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Producción de Cerveza
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
TEMA II -CERVEZA-Elaboración Industrial. Parte 2ª.
1.-FILTRACIÓN:
Paila de Filtración.- Habiendo ya disuelto las materias solubles por el cocimiento es necesario
separar el mosto de la parte insoluble llamada orujo, bagazo o afrecho. La operación se realiza
en dos fases primero el flujo del mosto y luego la operación de lavado del extracto que contiene
el orujo. El mosto y el agua de lavado deben ser claros pues si se aporta durante la operación
demasiadas sustancias mal disueltas, la clarificación de la cerveza será demasiado difícil. La
calidad de la cerveza puede ser también alterada por un lavado de orujo con agua alcalina
pues los polifenoles y sustancias amargas de la cáscara de la malta se disuelven muy
fácilmente en agua alcalina aún más si se tiene en cuenta que el lavado se hace en agua a una
temperatura de 76-78ºC. El agua para el lavado de los afrechos debe tener una alcalinidad total
menor de 50ppm CaCO3. Cabe destacar, además, que es muy importante no excederse de
78ºC pues se corre el riesgo de disolver almidón presente aún en el orujo, lo que acarrearía
problemas de turbiedad y fermentación posteriores.
Por estos motivos es que el lavado se debe efectuar con la menor cantidad de agua y lo más
rápido posible. Se recomienda no utilizar para este propósito más de 4hL de agua por cada
100kg de materias primas. Los afrechos se lavan hasta que las últimas gotas de lavado tengan
entre 0.5 y 1ºP.
Existen dos tipos de equipos donde pueden realizarse la filtración y, posteriormente, el lavado
del orujo:
Cuba filtro o Paila de filtración: Difiere de las ollas anteriores en que no tiene sistema de
calefacción y además cuenta con un falso fondo perforado a través del cual a manera de
colador son retenidos los sólidos dejando pasar solamente el líquido filtrado (mosto). Aquí
se usan las cáscaras de la malta como lecho filtrante.
La variación de concentración del orujo no incide directamente en el volumen de la cuba,
pudiendo ser el espesor de 25 a 50cm. Como desventaja, se tiene que la proporción de
adjunto admisible es de 25%.
Otra ventaja es la menor mano de obra, aunque el tiempo de filtración es mayor.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
FIGURA 7- Olla de filtración: 1. Piso; 2. Volante para la compuerta de salida de afrechos; 3. Ventana de observación; 4. Lámpara; 5. Llegada de agua para lavado de afrechos; 6. Chimenea; 7. Compuerta de la chimenea (Damper); 8. Llegada de la masa; 9. Accesorio para distribuir uniformemente la masa en toda la superficie de la Olla; 10. Molinete (dispositivo para lavado de afrechos); 11. Eje transversal del dispositivo para las cuchillas; 12. Eje vertical; 13. Cuchillas en posición de corte; 14. Cuchillas en posición para empujar afrechos hacia la compuerta; 15. Falso fondo; 16. Fondo verdadero; 17. Dispositivo para girar las cuchillas; 18.Tubo colector (pfaff); 19. Válvula de salida del mosto; 20. Grant; 21. Salida de mosto hacia olla de cocción; 22. Salida de mosto hacia tanque auxiliar; 23. Instalación para devolver mosto turbio; 24. Tubo de salida de mosto del fondo verdadero; 25. Reductor y motor para las dos velocidades de las cuchillas; 26. Aislamiento; 27. Sinfín para sacar afrechos hacia la tolva; 28. Dispositivo hidráulico para subir y bajar cuchillas; 29. Compuerta para sacar afrechos.
En la figura 7 se observan las principales partes de la Olla de Filtración convencional. También
tiene: Termógrafo; entrada de agua caliente y fría; tubos de nivel para controlar la velocidad de
filtración.
El falso fondo está formado por varios segmentos removibles, construidos en láminas de
bronce o de acero inoxidable que tiene ranuras cuyo ancho varía entre y 0.5 y 0.7mm. Las
secciones descansan permanentemente sobre el fondo verdadero por medio de topes o
soportes, espaciados 20-40cm dejando un espacio de 1 a 1.5pulg entre el falso fondo y el
fondo verdadero.
Las cuchillas pueden tener varias formas. Están provistas de aletas laterales inclinadas hacia
adelante 5% con las cuales los afrechos son levantados ligeramente cuando se cortan. En esta
forma se produce el aflojamiento al pasar las cuchillas. Cuando están colocadas en una
posición paralela a la periferia de la Olla, están la posición de corte. Cuando se giran en una
posición paralela al radio, empujan los afrechos hacia la compuerta de salida.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
El cuello de ganso se eleva hasta la altura del falso fondo con el fin de evitar la liberación de los
gases que obstruyen la filtración.
El grant es un recipiente intermedio entre la olla de filtración y la olla de cocción del mosto que
sirve para controlar la operación de filtración. Este tiene tres salidas:
A la bomba para devolver turbio.
A la olla de cocción de mosto o al tanque auxiliar.
Al desagüe.
La instalación para devolver mosto turbio, consiste en una bomba cuya succión comunica con
el grant. La bomba descarga el mosto turbio por la parte superior de la olla de filtración.
Se pueden utilizar el molinete o anillos concéntricos para el riego de los afrechos.
Este tipo de olla también cuenta con un dispositivo para el control de la velocidad de filtración,
el cual permite observar la resistencia del medio filtrante al flujo del mosto.
Para sacar los afrechos de la olla de filtración, se suben las cuchillas hasta su máxima altura,
se orientan de tal manera que queden paralelas al eje transversal y se hace girar el eje central
a su máxima velocidad; se abre un poco el alivio de la presión hidráulica para que vayan
bajando lentamente las cuchillas a medida que van girando, produciendo el arrastre de
afrechos a las compuertas de descarga; éstas normalmente conducen a una tolva pequeña
donde son tomados los afrechos por un transportador sin fin para llevarlos hasta la tolva de
almacenamiento de afrechos. Este es el sistema más sencillo, pero hay otros empleados en
diferentes lugares.
Algunas cervecerías tienen instalados secadores de afrechos, para bajar la humedad hasta
aproximadamente 8 a 10%. Si los afrechos no se secan, deben ser sacados de la cervecería lo
más pronto posible pues contienen extracto fermentable, proteínas y se descomponen
fácilmente, produciendo olores desagradables. Los afrechos se utilizan, ya sean secos o
húmedos, como alimento para animales.
Filtro Prensa: Se puede filtrar un mosto más denso, con una filtración más rápida y una
proporción de adjuntos mayor del 75%.
Si para la filtración del mosto se utiliza un filtro prensa en lugar de una cuba filtro, se puede
moler más fino en la primera etapa, pues en el filtro prensa el espesor de la capa filtrante
de orujo o afrecho es mucho más delgado. Como desventajas el mosto es menos brillante,
hay mayor cantidad de ácidos grasos insaturados, y el trabajo es más exigente (menor
flexibilidad).
1- EBULLICIÓN DEL MOSTO:
En esta etapa el mosto se calienta a ebullición en presencia del lúpulo. Con ello se consigue:
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- Esterilización del mosto, debido a las elevadas temperaturas. La eliminación de esporas se
produce solo en aquellos sistemas en que se alcanzan mayores temperaturas; no a 100ºC.
- Extracción e isomerización de sustancias amargas del lúpulo, que le darán sus clásicos sabor
y aroma a la cerveza.
- Parte del agua presente se evapora, consiguiendo así la densidad adecuada para el mosto.
- Las proteínas coloidales no estables al calor coagulan y precipitan, debido a la formación de
compuestos proteínicos con los taninos de la malta y el lúpulo.
Es importante en esta etapa la inactivación de las enzimas, con objeto de evitar que continúe el
desdoblamiento de proteínas y almidón durante la posterior fermentación. Si dichas enzimas no
fuesen inactivadas por el calor, el resultado final sería una cerveza seca y sin cuerpo.
Los hidratos de carbono y las proteínas de bajo peso molecular no se ven afectados durante el
proceso de cocción. Como veíamos más arriba, las proteínas de más alto peso molecular sí se
ven afectadas, y precipitan. Se producen dos tipos de precipitados:
- Precipitado en caliente (Hot trub), que se produce en forma de copos durante la ebullición.
- Precipitado en frío (Cold trub), que aparece cuando el mosto se enfría.
Sistemas de Ebullición:
Paila de Ebullición.- Este es el sistema tradicional de cocción en calderas u ollas abiertas
(Ver figura 8). El filtrado que sale de la Olla de Filtración es recolectado en este equipo en
el cual será sometido a un proceso de vigorosa ebullición. Como se vio, aquí se agrega el
lúpulo. El mosto se mantiene a temperatura de ebullición (100ºC) durante 1.5-2h. En
algunas cervecerías se utilizan ollas que trabajan bajo presión, alcanzando temperaturas
de 105ºC.
Durante el proceso se origina una fuerte turbulencia del mosto mediante una corriente de
gas caliente procedente del fondo de la paila. Las proteínas son arrastradas por estas
corrientes formando conglomerados que precipitan posteriormente. Al iniciarse la ebullición
el pH es de 5.4-5.5; descendiendo en el transcurso de la misma hasta 5.1-5.2.
Las pailas de cocción del mosto están calentadas de forma indirecta por vapor; ya sea por
medio de encamisado del tanque, o por serpentines interiores. También puede utilizarse
agua caliente en lugar de vapor.
La evaporación de agua suele ser de un 5-10%/h; lo que supone que en un periodo de 1.5-
2h, se produce una concentración del mosto de15% aproximadamente.
Se puede recuperar el calor de los vapores calientes que escapan haciéndolos pasar por
intercambiadores de calor.
Estas ollas se hacen de cobre, acero común y acero inoxidable. La capacidad y el diseño
de la olla debe ser tal que permita una ebullición turbulenta con mucho movimiento. Se
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requiere como mínimo un 25% de volumen libre para ese objetivo. Sobre el diseño,
influyen dos factores básicos: La forma de la olla y la calefacción (debe estar calculada
para conseguir una evaporación del 5-10%/hora).
En la figura 8 se ven las principales partes de la olla de cocción del mosto.
FIGURA 8- Olla de Cocción: 1. Separador de afrechos de lúpulo; 2. Tubería de mosto hacia el Whirpool (tanque de sedimentación); 3. Válvula de descargue directo de condensador; 4. Trampa para condensados; 5. Piso; 6. Volante de la válvula de salida de la Olla; 6A. Salida de condensado de la chimenea; 7. Llegada de agua caliente; 8. Nivel; 9. Chimenea; 10. Bajante para azúcar; 10A.Termógrafo; 11. Puerta de inspección; 12. Serpentines; 13. Volantes de las válvulas de entrada de vapor a serpentines; 14. Llegada del mosto de la olla de filtración; 15. Tanque auxiliar de filtración del mosto; 15A. Instalación para bombeo del mosto desde el tanque auxiliar a la olla de cocción; 16. Aislamiento; 17. Agitador; 18. Motor y reductor para el agitador; 19. Soporte de la Olla.
Ebullición del mosto a altas temperaturas.- La figura 9 muestra un diseño de la sala de
ebullición del mosto. El funcionamiento de la planta es como sigue:
El mosto y el lúpulo pasan al tanque (1). El lúpulo es dosificado de manera continua en la
cantidad fijada en la corriente de mosto entrante. Si se desea, también se pueden dosificar
aromatizantes de lúpulo en el segundo depósito de expansión (9) y en el cocedor final de
mosto (5).
La bomba centrífuga (2) que impulsa el mosto hacia los calentadores (3), (4) y (5) aumenta
la presión de éste hasta 6bar, con el objeto de permitir su calentamiento a altas
temperaturas sin que hierva.
El mosto lupulado es calentado sucesivamente en los intercambiadores de calor espirales
(3) (4) (5), pasando de 75ºC a 95ºC en (3); de 95ºC a 115ºC en (4); y de 115ºC a 140ºC en
(5).
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El fluido calefactor de las dos primeras unidades (3) y (4) es vapor secundario procedente
de los tanques de expansión (7) y (9), producido por la expansión del mosto, que hierve en
esos tanques al pasar en dos etapas de una presión de 6bar a la atmosférica, como se
verá luego.
El uso de este vapor secundario para el precalentamiento del mosto entrante de 75ºC a
115ºC (en dos etapas) representa un gran ahorro de energía. De esta manera, solo es
necesario el uso de vapor para el calentamiento final del mosto desde 115ºC a 140ºC en
(5), ahorrándose así 2/3 del total del vapor que en realidad se necesitaría en caso de cocer
el mosto en una paila tradicional.
En los cambiadores espirales se produce la condensación de esos vapores secundarios
que se descargan por abajo.
La salida de los vapores secundarios en forma de condensados elimina los problemas de
emisión de vapores más o menos olorosos típicos de una cocción tradicional, cuando éstos
son enviados directamente a la atmósfera.
Una vez alcanzada la temperatura de 140ºC el mosto es conducido a una sección tubular
(6) dimensionada, de forma tal que el mosto permanezca en ella 5min. En estas
condiciones de tiempo (5min), temperatura (140ºC) y presión (6bar) se producen todas las
típicas transformaciones (transferencia de sustancias amargas del lúpulo, precipitación
proteínica). Es muy importante resaltar que, como el tratamiento térmico es muy efectivo,
se puede reducir apreciablemente la dosis de lúpulo en comparación con el sistema de
caldera abierta.
Desde el tubo de retención (holding) (6) el mosto pasa al primer depósito de expansión (7),
donde se mantiene una sobrepresión de 1bar. La entrada del mosto a este tanque supone
una caída rápida de presión y temperatura (120ºC), con una evaporación productora de
gases que pasan al intercambiador espiral (4) para precalentar el mosto entrante en la
forma ya descripta.
El mismo proceso se repite en el segundo tanque de expansión (9), esta vez a presión
atmosférica, con lo que el mosto bajará su temperatura a 100ºC. Los gases que escapan
pasan a (3) para precalentar el mosto entrante. Una bomba (10) toma el mosto ya cocido
para ser filtrado y enfriado en la forma tradicional.
Ventajas de este sistema:
Instalación compacta. El espacio ocupado por una planta de este tipo es inferior al
sistema tradicional, disminuyendo el costo de construcción en una nueva cervecería, o
permitiendo una mejor adaptación en una ya existente.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
Sistema cerrado y continuo. Esto permite evitar la aireación del mosto, producir una
inmediata precipitación de las proteínas y un enfriamiento rápido; factores que se
traducen en un color ligero y una estabilidad del aroma en la cerveza.
Reducción del consumo de energía, como ya se mencionó.
Posibilidad de reducir en un 10% la adición de lúpulo y seguir consiguiendo el mismo
resultado que en un sistema tradicional.
Reducción drástica de los vapores expulsados a la atmósfera.
El ahorro de energía puede ilustrarse mediante el siguiente ejemplo práctico:
Supongamos una cervecería que produce 500000hL/año. En una ebullición de mosto
tradicional se requieren 16-18kg de vapor por cada hL producido; mientras que con el
sistema de altas temperaturas, esa cantidad se reduce a 6kg/hL.
Esto supondría un ahorro de:
500000hLaño
×(18−6 ) kg .vaporhL
=6000000 kg . vaporaño
FIGURA 9- Sala de cocción del mosto: 1. Tanque de alimentación; 2. Bomba de impulsión del mosto; 3. Precalentador de la primera etapa; 4. Precalentador de la segunda etapa; 5. Calentador final; 6. Tubo de retención (holding); 7. Primer depósito de expansión; 8. Bomba; 9. Segundo depósito de expansión; 10. Bomba.
Protocolos de producción con el sistema tradicional
Los tiempos de proceso cocimientos deben coordinarse de tal manera que coincidan con la
mayor exactitud los contenidos de la masa de arroz y la masa de malta que se encuentran en
equipos diferentes. El siguiente es un típico modelo de procedimiento:
Olla de Mezclas: Temperatura inicial de 35ºC durante 15 minutos, luego de lo cual se eleva a
50ºC dejándola en reposo hasta cuando la masa de crudos hierva, para luego mezclarlas.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
Olla de Crudos: Se inicia a temperatura ambiente y se eleva gradualmente a 68ºC dejándola
descansar a dicha temperatura durante 20 minutos. Luego se sube gradualmente hasta
ebullición dejándola hervir durante 25 minutos al cabo de los cuales se bombea su contenido
hacia la Olla de Mezclas, que se encontraba en reposo, logrando así subir la temperatura de la
masa mezclada de 50ºC hasta 65ºC.
Olla de Mezclas: Después de un descanso de 40 minutos a 65ºC se procede a elevar
nuevamente la temperatura para llevarla a 72ºC dejándola descansar allí durante 15-30
minutos para, finalmente, llevarla a 76ºC. Luego de un pequeño descanso final de unos cinco
minutos se bombeará su contenido a la Olla de Filtración.
Todos estos movimientos de tiempos y temperaturas deben quedar rigurosamente registrados
en gráficas para constatación posterior de la exactitud del manejo de los protocolos de
elaboración.
En la Olla de Crudos, además de la cantidad calculada de triturado de arroz, es necesario
adicionarle un pequeño porcentaje de harinas de malta para lograr que las enzimas de esta
última realicen la transformación de los almidones del arroz que como ya se dijo carece de
enzimas propias por no haber sido malteado. Se calcula entre 10-20% de harinas de malta con
relación al peso de los crudos.
Para la disolución de las materias primas tanto en Crudos como en Mezclas debemos tener
presente el factor de dilución óptimo para la obtención de un grado de concentración adecuado
en el mosto. Lo recomendable de acuerdo a la experiencia es utilizar 3,8hL de agua tratada por
cada 100kg de materias primas. Si se hace así, se obtiene un mosto de 16% de concentración
en peso de sustancias extraídas (grados Plato) después de la primera filtración.
Para el cálculo del tamaño de la cochada se deben tener en cuenta los siguientes indicadores:
100kg de malta molida tienen un volumen de 0,7hL a lo cual se le adiciona un 10% de
seguridad para cobijar el incremento de volumen por calentamiento y el espacio necesario para
la agitación de la masa.
El tiempo que dura la Olla de Mezclas a 72ºC se denomina "descanso de sacarificación" y
corresponde a las condiciones requeridas para lograr la conversión de todos los almidones de
las materias primas en maltosa y otros compuestos de bajo peso molecular. Este descanso es
clave para el grado alcohólico que tendremos al final ya que la cantidad de alcohol en la
cerveza dependerá de la cantidad relativa entre maltosa y dextrinas en el mosto que sale de la
Olla de Mezclas. Más maltosa que dextrinas conducirá a una fermentación alta mientras que
más dextrinas que maltosa nos dará al final una cerveza de baja fermentación y en
consecuencia con bajo contenido alcohólico.
Antes de bombear el contenido de la Olla de Mezclas a Filtración es necesario hacer una
prueba sencilla de laboratorio para garantizar que todo el almidón de las materias primas ha
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sido convertido a maltosa y dextrinas. La prueba la hace el jefe cervecero o el operario de
producción y consiste en echar en una taza de cerámica blanca unas gotas del extracto que
estamos cocinando y encima unas gotas de yodo analítico. Si la coloración se torna oscura o
negra es indicativo de que aún tenemos almidones presentes en la masa y será necesario
prolongar el descanso o tomar algunos correctivos aconsejables.
2- TAMIZADO:
Se realiza para eliminar el lúpulo gastado y tiene lugar en el tamiz (5) de la figura 10. Cuando
se usan extracto de lúpulo o pellets, que no dejan residuos, se omite esta operación.
3- CENTRIFUGACIÓN:
Aunque ya se tiene un mosto bastante limpio, durante la cocción en la Olla (4) de la figura 10
precipitan las proteínas sensibles al calor. Para eliminarlas, el mosto es centrifugado en la
centrífuga (6). De esta forma se extrae lo que se conoce como turbio caliente. Es necesario
separarlo del mosto por las siguientes razones:
Se retiran residuos que puedan tapar el enfriador o causar incrustaciones que le restarían
eficiencia.
Si se fermenta el mosto sin ser previamente sometido a sedimentación, afecta
adversamente el sabor: amargo áspero, aroma y sabor extraño.
El mosto con turbio caliente da lugar a fermentaciones anormales. Se causa degeneración
en la levadura.
Si no se retira el turbio caliente, resultan cervezas con mayor color, ya que el turbio
contiene sustancias colorantes.
Esta operación puede realizarse, también, en tanques de sedimentación (Whirpool). Los
mismos permiten:
Almacenamiento del mosto, mientras se efectúa el enfriamiento.
Sedimentación del turbio caliente, el cual debe separarse del mosto antes de que llegue
éste a fermentación, pues, como se mencionó anteriormente, influye adversamente sobre
la calidad del mismo, y especialmente sobre la levadura y la fermentación.
El mosto se introduce a estos tanques cilíndricos con fondo plano, a aproximadamente 1/3 de
la altura del tanque por una boquilla que tiene orientación tangencial con relación al cuerpo del
mismo. Al entrar el mosto, se forma un remolino y al terminar el bombeo la velocidad disminuye
y el "turbio" se deposita en el fondo del tanque hacia el centro (por acción de la fuerza
centrípeta), formando un cúmulo de sedimento. Se deja un tiempo de reposo y luego el mosto
se envía a enfriadores; como la salida del mosto se encuentra cerca de la periferia del tanque,
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el mosto saldrá claro y al final quedará el sedimento en el fondo del tanque. Este tiene un ligero
declive hacia la salida, y si se logra un cúmulo compacto, las pérdidas del mosto son mínimas.
4- ENFRIAMIENTO:
Por último, se procede al enfriamiento del mosto en un intercambiador de placas (7) o tubular,
en contracorriente con agua de la red en una primera sección, y por último en contracorriente
con agua helada (1-2ºC) en la segunda sección.
Se usan para esto enfriadores paraflow, que son equipos que constan de placas hechas en
acero inoxidable colocadas dentro de una cabeza fija y una móvil. Por medio de la cabeza
móvil y un tornillo se aprietan las placas contra la cabeza fija, formando así un paquete
seguido. Todas las placas tienen sus empaques. La cabeza móvil puede retirada de las placas
y así el aparato puede someterse a cepillado.
El mosto fluye entre cada tercer par de placas en forma intercalada con el medio refrigerante
(agua a temperatura ambiente que circula aproximadamente por el 65% de las placas y
salmuera a 18% en masa; o propilenglicol por el 35% de las placas). Las placas tienen
empaquetaduras de caucho que les sirven como cierre hermético entre ellas; por estos
empaques se impide la entrada de refrigerante a un par de placas y permitir el paso de mosto o
viceversa.
Aquí se busca disminuir la temperatura del mosto para agregar la levadura e iniciar la
fermentación. Generalmente el mosto se enfría hasta 6-10ºC en cerveza tipo Lager y hasta 10-
14ºC en cervezas tipo Ale.
No es conveniente enfriar demasiado el mosto porque a temperatura muy baja se inhibe el
trabajo de la levadura. Igualmente, la levadura se inactiva por encima de 40ºC.
La levadura necesita de oxígeno al comenzar la fermentación, para multiplicarse, entonces hay
necesidad de introducir aire al mosto; éste debe ser esterilizado. La inyección de aire al mosto
se efectúa durante el enfriamiento y la inyección de aire debe hacerse en tal forma que entre
siguiendo la dirección del flujo del mosto.
5- FILTRACIÓN:
Durante el enfriamiento aparece un precipitado de proteínas conocido como turbio frío, y que
también es separado por filtración.
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FIGURA 10- Línea de producción del mosto: 1. Olla de Mezclas (empaste); 2. Olla de Crudos (cocción); 3. Olla de filtración; 4. Olla de Cocción; 5. Tamiz de lúpulo; 6. Centrífuga; 7. Enfriador de mosto.
A-FERMENTACIÓN y MADURACIÓN:
En la figura 11 se describe el proceso de fermentación y maduración. En el primer depósito (1) el
mosto contenido comienza su fermentación gracias a la acción de las levaduras añadidas. Como
ya dijimos, las levaduras usan azúcares del mosto en su crecimiento y multiplicación, dando como
resultado la formación de alcohol y anhídrido carbónico. Mientras existe oxígeno en el mosto, la
levadura crece y se multiplica. Cuando se acaba el oxígeno es cuando comienza la producción de
alcohol y dióxido de carbono, es decir, la fermentación. Al final de ésta, se tendrá la cerveza.
Como se explicó anteriormente, existen levaduras de superficie, de mayor utilización en Inglaterra;
y levaduras de fondo, que son las más usadas en Europa continental (Alemania, Austria,
Checoslovaquia, etc.), las cuales sedimentan al fondo de la tina después de haber efectuado la
fermentación del mosto. En las cervecerías nacionales se emplea este tipo de fermentación.
El procedimiento es el siguiente: Se agrega al mosto frío un millón de células de levadura por ml
por cada grado plato del mosto El cálculo se realiza teniendo en cuenta el volumen de mosto que
va contener la tina de fermentación. Dicha cantidad de levadura se diluye en mosto y, luego, se
inyecta a la línea de mosto frío durante el enfriamiento.
Las levaduras utilizadas deben proceder del cultivo de una cepa pura para garantizar la calidad y
uniformidad del producto final de su metabolismo, que es el alcohol etílico. Además, por norma de
seguridad, la levadura debe desecharse después de 5 o 6 generaciones o reutilizaciones; o en
caso de que se detecte algún tipo de contaminación microbiológica o degeneración morfológica
(mutaciones).
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
Durante la fermentación la temperatura debe controlarse permanentemente para mantenerla entre
los 6ºC iniciales y un máximo de 12ºC. En épocas pretéritas, la fermentación tenía una duración
de unos 8 días; pero, por razones de productividad y rentabilidad, los procesos han venido
acelerándose y hoy, por lo general, la fermentación del mosto oscila entre 3 y 5 días. Un régimen
de temperaturas 7/9ºC conduce a fermentaciones de 7 días; pero si se desea una producción en
solo 3 - 5 días, será necesario fermentar con un régimen térmico de 10/12ºC. Alguna influencia
tendrá también la concentración del mosto y la clase de levadura utilizada. Fermentaciones a
menores temperaturas, en todo caso, producirán cervezas de mejor sabor y calidad.
Una vez que se inicia la fermentación, se aprecian como cambios notorios: el descenso del
extracto (atenuación del mosto), la producción de gas carbónico y el desprendimiento de calor.
Durante la fermentación se controla el descenso de la densidad regulando la temperatura con
atemperadores (serpentines o chaquetas), por los cuales circula agua fría, salmuera o agua
glicolada a temperaturas que oscilan entre 1 a 2ºC, para el caso del agua; y de -5 a -10ºC, para el
caso de la salmuera o el agua glicolada (20-30%; ya sea como solución de alcohol o propilen-
glicol).
El avance de la fermentación no debe ser tan rápido y se recomienda que la disminución diaria
máxima de la concentración del mosto sea de 1,5%. Se dará por terminada la fermentación
cuando esta disminución sea de 0,15% a 0,20% en 24 horas. En este caso deja de generarse
calor y la temperatura del contenido del tanque baja a menos de 5ºC.
Para recolectar el gas carbónico que se desprende de la fermentación, comúnmente el tanque
está conectado por la parte superior con dos tuberías; una que va a la intemperie y la otra que va
a la planta de purificación de gas carbónico. En la planta de gas carbónico, éste es purificado y
licuado con el fin de inyectarlo posteriormente a la cerveza.
Regulando el caudal del fluido refrigerante en los atemperadores, se fija la temperatura máxima de
fermentación. Cuando se alcanza el extracto límite (o sea, hasta donde se lo va a dejar fermentar;
o si se deja extracto fermentable para hacer una segunda fermentación en maduración) se abre el
frío para disminuir la temperatura de la cerveza y para que la levadura sedimente. Aquí es cuando
se consigue enfriar la cerveza hasta 5ºC; entonces se suspende el envió de gas carbónico a la
planta de purificación. Luego se abre la válvula que comunica el tanque con la atmósfera. Se deja
entre 24 y 48 horas después de haber abierto atemperadores para que sedimente.
El CO2 es utilizado en la industria de la bebida para la carbonatación y en el envasado, así como
para servir el producto. En los últimos años, se ha estado más atento a la importancia de la
calidad del CO2 y sus efectos sobre los productos. La Sociedad Internacional de Tecnólogos de
Bebidas (ISBT, según sus siglas en inglés) publica guías de calidad para el CO2 utilizado en la
industria de bebidas, para que sirvan de protección contra contaminantes que podrían arrojar
defectos sensoriales en la bebida. Una contaminación podría afectar la apariencia de la espuma
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de la cerveza. También se controlan los contaminantes mediante reglamentos para prevenir
contra efectos negativos fisiológicos.
Recuperación de CO2. El CO2 generado en la fermentación se contiene gran cantidad de
impurezas nocivas, por lo que debe ser sometido a un proceso de limpieza.
El procedimiento de limpieza del CO2 comienza con un lavado del gas procedente de los tanques
de fermentación. Este lavado se realiza mediante el contacto del gas impuro con agua, la cual
retira los alcoholes y ésteres contenidos en el gas, llevándose a cabo una operación de absorción.
El gas parcialmente limpio entra en contacto con permanganato de potasio (KMNO4) para extraer
impurezas que aún continúan en el gas. Luego, pasa por unos filtros de carbón activado para
retirar los aromas de la fermentación y, por último, el gas limpio se comprime, se seca en una torre
de alúmina y se condensa con amoníaco para ser almacenado. El gas carbónico sale de la planta
con un 99.9% de pureza.
En cuanto a la cerveza que ya sedimentó en los fermentadores, es dirigida a una centrífuga (2)
(Figura 11), donde se elimina gran parte de la levadura. A la cantidad de levadura obtenida en
cada fermentación se le denomina cosecha de levadura, lo normal es obtener 4 veces la cantidad
de levadura agregada. No se debe eliminar toda, ya que se deben dejar algunas para que tenga
lugar la fermentación secundaria.
La cerveza “verde” que sale de la centrífuga tiene todavía un sabor basto (poco refinado) por falta
de maduración, y contiene aún azúcares que fermentan durante el periodo de maduración.
Si la levadura va a ser utilizada para posteriores cocimientos, se envía a las tinas para levaduras
que están en una cava especial. Si la levadura no se va a seguir utilizando, se envía a un tanque
desde donde se lleva al secador de levadura. Esta es utilizada en alimentos concentrados para
animales.
El secado de la levadura residual se puede realizar de dos formas:
Se almacena la levadura contenida en la cerveza residual proveniente de los tanques de
fermentación y maduración. Luego se deposita en un rodillo que moja su superficie y,
finalmente, entra en contacto con vapor de agua. Así, todo el líquido es evaporado y la
levadura forma una capa escamosa sobre el rodillo.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
El residuo de cerveza y levadura es conducido a un filtro prensa, en donde se retira el líquido
y sale la levadura en forma de torta. Esta es sometida a una temperatura de 80ºC (promedio),
de modo que la levadura muera y quede solamente una torta compacta y rica en proteínas.
La levadura tiene numerosas enzimas que producen compuestos de diversa índole, los cuales
contribuyen al sabor, aroma y al cuerpo de la cerveza, aunque la cantidad en que están presentes
estos compuestos es muy pequeña comparada con los subproductos principales que son el
alcohol etílico y el gas carbónico.
Entre los compuestos que se encuentran presentes en la cerveza están:
Alcoholes: Propílico, isopropílico, butílico, isobutílico, amílico, isoamílico, etc. A este grupo de
alcoholes entre los cuales los dos últimos se encuentran en mayor cantidad, se les llama
aceites fusel y contribuyen al gusto y al aroma de la cerveza. Se les atribuye la causa de lo
que popularmente se le denomina "guayabo". La cerveza también tiene polialcoholes como la
glicerina y glicoles.
Entre los ácidos: acético, propiónico, butílico, capróico, láctico, succínico, pirúvico, etc. Se
encuentran solos y formando ésteres con los alcoholes. Constituyen la acidez de la cerveza
(fija y volátil).
Aldehídos: acetaldehido.
Cetonas: acetona, diacetilo.
Ésteres: acetato de etilo, acetato de amilo, caproato de etilo, etc.
Varios: SO2, H2S, mercaptanos, compuestos volátiles de azufre, dimetil sulfuro. A los
compuestos de azufre se debe el sabor "verde" o "joven" que tiene la cerveza recién
fermentada. Para eliminar este sabor es que debe ser madurada.
A mayor temperatura, se tiene mayor cantidad de subproductos, es decir, cervezas más
aromáticas y con menos cuerpo.
Los siguientes son los cambios que presenta el mosto durante la fermentación:
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
Atenuación: Durante la fermentación, el azúcar, (que tiene una densidad mayor que la del
agua), se transforma en alcohol (que tiene una densidad menor que el agua) y CO2 (que
escapa como gas). Es decir, hay una caída de la densidad durante esta etapa.
Caída del pH: el mosto tiene un pH de 5.0-5.2 y cae en la fermentación a 4.0-4.3. Esto sucede
por diferentes razones, como la producción de ácidos orgánicos (acético y láctico), formación
de sustancias inorgánicas ácidas y ácidos inorgánicos, remoción de sustancias buffer. Debido
al descenso del pH, se produce la coagulación de algunas proteínas, ya que se cubren
muchos puntos isoeléctricos. El CO2 tiene una ligera influencia.
Equipos de fermentación:
Tanques de fermentación.- En las cervecerías tradicionales, la fermentación se realiza en
cuartos fríos o cavas en las cuales se encuentran instalados los tanques de fermentación.
Las cavas deben estar ubicadas convenientemente en el bloque de cocinas y enfriamiento del
mosto. Las paredes, piso y techo deben estar completamente aislados. Los pisos deben ser
lisos y resistentes a los ácidos, deben tener pendiente hacia los desagües y éstos deben ser
suficientes. Su enfriamiento se lleva a cabo por serpentines (salmuera o NH3). Debe contar
con un extractor de CO2, que debe estar cerca al piso; y con instalaciones de agua y aire.
En cuanto a los tanques, los hay de acero corriente con recubrimientos, que presentan el
inconveniente de que es necesario cambiar los recubrimientos periódicamente y su aplicación
es muy difícil. También existen de acero inoxidable los cuales son muy resistentes al ataque
de ácidos y álcalis. Pueden ser de gran tamaño aunque son más costosos. Los tanques de
aluminio eran utilizados hace algún tiempo y se recubrían con laca, pero son poco resistentes.
Los de concreto tienen un recubrimiento de ebonita y requieren mucha destreza en su
aplicación.
Unitanques.- Muy empleados en las cervecerías modernas, en los cuales se lleva a cabo la
fermentación y la maduración en el mismo lugar. Son tanques cilíndrico-cónicos en los cuales
la cerveza que entra a fermentación se ubica en la parte superior mientras la cerveza más
antigua o madurada se va succionando por la parte inferior. No requieren de cavas, su
enfriamiento se realiza en la parte superior por una camisa; generándose corrientes de fluido
hacia abajo en los lados y hacia arriba en el centro. Esto hace que la levadura se sedimente
y se desaloje completamente. Los unitanques se encuentran aislados con poliuretano de
4pulg de espesor.
Ventajas de su utilización:
- Menor tiempo en el proceso.
- Condiciones biológicas mejores.
- Menor oxidación.
- Menor inversión inicial.
- Rápida construcción.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
- Grandes ahorros de espacio, mantenimiento locativo y dinero en requerimientos de
refrigeración por unidad de producción.
Desventajas:
- Requiere de una cepa de levadura muy floculante que permita su rápida sedimentación y
remoción.
- La parte cónica del tanque debe tener un ángulo adecuado, de lo contrario causará
problemas en la recolección de la levadura.
- Pérdida de capacidad durante la etapa de maduración.
Una vez acabada la fermentación primaria, en caso de que se usen tanques de fermentación y
maduración independientes (Ver figura 11), se bombea la cerveza a la etapa de maduración o
guarda (fermentación secundaria). Ésta segunda etapa tiene lugar en el depósito (4). El periodo
de maduración comprende todo el tiempo que dure la cerveza en los tanques a baja temperatura
antes de ser filtrada.
Durante esta fase la cerveza adquiere su sabor y aroma típicos, decantando aún más; por lo que
queda más brillante. Se produce, también la saturación de dióxido de carbono. De aquí en
adelante se debe evitar el contacto con el aire, que oxidaría la cerveza, dándole sabor
desagradable.
Durante la maduración se almacena la cerveza con los siguientes objetivos: dejar sedimentar en
forma natural la materia amorfa y la levadura que aún tiene la cerveza, refinación del sabor por
eliminación de las sustancias volátiles que causan el sabor verde, separación por precipitación de
los compuestos que se forman al enfriarla. Como la temperatura es muy baja, precipita gran
cantidad de sustancias que, de otro modo, enturbiarían la cerveza cuando es servida fría al
consumidor. Otro de los objetivos es completar la atenuación límite que no ha sido alcanzada en
la fermentación y también se busca carbonatar la cerveza.
Existen dos maneras de llevar a cabo la maduración:
En dos etapas: Reposo y Acabado: Durante el Reposo se hace una segunda fermentación.
Cuando la temperatura es de 2 a 3ºC, se pasa al Acabado. Aquí se puede enfriar a -1ºC.
Luego se efectúa la filtración o centrifugación.
En una etapa (sistema americano): Se fermenta hasta lograr el extracto límite y, en el paso de
fermentación a reposo, se efectúa el enfriamiento. En este caso, durante la filtración final se
produce también enfriamiento.
Después de la carbonatación, siempre hay enfriamiento. Cuando no hay sino una sola etapa, hay
pre carbonatación entre la fermentación y la maduración.
Al recibir la cerveza en un tanque de maduración es necesario mantener una presión de 0.3 a
0.5atm para evitar la salida de gas y la formación de espuma (Es un factor que puede contribuir a
la deficiencia de espuma). Esto facilita, además, la clarificación (la levadura con presión tiende a
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sedimentarse y, aún más, con frío) y evitar el exceso de purga. La contrapresión puede lograrse
con aire o con gas carbónico.
Después se deja bajar la presión con el objeto de efectuar purga y eliminar aire de la parte vacía
del tanque. Luego se cierra y se sostiene algo de presión porque si no, hay eliminación de muchas
sustancias volátiles y se afecta el aroma de la cerveza. El tanque no se llena completamente. Si la
maduración es muy larga o prolongada el sabor se suaviza demasiado, pierde cuerpo, pierde
amargo y queda muy simple; aparte de que es muy costoso tener maduraciones largas, pues se
necesitan muchos tanques. Generalmente se deja un 2 a 5% de cámara libre.
Con respecto a la temperatura de cerveza en maduración se especifica entre -2 y 0ºC. Si se hace
segunda maduración se pasa a la etapa de reposo de 2 a 3ºC. Y cuando se pasa al acabado se
enfría a -2ºC. Si es mayor de 0ºC, puede presentarse autólisis de la levadura, afectando el sabor;
así como coagulaciones de las sustancias que precipitan en frío (proteosas o peptonas - taninos)
y, por tanto, se obtienen cervezas químicamente inestables. Además, por temperaturas altas, no
se obtiene una buena clarificación, resultando en cervezas muy turbias al final de la maduración,
que causan problemas en la filtración. Al subir la temperatura, también, se puede aumentar el
efecto de la oxidación.
En referencia al tiempo de la maduración cuando se hace en una sola etapa se deja de 2 a 3
semanas. Cuando es en dos etapas el tiempo de la primera etapa dura comúnmente 2 semanas y
el tiempo de acabado o segunda etapa dura aproximadamente una semana. La producción debe
ser programada de tal manera que la cerveza tenga una maduración uniforme. Si el tiempo es
corto (menos de 15 días) es posible que se obtenga un sabor “verde”, que no precipiten las
sustancias que causan estabilidad química deficiente y que no se clarifique bien la cerveza,
originando problemas de filtración.
Equipos de maduración:
En las cervecerías tradicionales se encuentran las cavas de maduración, las cuales son cuartos
fríos a temperaturas menores de 0ºC. Se dividen en cuartos para poder regular la refrigeración
(son los mismos que se utilizan en las cavas de fermentación). Los cuartos son aislados y en
algunas partes se utilizan los deshumidificadores con el objeto de retirar la humedad. Los pisos
tienen que ser resistentes al ataque de ácidos. Deben tener declive hacia los desagües. Las cavas
deben tener instalaciones de aire, CO2, agua, eléctricas y ventiladores.
Tanques de Maduración: Los hay verticales y horizontales. Los horizontales, por su menor altura
facilitan clarificación y filtración. Están construidos de madera, hierro con recubrimientos, aluminio,
concreto con recubrimiento especial (ebonita), acero inoxidable (tanques a la intemperie).
Como última fase de la maduración, se procede a la carbonatación de la cerveza, lo cual
consiste en incorporarle CO2 de manera controlada. Las cervecerías que poseen planta de
purificación y licuefacción CO2 utilizan este gas que se recibe de la fermentación.
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La temperatura de la cerveza durante la incorporación del CO2 debe ser baja porque la solubilidad
del CO2 aumenta a menor temperatura; además, es posible controlar mejor su contenido; y
permite mayor facilidad para su manejo al ser envasada.
Los factores que influyen en la carbonatación:
- Temperatura de la cerveza.
- Presión del CO2 en el carbonatador.
- Forma de dispersión del CO2 en la cerveza.
- Composición de la cerveza.
- Cantidad de CO2 que ya tiene la cerveza.
- Tiempo de exposición del CO2 en la cerveza.
- Pureza del CO2. El contenido de aire del CO2 interfiere en la incorporación del gas. Debe
tener una pureza mínima del 99.9%.
Otros equipos:
Enfriadores de cerveza: También se utilizan entre la maduración y la filtración: de 0ºC a -1ºC.
Son enfriadores de carcasa y tubos o de placas. Normalmente la cerveza circula por los tubos.
Al final de la maduración, (como se va a llevar a cabo una filtración y, por lo tanto, la eliminación
de la levadura), se tendrá que proteger la cerveza agregándole antioxidantes para evitar que se
oxide la cerveza. Se puede emplear ácido ascórbico o bisulfito de sodio o potasio.
Además, para mejorar la clarificación de la cerveza se emplean clarificantes, que pueden ser:
gelatina, viruta y una mezcla de bentonita con ácido tánico. La clarificación normal de la cerveza
en maduración es afectada por maltas muy frescas sin el debido tiempo de reposo, temperaturas
altas en maduración, alto extracto fermentable residual, poco tiempo de maduración, falta de
presión positiva en los tanques de maduración y, también, por maltas mal modificadas o con un
alto contenido de β-glucanos.
Para proteger la cerveza contra la turbiedad fina o por frío se emplean estabilizadores que son
enzimas proteolíticas de origen vegetal como la papaina de la papaya o la bromelina de la piña. El
efecto de los estabilizadores contra la turbiedad por frío es degradar proteínas, proteosas y
peptonas hasta polipéptidos para que no se combinen con los antocianógenos y no se formen las
proteínas taninos que ocasionan turbiedad. Estos se agregan por lo general antes de la filtración.
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FIGURA 11- Fermentación y maduración de la cerveza: 1. Depósito de fermentación; 2. Separadora centrífuga; 3. Enfriador de placas; 4. Depósito de guarda.
B-CLARIFICACIÓN, PASTEURIZACIÓN y ENVASADO:
Como se ve en la figura 14, la cerveza madurada pasa a una centrífuga (1) que elimina hasta el
99% de la levadura que aún quedaba presente. En la etapa (2) se procede al abrillantamiento
final en un filtros de presión, de los cuales los más utilizados son los de bujías y los de placas
(filtros prensa).
En los filtros de presión, la superficie filtrante es la suma de las superficies de todas los
elementos que se disponen en su interior, situados verticalmente, en paralelo y conectados a un
colector único de salida de filtrado. En los filtros de bujías los elementos filtrantes tienen forma de
bastón, mientras que en los filtros de placas, los elementos son superficies planas y dispuestas
también en forma vertical.
Para ambos tipos de filtros la filtración tiene lugar sobre todos los elementos filtrantes a la vez de
fuera hacia adentro, de forma que los sólidos filtrados se acumulan en toda su superficie externa.
Esta acumulación de sólidos conlleva un aumento gradual de la pérdida de carga. Usualmente
llegado a un valor de consigna se detiene la filtración y se procede a la descarga de los sólidos
separados.
La velocidad de filtración depende de la turbidez de la cerveza y de la clase de filtro utilizado
pero por lo general este proceso debe ser rápido, para luego darle un reposo de 4 a 8 horas
antes de pasar a la Sala de Envasado o al intercambiador pasteurizador, según corresponda.
El filtro vertical de placas consta de un depósito en el que se encierra cierto número de placas
verticales apoyadas sobre un colector transversal ubicado en la parte baja del tanque por donde
se recoge el líquido filtrado.
Al igual que el filtro vertical, el filtro horizontal de placas consiste en una serie de placas
verticales montadas dentro de un depósito horizontal conectas a un único colector de salida de
líquido filtrado. Esta configuración permite construir filtros de gran capacidad.
Principales características:
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- Posibilidad de realizar descargas secas de los sólidos filtrados así como descargas
húmedas.
- Fácil acceso al interior del filtro.
- Posibilidad de descarga de tortas manual y automática.
- Posibilidad de filtrar sobre tela y sobre malla metálica.
- Gran capacidad de filtración.
- Posibilidad de ampliar fácilmente su capacidad mediante la instalación de más placas.
- Posibilidad de secar el sólido filtrado mediante la inyección de vapor.
- Fácil automatización.
En los filtros de placas, la descarga de los sólidos filtrados puede realizarse por vía seca o por
vía húmeda. La descarga vía húmeda consiste en evacuar y purgar todos los sólidos filtrados por
el fondo del tanque junto con el volumen muerto del depósito bien mediante la inyección de
líquido a contracorriente o bien mediante la inyección de aire a presión. La descarga vía seca
consiste en descargar los sólidos separados después de vaciar el depósito del filtro y haber
secado la torta. Esta descarga exige de la instalación de una amplia línea de purga que puede
oscilar entre los 250 y los 600mm de diámetro donde se conecta una válvula de mariposa.
FIGURA 12- Filtro horizontal de placas.
Principales ventajas:
- Filtros de gran capacidad adecuados para el tratamiento continuo de grandes caudales.
- Construcción simple y robusta con la ausencia de partes móviles y descargas mecánicas.
Reducción notable del costo de mantenimiento.
- Filtro cerrado, estanco y seguro. Ideal para productos peligrosos o de alto valor.
- Posibilidad de total automatización. Se evita la necesidad de personal para su
funcionamiento.
- Posibilidad de formación de precapa.
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- Posibilidad de obtener corrientes filtradas con un nulo contenido en sólidos.
- Posibilidad de encamisar.
- Apto para procesos con la temperatura como factor crítico.
- Realización íntegra del filtro en acero inoxidable AISI 304, AISI 316 y otros metales. Ideal
para tratar productos alimentarios y farmacéuticos.
- No retira sustancias importantes de la cerveza para la espuma y el cuerpo. No hay consumo
de materiales importados (otros insumos). La masa se recupera por lavado. No incorpora a
los desagües muchos sólidos.
Entre las desventajas: existe mayor peligro de infecciones. La formación de la torta requiere
destreza. Hay mucho trabajo, mucha mano de obra. Alto consumo de agua y de energía
calórica. La eficiencia de la filtración no es uniforme, varía a medida que la torta se va
obstruyendo. El lavado y prensado de la masa toma mucho tiempo.
Filtros de tierra. El elemento principal de los filtros de tierra es un marco cubierto con malla fina
de 0.005pulg de abertura por ambos lados. Entre las dos mallas va otra más amplia y más
fuerte que le da una estructura rígida al marco y a las mallas que lo cubren. El marco tiene en la
parte inferior una salida que se acopla a un tubo colector. Los filtros tienen un número
determinado de mallas que están encerradas herméticamente en un cilindro. Se prepara una
suspensión espesa en agua o cerveza, la llaman ayuda filtrante o filter aid, en un tanque de
alimentación (feeder). Se circula parte de esta suspensión por el filtro hasta que se forme en la
malla una capa de tierra de aproximadamente 1.0mm de espesor, se llama pre coat. Después
lleva al filtro la cerveza sin filtrar y se va inyectando tierra en forma continua a medida que va
pasando la cerveza.
Inicialmente la cerveza sale turbia, entonces se recircula con un circuito que abarca el feeder
hasta que la cerveza salga brillante. La tierra inyectada continuamente a la cerveza se va
depositando sobre el precoat o capa inicial renovando el lecho filtrante. La filtración por tierras
diatomeas es principalmente un fenómeno de adsorción y en parte por tamizado.
Ventajas del uso de diatomáceas: Poca mano de obra. Puede automatizarse. Uso muy flexible.
Puede lavarse y ponerse en marcha muy rápidamente. Menos pérdidas de cerveza. Poco costo
por consumo de agua y vapor. Mayor área de filtración con menor espacio. La filtración se
efectúa por cada lado de las hojas o marcos.
Desventajas: Alto consumo de material importado. La tierra no es biodegradable.
El filtro de bujías consiste en un depósito vertical en el que se instalan gran número de
elementos filtrantes en forma de bujía.
La disposición de las bujías en el interior del depósito permite reunir la salida de líquido filtrado
en un punto así como separarlo en varias líneas independientes.
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Principales características:
- Ideal para pulir corrientes con un bajo contenido en sólidos.
- La filtración siempre tiene lugar sobre tela.
- Posibilidad de realizar descargas secas de los sólidos filtrados así como descargas
húmedas.
- Posibilidad de trabajar a contracorriente con la inyección de aire o líquido, favoreciendo así
la descarga de los sólidos filtrados.
- Posibilidad de aumentar la capacidad mediante la instalación de más bujías.
- Facilidad de automatización.
- Posibilidad de funcionamiento continuo.
FIGURA 13- Filtro de bujías.
FIGURA 14- Clarificación, pasteurización (con intercambiador de placas) y envasado de la cerveza: 1. Centrífuga; 2. Filtro; 3. Depósito intermedio; 4. Pasteurizador de placas; 5. Lavadora de botellas; 6. Llenadora; 7. Tapadora; 8. Etiquetadora; 9. Encajonadora.
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Una vez filtrada, la cerveza pasa a un depósito regulador presurizado (3) (Ver figura 13) que sirve
de alimentador para el pasteurizador. El depósito y toda la línea hasta la llenadora deben estar
bajo presión para que no se pierda el dióxido de carbono.
En un intercambiador de placas o tubular (4) se pasteuriza la cerveza a 72ºC durante 30s
con objeto de eliminar cualquier microorganismo patógeno que la haya podido infectar y que
podría, además de estropear la cerveza, ser perjudicial para el consumidor. Este mecanismo
requiere que el envasado posterior sea aséptico.
La figura 15 presenta una de estas instalaciones. La cerveza llega al depósito regulador (1),
donde es bombeada al pasteurizador de placas (4), compuesto de tres secciones:
1- Sección regenerativa o de ahorro energético: la cerveza entrante se encuentra en
contracorriente con la ya pasteurizada, que le cede calor. Esta sección se puede calcular
con unos coeficientes de recuperación energética del 80-95%.
2- Sección de pasteurización: la cerveza se calienta a 72ºC con agua caliente o vapor al
vacío.
3- Sección de enfriamiento: la cerveza se enfría a 0ºC con agua glicolada o salmuera.
En el tubo de retención (5) (holding), la cerveza está a 72ºC durante 30s. El tratamiento total
en el pasteurizador lleva solo 2min, con lo que las cualidades organolépticas de la cerveza no
se ven afectadas.
Todo el circuito es cerrado, con condiciones anaeróbicas y a alta presión para evitar pérdidas
de dióxido de carbono.
El circuito lleva unas válvulas de seguridad (2 y 3), de forma que si no se alcanza la
temperatura de pasteurización, la cerveza no pasa a la llenadora (6), recirculándose hasta
que se restablezcan las condiciones de funcionamiento normal.
FIGURA 15- Instalación de pasteurización de cerveza con intercambiador de placas: 1. Depósito; 2-3. Válvulas; 4. Pasteurizador; 5. Tubo de retención (holding).
Luego de la pasteurización, las botellas se lavan en la máquina (5) (Ver figura 14) siendo
llenadas en (6), tapadas en (7), etiquetadas en (8) y puestas en cajas (9).
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La cerveza también puede ser pasteurizada en túneles una vez embotellada.
En el caso de los vinos, está más extendido el uso de pasteurización antes del envasado;
mientras que, para la cerveza, es común encontrar ambos sistemas.
En la pasteurización en túneles de la bebida ya envasada, no existe riesgo de reinfección al
envasar; pero se requiere un tratamiento térmico más fuerte, para conseguir que el calor llegue a
todo el líquido durante el tiempo necesario. Debido a esto, existe mayor riesgo de que se afecten
las características organolépticas de la bebida.
Como se ve en las figuras 17 y 18, las instalaciones de llenado de cerveza constan
normalmente de varias máquinas, de acuerdo con las siguientes subetapas del envasado:
Desempaque: Las botellas provenientes de los establecimientos de venta del producto, son
desempacadas de sus cajones por medio de una máquina desempacadora, la cual las
deposita en una banda transportadora enviándolas a las maquinas lavadoras de botellas. Los
cajones se van por otra banda para ser también lavados.
Lavado: Al llegar las botellas a la máquina lavadora, éstas se agrupan en hileras de 40 y de
ésta manera entran a la máquina, en donde primero las pasan por diversos tanques con
detergentes y soda cáustica al 1%,2%,3% y 4% a una temperatura de 80ºC para remover las
etiquetas y los sólidos que tenga la botella en su interior. Luego se enjuagan con agua (4
chorros a 40psia) y salen por el otro lado de la máquina.
En esta operación de lavado de botellas se requiere agua tanto para la limpieza como para
esterilización, por lo que se aplican detergentes y biocidas para estar de acuerdo con la
severidad del problema. Si en la lavadora de botellas se manejan botellas retornables, puesto
que no hay modo de saber que puede haber estado dentro de ellas cuando se encontraban
en manos del público, es muy importante usar limpiadores químicos efectivos.
Inspección: Las botellas limpias pasan por dos inspectores de botellas, los cuales rechazan
aquellas que contengan residuos sólidos adheridos a sus paredes internas que no fueron
removidos en la lavadora y las botellas cuyo pico se encuentre desportillado.
Envase: Las botellas que son aptas para ser envasadas, llegan a un tren envasador giratorio,
el cual les inyecta la cerveza y CO2 a la misma velocidad con que éstas son tapadas, para
evitar la entrada de aire a la botella.
Equipos:
Lavadora de botellas. Este equipo consta en su interior de 10 tanques, los cuales contienen
soda cáustica a diferentes concentraciones (desde 1% hasta 4%).
Las botellas entran en fila de 30 o 40 botellas a la máquina por unos orificios, los cuales
constituyen lo que se llama “canasta”.
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Una vez entran de frente, estas van siguiendo una trayectoria ascendente y descendente,
impregnándose de esta solución cáustica en el interior de la botella y a la vez retirando las
etiquetas y cualquier material extraño de ella.
En la parte inferior, tiene un tornillo sin fin, el cual recibe las etiquetas y las lleva a unos
extractores de éstas.
En la parte superior se encuentran las líneas de vapor que proporcionan calor al equipo y
también posee una chimenea por la que salen todos los vapores.
Lateralmente, este aparato cuenta con unas canaletas por las que va saliendo el agua-soda, que
posteriormente se almacena en unos tanques para ser reutilizada.
En la última fase de lavado, la máquina tiene unas duchas de agua a presión que enjuagan las
botellas y las dejan listas para envasar el líquido.
Envasadora. El tren envasador cuenta con una serie de válvulas y cada una cumple con
diferentes funciones por cada vuelta que realiza el equipo:
En la primera fase, la válvula toma la botella herméticamente por el pico, la levanta y succiona el
aire que en su interior. Luego, inyecta gas carbónico para crear una presión positiva y permitir el
paso de la cerveza al interior. Posteriormente, introduce la dosis correspondiente de la bebida de
tal manera que ésta entre en contacto con las paredes y a medida que la botella se va llenando
de líquido, va saliendo el gas carbónico. Por último, cuando el recipiente está lleno, antes de ser
tapado, la válvula libera la botella y ésta por un corto lapso de tiempo es expuesta al aire;
entonces pasa por un pequeño chorro de agua que al contacto con la cerveza, provoca salida de
espuma, la cual se desborda por el pico y retira el aire que ha podido entrar.
Una vez que la botella está con la cerveza espumeante, es pasada a la tapadora, que gira a la
misma velocidad del tren envasador y tapa la botella; las tapas entran a la máquina por un ducto
localizado en la parte superior que, por un sistema neumático, se van transportando por la línea
que va desde el depósito de tapas, hasta la máquina.
Inspectores de Botellas. Son los encargados de seleccionar las botellas que van a ser
envasadas una vez terminen la etapa de lavado.
La máquina cuenta en su interior con una fotografía de una botella completamente limpia tanto en
su interior como en su exterior y sin fisuras o imperfecciones. El inspector, toma una foto de cada
botella que va pasando y la compara con la ideal. Si son iguales, la botella puede continuar con
su recorrido hacia envase, de lo contrario, es rechazada aislándola de las demás.
La figura 16 presenta el principio de funcionamiento de la pasteurización en túnel. El equipo
consiste en un gran tanque que tiene en su techo tiene unos brazos con orificios por donde
sale agua. Cada sección del túnel tiene el agua a temperaturas diferentes, para que los saltos
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de temperatura sean graduales. Las botellas son llevadas por transportadores a una
velocidad uniforme para que estén el tiempo debido en cada sección.
La temperatura en la sección de pasteurización se mantiene por la circulación de agua
caliente; y la sección de refrigeración (también por etapas para evitar el choque térmico)
puede conectarse a una torre de enfriamiento y completarse con un sistema cerrado de agua
helada, aunque el enfriamiento de un solo paso se usa ampliamente todavía.
Al entrar la botella tapada con su respectivo contenido de cerveza, es rociada con agua a
temperatura ambiente. Luego a medida que avanza, el agua que cae es más caliente, hasta
alcanzar en el centro de la pasteurizadora una temperatura de 65ºC en el interior (líquido). Allí
permanece 10-15 minutos y continúa su trayecto siendo rociada con agua cada vez más fría.
El paso de la botella por el equipo se tarda más o menos una hora y ésta sale con una
temperatura de 18-20ºC.
FIGURA 16– Túnel de pasteurización: 1. Primer precalentamiento; 2. Segundo precalentamiento; 3. Zona de pasteurización; 4. Preenfriamiento; 5. Enfriamiento; 6. Enfriamiento final; 7. Depósito de agua fría; 8. Depósito de agua; 9. Depósito de agua caliente; 10. Depósito de agua de precalentamiento; 11. Depósito de agua fría.
La cerveza una vez pasteurizada, se dirige a unos inspectores que se encargan de verificar que
el volumen del líquido en la botella sea el indicado. Las que no cumplen con lo requerido, son
rechazadas y allí un operario se encarga de desocupar el envase y depositar la cerveza en un
tanque y ser enviada de nuevo a cocinas.
Las que no fueron rechazadas, pasan luego por una etiquetadora, la cual pega la etiqueta
correspondiente al producto que se esté fabricando.
Por último, las botellas con sus etiquetas, llegan a la empacadora que las introduce en los
cajones y se envían al depósito para ser despachadas.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
FIGURA 17– Sala de envasado de cerveza con pasteurización en túnel.
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
FIGURA 18– Sala de envasado de cerveza con pasteurización en túnel.
En cuanto a las llenadoras, tenemos también:
Llenadoras de latas:
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INGENIERÍA INDUSTRIAL DE RECURSOS REGIONALES. 2013.TEMA II PARTE 2ª
Hoy en día las latas se fabrican con unas paredes muy delgadas, siendo capaces de aguantar las
presiones de llenado. Como vimos, la cerveza se pasteuriza y se enfría a 0ºC antes de su
envasado.
El ajuste del volumen de llenado es específico para cada válvula. La admisión de latas vacías se
hace por una cadena al carrusel de la llenadora. Antes del llenado, la válvula desciende sobre la
lata para efectuar el pre sellado. El llenado comienza automáticamente una vez que se iguala la
presión entre la lata y el anillo de cierre. El llenado se realiza sin turbulencias hasta la altura
prefijada.
En el área de descarga las válvulas ascienden y los raíles toman las latas enviándolas a la
cerradora. La llenadora y cerradora van sincronizadas incluso a velocidades elevadas.
La instalación se puede limpiar y desinfectar aún sin desmontar, haciendo pasar soluciones
detergentes. Durante los periodos de limpieza, las válvulas van provistas de unas copas
especiales para facilitar la operación.
El llenado de latas ofrece las siguientes ventajas:
- La lata protege de forma efectiva a la cerveza de la luz, y especialmente de los rayos
ultravioleta, que pueden producir cambios en el sabor.
- La lata, debido al bajo espesor de sus paredes, permite un buen intercambio térmico, con lo
que se pueden ajustar bien las temperaturas de pasteurización para evitar
sobrecalentamientos que puedan afectar la calidad de la cerveza.
Como desventaja tenemos que la lata es más cara que la botella. Las latas se hacen de hojalata
o aluminio. En el primer caso deben llevar un recubrimiento para evitar el contacto directo de la
hojalata con la cerveza, ya que se producen compuestos insolubles proteínicos.
Llenado en barriles:
Los barriles son muy utilizados para la venta de cerveza en establecimientos públicos, aunque ya
se hacen pequeños barriles para consumo casero.
Los barriles se hacen de acero inoxidable, aluminio o madera revestida. Normalmente no se
pasteuriza la cerveza, pasando directamente del filtro o depósito pasteurizado a la llenadora. El
llenado se realiza sin apenas formación de espuma, debiéndose limpiar y desinfectar al empezar
y al acabar la jornada de trabajo.
La cerveza de barril conserva todas sus características de aroma y sabor, siendo muy apreciada
por los consumidores.
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Final Parte 2ª Apuntes de clase: CEVEZA. Elaboración Industrial
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