánica (prensado) y un tratamiento posterior para finalizar el secado mediante energía térmica. Una vez transformado, el bagazo podría ser empleado como ingrediente en la elaboración de alimentos funcionales, como fuente económica de proteínas o fibra, pudiendo ser empleado en la elaboración de alimentos funcionales o enriquecidos, como productos de panadería, bollería, lácteos, cárnicos o productos de pescado, entre otros. De esta forma, se conseguiría aprovechar de los coproductos de la industria cervecera de forma eficiente, mejorando la sostenibilidad del proceso, tanto de las grandes industrias como de las pequeñas cervecerías artesanales.

Elena Sánchez-Zapata^(1,2), Juana Fernández-López⁽²⁾, Manuel Viuda-Martos⁽²⁾ y José Ángel Pérez-Álvarez⁽²⁾

(1) Cerveza Viva Zapata, El Pilar de la Horadada, Alicante; (2) Grupo Industrialización de Productos de Origen Animal (IPOA). Departamento de Tecnología Agroalimentaria. Escuela Politécnica Superior de Orihuela. Universidad Miguel Hernández.

Bibliografía

• AINIA y Cerveceros de España (2000). La Industria Cervecera. Mejores Técnicas Disponibles en el Sector Cervecero. Proyecto INFO MTDs. 100p.
• Carlos Vadillo Conesa (2016). Análisis del Sector de la Cerveza en España. Trabajo Fin de Grado. Universidad Politécnica de Valencia. 74p.
• Susana Saval (2012). Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales: Pasado, Presente y Futuro. BioTecnología, 16 (2): 14-46
• https://www.cervezartesana.es
• http://www.aecai.net