Dry Hopping y Hop Creep: ¿Qué es? ¿Por qué ocurre? ¿Soluciones?

Este artículo explicaremos qué es el hop creep, cómo nos puede afectar al realizar dry hopping, y posibles soluciones y mitigaciones.

¿Qué es?

Como siempre, mejor empezar por el principio; ¿qué se entiende por “hop creep”? Es el nombre que se le dió al fenómeno de cambio del espectro de azúcares residuales que ocurre post-dry hop; normalmente observado como una reducción de densidad, incremento del alcohol, o evolución de CO2 (es decir, refermentación) debido a la presencia de levadura en suspensión.

Un poco de historia…

Por la cantidad de trabajos publicados en los dos últimos años, vemos que es un tema en boga dentro del mundo académico dedicado a la investigación de lúpulo y/o elaboración de cerveza. Para verificarlo basta ver la sección de referencias del presente artículo y como previo a fines del año 2017 no hay ninguna que trate el tema, hasta que nos retrotraemos al año 1941.

¿Qué pasó en el medio y por qué?

Después de la segunda guerra mundial es cuando se popularizan las lagers a nivel mundial, empieza a paso agigantado la consolidación de cervecerías en mega cervecerías, y se “pierden” (o quedan relegados) muchos de los estilos tradicionales (incluidos los ingleses dónde era habitual el dry hopping). Además, la academia comienza a responder cada vez más a las necesidades de las macro cervecerías que financian sus investigaciones.

Luego, a partir de mediados de los años ’80 empieza lentamente la revolución artesanal en Estados Unidos, y después con cada vez más inertia va propagándose al resto del mundo. La popularización de las IPA, donde el dry hop es clave para su perfil aromático, empieza a tomar velocidad a mediados de los 2000. En 2010 se funda el “Hop Quality Group” (Grupo por la Calidad del Lúpulo) integrado por las cervecerías artesanales más reconocidas de Estados Unidos. Uno de sus primeros proyectos es analizar el impacto de las temperaturas de secado en la pérdida de aceites esenciales del lúpulo (Nielsen & Peacock, 2012), con un consiguiente empuje a la industria lupulera de reducir sus temperaturas de secado.

Es importante además considerar el contexto en cuanto a las tendencias en la elaboración de cervezas: en los últimos años se ha dado un incremento importantísimo en la tasa de dry hop. Hasta hace unos años 1 o 2 lbs/bbl (4-8 g/L) eran tasas altas de lupulado, basta ver las recetas del libro de IPAs (Hieronymus, 2012) publicado en 2012. Con el advenimiento de las New England IPA, de 3 hasta incluso 6 lbs/bbl (12-24 g/L) son tasas que se encuentran en la industria. Otro factor importante a tener en cuenta es la tendencia a realizar tiempos de contacto más cortos (de 2-3 días) con los lúpulos durante el dry hop; potencialmente visibilizando el efecto ya que se envasa un producto dónde los azúcares generados por el efecto diastático del lúpulo han trabajado pero las levaduras no han tenido tiempo de fermentar las mismas o de reabsorber el diacetilo producido. Esta última aseveración tendrá más sentido una vez que expliquemos el fenómeno (tengan paciencia conmigo).

Dado que los enzimas, que veremos son responsables del hop creep, se desnaturalizan a altas temperaturas y la concentración encontrada en los lúpulos es pequeña, ambos factores expuestos anteriormente son los que se cree son responsables de que este fenómeno, olvidado en la academia y la industria por más de medio siglo, haya reaparecido.

¿Qué se sabía?

Un hecho poco conocido, hasta recientemente que se comenzó a hablar del hop creep, es que los lúpulos contienen enzimas diastáticas (similares a las de la malta) y que también poseen azúcares fermentecibles. Esto fue estudiado, hasta dónde sabemos, hace más de un siglo (Brown & Morris, 1893), y posteriormente confirmado  hace más de medio siglo (Janicki, Kotasthane, Parker, & Walker, 1941). A pesar de ser conocido hace más de un siglo, hasta recientemente sus implicancias (efectos secundarios de las técnicas de dry hop modernas), no habían sido abordados por la literatura científica.

El trabajo original estaba enfocado a encontrarle una explicación científica a la observación empírica de cerveceros que decía que las cervezas con dry hop en el cask, condicionan más rápido.

Vale la pena realizar un paréntesis para recordar que el estudio fue realizado en Inglaterra dónde es práctica común agregar una carga de dry hops al “cask” (nombre que se le da al barril de expendio empleado, pues se trata de Real Ale y no se utiliza un barril presurizable). Por “entrar en condición” los cerveceros entienden que se produzca una refermentación en el cask que produzca una baja carbonatación de la cerveza (típica del estilo) y que surjan efecto los agentes clarificantes agregados al momento de trasvasar la cask.

Volviendo al estudio realizado, los autores concluyeron que la “post-fermentación”, como ellos llaman a la refermentación en el cask, es causada por el poder enzimático de los lúpulos que convierten dextrinas en azúcares fermentecibles adicionales, que son consumidos por la levadura.

El trabajo de 1941 (Janicki, Kotasthane, Parker, & Walker, 1941) se limitó a confirmar los resultados anteriores, es decir la presencia de enzimas diastáticas en los lúpulos. Además, analizaron 36 muestras de lúpulos de distintos orígenes, variedades y cosechas y determinaron que no había un cambio significativo (estadísticamente) en la capacidad enzimática de los lúpulos según su país de origen, año de cosecha, y condiciones de almacenamiento. Sin embargo, si notaron una diferencia considerable (menor a la mitad) en lúpulos sin semillas (la mayoría de las muestras consistían de lúpulos con semillas).

Es hora de otro breve paréntesis para entender qué es esto de lúpulos con y sin semillas.  Aunque es cierto que algunos cultivares (variedades) modernas son infértiles, en los que no lo son, las semillas sólo se desarrollan si hay una planta masculina que pueda polinizar, por efecto del viento, a las plantas femeninas (que son las únicas en producir el cono de lúpulo que utilizamos los cerveceros). Según Ian Hornsey en su libro Brewing, que es un texto clásico en inglés sobre el tema (Hornsey, 1999), el cultivo de lúpulo masculino se detuvo en 1976 para fomentar un mercado de exportación para el Reino Unido (ya que a los cerveceros Europeos no les gustaban los lúpulos con semillas), y actualmente el contenido de semillas debe ser menor al 2% (medido en materia seca) para ser considerado “sin semilla”. Sin embargo, la British Hop Association reconoce que todavía existen lúpulos con semillas y que esto se debe a la abundancia de plantas silvestres de lúpulo masculinas en el Reino Unido.  Además, el autor Neve, del libro Hops (Neve, 1991), tiene una discusión en su libro sobre el valor de la elaboración de ambas (sin ventajas / desventajas concluyentes) e indica que en los EE. UU. un lúpulo comercialmente denominado como sin semillas puede tener hasta un 3% de contenido de semillas.

Otras razones más que pueden, al menos parcialmente, ayudar a explicar porque el hop creep pasó al olvido: la reducción/eliminación de las semillas en el cultivo y el uso de pellets en lugar de flores (todos los estudios anteriores versan sobre flores que era lo que los cerveceros usaban al momento de hacer el dry hop en el cask).

¿Qué sabemos ahora?

Ahora, nos saltemos más de 75 años de bibliografía y vamos a desmenuzar los trabajos académicos contemporáneos que versan sobre el tema. En el año 2017 el laboratorio de Thomas Shellhammer (referente mundial de la investigación académica en lúpulo) comenzó a analizar el tema, presentando resultados preliminares en el simposio internacional “International Brewers Symposium on Hop Flavor and Aroma in Beer”, culminando en dos trabajos (Kirkpatrick & Shellhammer, 2018) y (Kirkpatrick & Shellhammer, 2018a) que forman parte de la tesis de maestría de Kaylyn Kirkpatrick (Kirkpatrick, 2018).

Los trabajos desarrollados tuvieron los siguientes ejes principales:

  • Confirmar que el hop creep existe
  • Confirmar que los enzimas están presentes en el lúpulo (en sus distintos formatos: flor, y pellets)
  • Determinar qué factores influyen en los niveles enzimáticos de los lúpulos
  • Confirmar el aporte de azúcares de los lúpulos

El interés académico resulta de reportes en la industria de cerveceros que estaban teniendo problemas con cervezas con dry hop: aumento de los niveles de diacetilo post-envasado, aumento de presión en los envases, etc. Todos ellos apuntaban a que estaba ocurriendo una refermentación, no esperada, en el producto envasado.

El primer trabajo publicado recientemente sobre el tema (Kirkendall, Mitchell, & Chadwick, 2018), realizado por la cervecería artesanal Bell’s de USA,  buscó confirmar que el efecto existe y analizar distintos factores que hacen a su impacto. Para ello analizaron el efecto de realizar dry hop (a temperatura ambiente y con una tasa equivalente a 4 g/L) a escala de laboratorio sobre cerveza terminada (de su fábrica) con distintas variedades de lúpulo. Además de observar un incremento en el contenido alcohólico sobre todas las muestras a las cuales se les efectuó un dry hop y ningún incremento sobre las muestras control (sin dry hop), mostrando la existencia del fenómeno y su vinculación con el dry hop, vieron  los siguiente:

  • No todas las variedades producían el mismo incremento
  • Mientras más temprano se producía el dry hop, mayor el incremento final de ABV (aunque no se determinó si el fenómeno se debe al tiempo de contacto con el lúpulo o exclusivamente al momento de la adición)
  • El dry hopping en frío no altera el ABV final
  • Agitar el muestra diariamente aumentó el incremento de ABV, pero lo hizo de manera similar en muestras con y sin dry hop
  • Que lúpulos oxidados, al ser utilizados para dry hop, producen un incremento similar de ABV (versus lúpulos no-oxidados de la misma variedad)

Es interesante observar cómo los autores llaman al efecto “Freshening Power of Hops” (Poder Rejuvenecedor del Lúpulo), en honor a la frase usada por los autores del trabajo de 1893. Sin embargo, gracias a las exposiciones en congresos del equipo del Shellhammer, quedó el nombre con el cuál ellos ya lo habían rebautizado (y que mismo es mencionado en el trabajo de Bell’s).

En el trabajo de (Kirkpatrick & Shellhammer, 2018a), el primer experimento que abordaron, con el objetivo de confirmar la existencia del fenómeno de hop creep, fue realizar un dry hop, en la presencia y ausencia de levadura, a una cerveza commercial estéril (Coors Original Banquet) con lúpulo Cascade a razón de 10 g/L. Además, se realizaron los controles experimentales necesarios: sin dry hop, sólo con levadura adicionada, sólo con lúpulo adicionado; con el objetivo de cerciorarse que el fenómeno se debía al lúpulo adicionado y requería de levadura para evidenciarse como un cambio en el nivel de alcohol (y que no fuese por ejemplo debido a una contaminación de levaduras salvajes introducida en/con los lúpulos). Al siguiente gráfico, reproducido del trabajo, se le adicionaron anotaciones que explican los resultados obtenidos.

Fig2-paper2 (anotaciones)
Cerveza lager comercial refermentada con un dry hop de pellets Cascade a razón de 10 g/L y/o la adición de 10^6 células/ml de levadura de cerveza (a 20 ° C).

Además, del experimento anterior, también cuantificaron los niveles de enzimas diastáticas (α-amilasa, β-amilasa, amiloglucosidasa y dextrinasa límite). Por último, realizaron otros ensayos para determinar los factores que pueden influir en la refermentación producida por el dry hop. Encontraron que la tasa de dry hop, el tiempo de contacto (antes de eliminar el lúpulo “usado” del fermentador) y la temperatura,   influyen.

En (Kirkpatrick & Shellhammer, 2018) los mismos autores intentaron clasificar el poder enzimático de 30 variedades de lúpulo. A grandes rasgos encontraron lo siguiente:

  • La capacidad enzimática varió en cada variedad (incluso en la misma variedad de distintas cosechas). Los siguientes histogramas dan una idea del cuál es el poder enzimático modal de los lúpulos:

actividad-enzimatica

  • La producción de azúcares fermentecibles fue distinta según cada lúpulo. Los siguientes histogramas dan una idea de la producción modal de azúcares fermentecibles y cómo varía con uno o dos días de contacto:

perfil-dextrinas

  • La cantidad de azúcares presentes en los lúpulos también fue distinta, con ciertas cantidades más habituales que otras:

hwe

Además, los autores intentaron agrupar las variedades en clases según su poder enzimático y los perfiles de azúcares creados, pero sus resultados no son independientes del año de cosecha, y es de creer que tampoco de otros factores (procesamiento según dónde se cultivó, lugar de orígen, etc.) con lo cuál son de poco uso práctico; no son extrapolables a otro lote del lúpulo.

En la tesis de maestría (Werrie, 2018), se desarrolla un trabajo similar a los anteriores, pero es interesante observar las gráficas de HPLC de la composición de azúcares, incluidas. En ellas es posible observar de manera visual las diferencias entre muestras con y sin dry hop y en presencia y ausencia de levadura, facilitando la visualización de los resultados anteriormente expuestos.

Al cabo de un día de dry hop, vemos que aumentó considerablemente las cantidades de azúcares fermentecibles, más marcado en el dry hop de 25 g/L (línea verde):

tesis-hplc-1dia

Al cabo de 14 días de dry hop, vemos que se redujeron considerablemente las cantidades de azúcares fermentecibles y también que los enzimas rompieron las azúcares más complejas (a la derecha del segundo círculo, es decir con azúcares más complejos, es posible observar el mismo fenómeno pero a menor magnitud).

tesis-hplc-14dia

Para cerrar, una observación sobre la presencia de hop creep en la literatura académica: es interesante ver que en otros trabajos académicos (Gahr, Forster, & Opstaele, 2016) y (Cibaka, Marie-Lucie Kankolongo et al., 2017) se encontraron con el fenómeno de hop creep, evidenciado como un incremento en el alcohol, mientras estudiaban otras variables y características relacionadas al dry hop, sin poderlo explicar. Mientras que en trabajos académicos más recientes ya atribuyen el efecto al hop creep (Oladokun et al., 2017).

Consecuencias posibles

Los posibles problemas que una refermentación, no esperada, como es el caso del hop-creep, puede traer post-envasado son:

  • Generación de diacetilo: una desmejora de calidad del producto. De (Werrie, 2018) podemos ver la generación y posterior metabolización del diacetilo a distintas tasas de dry hop:

diacetilo

  • Generación de CO2, con posible riesgos de explosión de botellas o latas
  • Aumento del ABV, con posibles implicancias legales
  • Modificación del perfil de azúcares residuales, con posibles efectos organolépticos no considerados al desarrollar la receta cerveza

Mitigaciones/Soluciones

Obviamente que el filtrado estéril o la pasteurización van a resolver el problema ya que al no haber levadura activa la refermentación no puede ocurrir, aunque no van a prevenir la modificación de la “sensación en boca” (mouthfeel) generada por durante la descomposición de las dextrinas. Además, no son técnicas habituales dentro del mundo de cerveza artesanal.

Otra alternativa es asegurar la cadena de frío, pero ello es muy difícil de asegurar si no se trata de barriles.

Por ahora la técnica más habitual es realizar el dry hop más temprano en la fermentación para cerciorarse que el efecto se produzca y la levadura tenga tiempo de consumir los azúcares fermentecibles generados, previo al fraccionado.

Otras alternativas podría ser la adición del conservante metabisulfito de potasio, utilizado en la industria del vino, pero desconozco su efectividad en éste caso y también cabría analizar sus ramificaciones legales y su impacto organoléptico sobre el producto.

Referencias

  • Brown, H. T., & Morris, G. H. (1893). On Certain Functions of Hops used in the Dry-Hopping of Beer. Transactions of the Institute of Brewing, 6.
  • Cibaka, Marie-Lucie Kankolongo, Ferreira, C. S., Decourrière, L., Lorenzo-Alonso, C.-J., Bodart, E., & Collin, S. (2017). Dry Hopping with the Dual-Purpose Varieties Amarillo, Citra, Hallertau Blanc, Mosaic, and Sorachi Ace: Minor Contribution of Hop Terpenol Glucosides to Beer Flavors. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 75, 122–129.
  • Gahr, A., Forster, A., & Opstaele, V. (2016). Reproducibility Trials in a Research Brewery and Effects on the Evaluation of Hop Substances in Beer.-Part 1: Reproducibility in fresh beers. BrewingScience, 69, 103–111.
  • Hieronymus, S. (2012). For the love of hops : the practical guide to aroma, bitterness, and the culture of hops. Boulder, Colorado: Brewers Publications, A Division Of The Brewers Association.
  • Hornsey, I. (1999). Brewing. Cambridge: Royal Society Of Chemistry.
  • Janicki, J., Kotasthane, W. V., Parker, A., & Walker, T. K. (1941). THE DIASTATIC ACTIVITY OF HOPS, TOGETHER WITH A NOTE ON MALTASE IN HOPS. Journal of the Institute of Brewing, 47(1), 24–36. https://doi.org/10.1002/j.2050-0416.1941.tb06070.x
  • Kirkendall, J. A., Mitchell, C. A., & Chadwick, L. R. (2018). The Freshening Power of Centennial Hops. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 76(3), 178–184. https://doi.org/10.1080/03610470.2018.1469081
  • Kirkpatrick, K. R. (2018). Investigating Hop Enzymes (Master of Science in Food Science and Technology). Retrieved from https://ir.library.oregonstate.edu/concern/graduate_thesis_or_dissertations/41687p49q
  • Kirkpatrick, K. R., & Shellhammer, T. H. (2018a). A Cultivar-Based Screening of Hops for Dextrin Degrading Enzymatic Potential. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 76(4), 247–256. https://doi.org/10.1080/03610470.2018.1546091
  • Kirkpatrick, K. R., & Shellhammer, T. H. (2018b). Evidence of Dextrin Hydrolyzing Enzymes in Cascade Hops (Humulus lupulus). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(34), 9121–9126. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b03563
  • Neve, R. A. (1991). Hops. Springer.
  • Oladokun, O., James, S., Cowley, T., Smart, K., Hort, J., & Cook, D. (2017). Dry-Hopping: the Effects of Temperature and Hop Variety on the Bittering Profiles and Properties of Resultant Beers. BrewingScience, 70(11), 187–196.
  • Werrie, P.-Y. (2018). Study of hop enzymatic activity during dry-hopping and its impact on yeast physiology and on the beer aroma profile: A sugar story (Master Thesis). Retrieved from http://hdl.handle.net/2268.2/5078

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