Operaciones Básicas en la Industria Cervecera

8 111Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Química Operaciones Básicas en la Industria Cervecera Autor: José Antonio Díaz Cadenas Tutores: Mónica Rodríguez Galán Fernando Vidal Barrero Dpto. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Química Operaciones Básicas en la Industria Cervecera Autor: José Antonio Díaz Cadenas Tutores: Mónica Rodríguez Galán Fernando Vidal Barrero Dpto. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 v Trabajo Fin de Grado: Operaciones Básicas en la Industria Cervecera Autor: José Antonio Díaz Cadenas Tutor: Mónica Rodríguez Galán Fernando Vidal Barrero El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2023 El secretario del Tribunal vii A mis padres A mi familia A María A mis tutores AGRADECIMIENTOS En primer lugar, agradecer a mi familia, en especial a mis padres, por animarme, apoyarme y confiar en mí en todo momento. Agradecer también a mis tutores, Mónica y Fernando por su atención y paciencia constante y sacar hueco siempre. Por último, a todas las personas que me han apoyado en este duro y largo camino, ayudándome a conseguir acercarme a la meta. ix xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Consumo de Agua según Sección en la Planta. 4 Tabla 2. Valores límite Agua. 5 Tabla 3. Diferencias especies levadura…………………………………………………………………..13 Tabla 4. Estilos de cervezas Ale…………………………………………………………………………16 Tabla 5. Estilos de cervezas Lager……………………………………………………………………….17 Tabla 6. Estilos de cervezas de fermentación espontánea………………………………………………...17 Tabla 7. Ranking de fabricantes de Cervezas en España…………………………………………………18 Tabla 8. Mermas de almacenamiento en %.....................................................................................................22 Tabla 9. Almacenamiento de la cebada…………………………………………………………………..23 Tabla 10. Temperatura / Tiempo de remojo……………………………………………………………...24 Tabla 11. Temperaturas letales para diferentes enzimas………………………………………………….28 Tabla 12. Fabricación malta Pilsner en tostadero………………………………..………………………..29 Tabla 13. Tipos de malta según Cervezas………………………………………………………………..31 Tabla 14. Composición del extracto en una cerveza clara……………………………………………….35 Tabla 15. Ventajas e inconvenientes de la degradación de substancias albuminoideas…………………..35 Tabla 16. Adicciones de ácidos por cada 100 Kg de malta………………………………………………36 Tabla 17 . Resumen macerado…………………………………………………………………………...38 Tabla 18. Resumen filtración…………………………………………………………………………….41 Tabla 19. Resumen hervido……………………………………………………………………………...44 Tabla 20. Resumen whirpool…………………………………………………………………………….46 Tabla 21. Tipos de fermentación………………………………………………………………………...50 Tabla 22. UP según temperaturas………………………………………………………………………..60 xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Producción de Cerveza en el Antiguo Egipto…………………………………………………. 1 Figura 2. Extracto de la Ley de Pureza “Reinheitsgebot”……………………………………………….. 2 Figura 3. Agua………………………………………………………………………………………….. 3 Figura 4. Eliminación del O2 en el agua………………………………………………………………… 6 Figura 5. Desgasificación con membranas de fibra hueca………………………………………………. 6 Figura 6. Granos de Malta………………………………………………………………………………. 7 Figura 7. Estructura grano de cebada…………………………………………………………………… 7 Figura 8. Cebada de 2 y 6 Hileras……………………………………………………………………….. 8 Figura 9. Lúpulo………………………………………………………………………………………… 9 Figura 10. Formatos de lúpulo…………………………………………………………………………... 9 Figura 11. Tiempo de hervido del lúpulo………………………………………………………………... 11 Figura 12. Levadura…………………………………………………………………………………….. 11 Figura 13. Fases de crecimiento de la levadura………………………………………………………….. 12 Figura 14. Saccharomyces pastorianus y Saccharomyces cerevisiae…………………………………….. 13 Figura 15. Estilos de Cervezas………………………………………………………………………….. 15 Figura 16. Proceso del malteado………………………………………………………………………… 20 Figura 17. Secadero de cebada………………………………………………………………………….. 22 Figura 18. Remojo de la cebada………………………………………………………………………… 23 Figura 19. Tamaño del grano / Contenido agua absorbida………………………………………………. 24 Figura 20. Esquema del Remojo de la cebada…………………………………………………………… 25 Figura 21. Remojo / Aireación típica del malteado……………………………………………………… 25 Figura 22. Esquema de la germinación del grano……………………………………………………….. 26 Figura 23. Raicillas y Acrospira durante el crecimiento………………………………………………… 26 Figura 24. Αlpha-amilasa……………………………………………………………………………….. 27 Figura 25. Aumento de la friabilidad del grano…………………………………………………………. 27 Figura 26. Esquema del secado y tostado del grano…………………………………………………….. 29 Figura 27. Color de la Cerveza EBC……………………………………………………………………. 30 Figura 28. Enzimas según Temperatura y pH…………………………………………………………… 33 Figura 29. Dependencia de la actividad enzimática de la temperatura y el tiempo………………………. 33 Figura 30. Dependencia de la actividad enzimática del valor del pH……………………………………. 34 Figura 31. Curvas de los dos métodos de maceración…………………………………………………… 37 Figura 32. Camisas de vapor en caldera de maceración…………………………………………………. 37 Figura 33. Macerador…………………………………………………………………………………… 38 Figura 34. Extracto/Volumen de las coladas principales y secundarias…………………………………. 39 Figura 35. Cuba filtro o Lauter………………………………………………………………………….. 40 Figura 36. Circuito de Vapor del Hervidor……………………………………………………………… 43 Figura 37. Trub caliente Whirlpool……………………………………………………………………… 45 Figura 38. Diseño del Whirlpool………………………………………………………………………... 45 Figura 39. Intercambiador de placas…………………………………………………………………….. 47 Figura 40. Reacción de Fermentación…………………………………………………………………… 48 Figura 41. Levadura…………………………………………………………………………………….. 49 Figura 42. Carbonatación en fermentador f (P, T)……………………………………………………….. 51 Figura 43. Rueda de sabores y aromas de la cerveza……………………………………………………. 53 Figura 44. Dosis de siembra…………………………………………………………………………….. 55 Figura 45. Diseño tanque de fermentación………………………………………………………………. 57 Figura 46. Levadura en el cono del fermentador………………………………………………………… 58 Figura 47. Pasteurizador en línea (flash) de cerveza…………………………………………………….. 60 Figura 48. Control y esquema pasteurizador tipo túnel………………………………………………….. 61 Figura 49. Pasteurizador tipo túnel……………………………………………………………………… 61 Figura 50. Filtración de superficie………………………………………………………………………. 64 Figura 51. Filtración de profundidad……………………………………………………………………. 64 Figura 52. Filtro de masa………………………………………………………………………………... 66 Figura 53. Filtro de placas………………………………………………………………………………. 67 Figura 54. Filtro de módulos……………………………………………………………………………. 67 Figura 55. Filtro de cartuchos de membrana……………………………………………………………. 68 Figura 56. Carbonatador de cerveza…………………………………………………………………….. 69 Figura 57. Equipo de carbonatación…………………………………………………………………….. 70 Figura 58. Cabezal llenadora botellas…………………………………………………………………… 71 Figura 59. Etapas de llenado de botellas………………………………………………………………… 73 Figura 60. Despaletizador de latas………………………………………………………………………. 75 Figura 61. Proceso de llenado de latas………………………………………………………………….. 77 Figura 62. Enjuague CIP………………………………………………………………………………... 81 Figura 63. Recirculación sosa CIP………………………………………………………………………. 81 Figura 64. Enjuague CIP a agua recuperada…………………………………………………………….. 82 Figura 65. Recirculación ácido CIP……………………………………………………………………... 82 Figura 66. Aclarado con agua de red CIP……………………………………………………………….. 83 xxi NOTACIÓN % Porcentaje %vol Porcentaje en volumen 𝐶𝑂2 Dióxido de carbono 𝑂2 Oxígeno ABV Porcentaje de alcohol por volumen “Alcohol By Volume”. Cell/mL Células por mililitro CIP Cleaning in place DMS Sulfuro de dimetilo EBC Color de la cerveza “European Brewery Convention”. ESF Extracto seco final ESP Extracto seco primitivo g/L Gramos por litro H+ Catión hidrógeno HL/h Hectólitros Hora HL/HL Hectólitros por hectólitros IBU Contenido en amargor “International Bitterness Units”. Kcal Kilocalorías mg/L Miligramos por litro MillCel/mL Millones de células por mililitro Min Minutos MJ Mega Julios Mm Milímetros mS/cm Mili Siemens por centímetro N/A No aplica ºC Grados Celsius OH- Radical hidroxilo ºP Grado plato ºP/día Grados plato por día P Presión pH Potencial de hidrógeno, mide el grado de acidez o alcalinidad del agua PVC Policloruro de vinilo PVPP Polivinilpolipirrolidona T Temperatura t/ha Toneladas por hectárea UP Unidades de pasteurización xxiii 1 1. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA CERVECERA 1.1 Definición de la Cerveza. La cerveza es una bebida compuesta por agua en más de un 90 %, además de malta, lúpulo y levadura. Presenta un sabor amargo y su contenido en alcohol procede de una fermentación alcohólica de levaduras, la cual se alimentan de los azúcares fermentables presentes en el mosto cervecero. Existe gran variedad de cervezas, las cuales se clasifican según diferentes criterios como son: - Ingredientes utilizados. - Procesos de producción. - Tipo de fermentación. - Características finales de la cerveza. 1.2 Historia de la Cerveza. La Cerveza es la bebida popular más antigua, los tres procesos bioquímicos los cuales intervienen en su fabricación, como son: la formación de enzimas en el grano de cereal germinante, la degradación de almidón a azúcar por parte de las enzimas y por último la fermentación del azúcar a alcohol y 𝐶𝑂2, son conocidos desde hace miles de años, sin que se reconociera como estaban relacionados. Estos conocimientos respecto a la fabricación de cerveza por parte del ser humano se remontan a tiempos prehistóricos. La mención más antigua de la cerveza se halla en una escritura cuneiforme del año 2800 a.C. en la Mesopotamia, la cual describe la distribución de una ración diaria de cerveza y pan a los trabajadores (Figura 1). Figura 1. Producción de Cerveza en el Antiguo Egipto. Muy tempranamente se supo que la cerveza estaba libre de gérmenes peligrosos y que además el agua, que frecuentemente no se encontraba en perfecto estado, podía ser tratada por medio de la fermentación y los ácidos naturales generados durante la misma. Debido a esto, durante muchos siglos no fue el agua, sino la cerveza, el líquido utilizado contra la sed. En las cervecerías de los monasterios se realizó luego el cambio a la Industria Cervecera, dado que ya no se fabricaba la cerveza solamente para el consumo propio, sino que se la entregaba contra pago. 8 Figura 8. Cebada de 2 y 6 Hileras. - Composición del grano de cebada. En una valoración analítica para obtener la composición química de los granos de cebada “secos” se obtienen los siguientes resultados: ➢ Agua: 13-15 % ➢ Hidratos de carbono: 70-85 % ✓ Almidón: 50-65 % ✓ Hemicelulosas (beta-glucanos): 4-10 % ✓ Celulosa: 5-6 % ✓ Azúcares simples: 1,8-2 % ➢ Proteínas: 9,5-11,5 % ➢ Lípidos: 1,5-2 % ➢ Otros compuestos orgánicos (vitaminas, polifenoles…): 1-2 % Los hidratos de carbono son el grupo mayoritario en la composición del grano de cebada y por ello uno de los más relevantes en la calidad del producto final. Son importantes, el almidón (𝐶6𝐻10𝑂5), es metabolizado como reservorio de energía por parte del embrión en la primera fase de crecimiento hasta que se asegure la producción propia de energía. Las hemicelulosas forman las paredes celulares del endospermo, compuestas por betaglucanos en un 90%, son cadenas largas de moléculas de glucosa, la degradación de estos en el malteado es un punto crítico en la elaboración de cerveza, ya que una mala degradación puede repercutir negativamente sobre la calidad del producto final. La celulosa se encuentra en la cáscara y su función es estructural. Las proteínas se encuentran en las paredes celulares del endospermo y se encargan de regular el metabolismo, tienen una gran influencia en la calidad final de la cerveza, mayoritariamente ayudando a la estabilidad final de la espuma, aunque también pueden estar implicadas en la formación de turbidez de la cerveza. Las grasas se encuentran principalmente en la capa de aleurona y en el embrión, los ácidos grasos no saturados son muy reactivos. Los ácidos grasos de cadena media se forman en la fermentación principal y son eliminados durante la maduración de la cerveza, tienen un efecto negativo sobre la espuma. - Lúpulo. El lúpulo es una planta perenne, trepadora, dioica, responsable de aportarle el amargor a la cerveza (Figura 9). En una fábrica de cerveza solo se utilizan las inflorescencias de las plantas femeninas, estas contienen las resinas amargas responsables de aportarle a la cerveza los toques amargos y aromáticos. (For the love of hops, Stan Hieronymus, 2012) Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 9 Figura 9. Lúpulo. Luego de la cosecha, el lúpulo es secado y procesado para su almacenamiento. La cosecha se realiza en un momento de madurez técnica, en torno a Agosto – Septiembre, y finalizada dentro de los 14 días un vez comenzada. Una vez cosechado el lúpulo, contiene entre un 75-80 % de agua por lo que no es apto para su almacenaje, y se seca inmediatamente. El lúpulo se seca a 50 ºC, hasta alcanzar un contenido de entorno 8-12 % de agua, y finalmente se compacta en los diferentes formatos. Debido a la degradación de algunos compuestos del lúpulo su conservación es un punto muy crítico y hay que ajustarse a indicaciones para su buena conservación (temperatura, exposición, tiempo máximo de consumo), una vez abierto un paquete de lúpulo sea en el formato que sea el producto debe consumirse en pocos días. La mayor parte de la cosecha se transforma en pellets y extracto, y una menor parte como lúpulo natural. En todos los casos, desde la cosecha hasta el procesamiento el lúpulo se debe proteger contra el deterioro. El lúpulo se presenta en diferentes formatos (Figura 10), como son: ➢ Lúpulo Flor. Formado por las inflorescencias secas del lúpulo, se utiliza poco por el volumen que ocupa. Los conos secos se pueden presentar en su estado natural o prensados para reducir en parte su volumen. ➢ Pellets de lúpulo. Por su fácil manejo, transporte y adicción es una de las formas más utilizadas del lúpulo. Se fabrica a partir de los conos secos de lúpulo los cuales se muelen y posteriormente se paletizan, se presentan como pequeños cilindros de alta densidad. ➢ Extracto de lúpulo. Son preparados obtenidos a partir de la flor, polvo o pellets de lúpulo, utilizando disolventes como el etanol. El producto obtenido se presenta como un líquido viscoso entre amarillo y verde. Este extracto mantiene una buena estabilidad con el tiempo y puede conservarse largos periodos de tiempo si se encuentra correctamente envasado. Figura 10. Formatos de lúpulo. 10 - Composición del lúpulo. La composición de lúpulo al igual que la de todos los ingredientes que forman la cerveza, tiene una gran influencia en la calidad final de la cerveza, el lúpulo está compuesto por: ➢ Celulosa: 40 - 50 % ➢ Aceites esenciales: 0,5 % ➢ Taninos: 3,5 % ➢ Proteínas: 15 % ➢ Ácidos alpha: 2 - 20 % ➢ Agua: 5 – 10 % En cuanto a los compuestos amargos, las plantas de lúpulo forman beta-ácidos poco amargos, generado por las glándulas de lupulina en el proceso de formación. Al cabo de un tiempo, en la fase de maduración, los betaácidos son transformados a Alpha-ácidos, notablemente con más amargor. Durante el proceso de cocción de la cerveza, el aceite de lúpulo se volatiliza de manera progresiva, para conservar una parte del aceite de lúpulo aromático, se adiciona más tarde en las elaboraciones de cerveza en las que se pone énfasis en un sabor y aroma más intensificado del lúpulo. El lúpulo contiene un pequeña parte de taninos, los cuales tienen algunas propiedades negativas para el producto final como son, la formación de turbidez en la cerveza y pequeños cambios de color y sabor finales. - Variedades de lúpulo. Existen numerosos tipos de lúpulos, pueden clasificarse en tres variedades diferentes: ➢ Aromáticos. Se distinguen por un gran aroma de lúpulo. A pesar de su pequeña proporción de Alphaácidos su precio es elevado, se encuentran dentro de esta variedad: Saazer, Tettnanger, Perle… Su un contenido de Alpha-ácidos en torno a un 4 - 7 %. ➢ Amargos. Las variedades amargas se distinguen por su contenido en Alpha-ácidos en torno a 7 – 9 %, como son: Brewers Gold, Northern Brewer… ➢ Muy amargos. Son variedades amargas con un contenido de Alpha-ácidos alto en torno a un 15 %, como son: Nugget, Target… - Momento de empleo. El momento del empleo del lúpulo en la fabricación de la cerveza varía según el tipo de lúpulo que se utilice, e interviene en la cantidad de aroma, sabor y amargor resultante en la cerveza al final de su producción (Figura 11). Para producir el amargor el lúpulo necesita isomerizar los α-ácidos, a mayor ebullición en el proceso de hervido, mayor será esta isomerización y por lo tanto mayor amargor en el producto final. Por otro lado, en cuanto a la cantidad de aroma y sabor en la cerveza, el encargado de generarlos son los aceites esenciales. Al contrario que con el amargor, estos llegan a un punto en el que a medida que pasan los minutos de hervido comienzan a disminuir las cantidades aportadas al producto final. En la actualidad, también se puede añadir el lúpulo en la etapa de maduración en frío, técnica conocida como dry hopping. Se utiliza con lúpulos florales permitiendo acentuar los sabores aromáticos sin incrementar la intensidad de amargor obtenida en caliente. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 11 Figura 11. Tiempo de hervido del lúpulo. - Levadura. La levadura es la responsable de la transformación del mosto cervecero después del paso por cocimiento a cerveza por transformación de los azúcares fermentables encontrados en el mosto a alcohol etílico o etanol. Para ello, en una fábrica de cerveza se utiliza la levadura denominada Saccharomyces cerevisiae (Figura 12). Figura 12. Levadura Puesto que la levadura no solo realiza esta transformación sino que también tiene una gran influencia en el sabor y carácter de la cerveza, se debe conocer los componentes que forman la levadura. La célula de levadura está compuesta en un 75 % de agua, además el resto que es materia seca lo forman: ➢ Sustancias albuminoideas: 45 – 60 % ➢ Hidratos de carbono: 25-35 % ➢ Grasas: 4-7 % ➢ Sustancias minerales: 6-9 % Además de los compuestos mencionados anteriormente, la levadura es rica en nutrientes como: vitamina B, potasio, hierro, zinc, cromo y magnesio. - Reproducción y Crecimiento de Levaduras. La forma típica de la reproducción y crecimiento de las levaduras es la gemación. Si se transfieren microorganismos a una solución nutriente fresca, como se lleva a cabo en una fábrica de cerveza, en el inicio de la fermentación del mosto con la levadura, estos comienzan a crecer. El crecimiento no se desarrolla a una velocidad constante sino que ocurre en seis fases diferentes (Figura 13). La duración e intensidad de cada fase depende del substrato, temperatura y estado de la levadura. 12 Figura 13. Fases de crecimiento de la levadura. ➢ (1) Fase de latencia. Tiene lugar la activación del metabolismo, dependiendo del tipo de organismo, edad de cultivo y las condiciones la duración de esta fase varía mucho. La fase de latencia termina con la primera división celular. ➢ (2) Fase de aceleración. Aumenta progresivamente la velocidad de división. ➢ (3) Fase exponencial. En esta fase la velocidad es constante y máxima. El tiempo en el que se duplica el número de células alcanza un mínimo en esta fase, la levadura tiene su máxima vitalidad. ➢ (4) Fase de deceleración. La fase exponencial está limitada debido al empobrecimiento del substrato de nutrientes o aumento de productos metabólicos que inhiben el crecimiento, por ello pasa a una fase de deceleración con velocidad decreciente. ➢ (5) Fase estacionaria. El número de microorganismos permanece constante, hay un equilibrio entre la cantidad de células nuevas y células que van muriendo. ➢ (6) Fase declinante. En esta fase, mueren más células que las que se crean nuevas, de tal forma que disminuye el número de células. - Tipos de levaduras. En la naturaleza existen multitud de levaduras, estas presentan una gran diversidad, con diferentes adaptaciones y actividad. En la elaboración de cerveza se utilizan básicamente dos tipos de levaduras (Figura 14) pertenecientes al género Saccharomyces: ➢ Saccharomyces cerevisiae. Es la levadura utilizada en cervezas de fermentación alta. Cuando inicia su actividad, las células se desplazan hasta la superficie del mosto, que junto al 𝐶𝑂2 desprendido durante la fermentación forma una gran capa de espuma, manteniéndose hasta el final de la fermentación alcohólica. ➢ Saccharomyces pastorianus o Saccharomyces carlsbergensis. Es la levadura utilizada en cervezas de fermentación baja. Cuando inicia su actividad, las células precipitan al fondo del fermentador. En la superficie del mosto se crea una pequeña capa de espuma. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 13 Figura 14. Saccharomyces pastorianus y Saccharomyces cerevisiae Las diferencias más notables entre ambas especies son (Tabla 3): Fermentación Alta Fermentación Baja Presentación de las células Colonias en cadena Individuales Temperatura de fermentación 14 – 25 ºC 4 – 14 ºC Incremento de volumen por la espuma sobre el mosto 40 – 50 % 18 – 25 % Ciclos de cosecha de levadura 5 a 15 1 a 6 Capacidad de formación de esporas Abundantes Muy baja Cantidad de células inicio fermentación 10 – 15 *10e6 cell/mL 15 – 30 *10e6 cell/mL Presencia sobre la superficie del mosto Toda la fermentación Inicio de la fermentación Aportación LSA al mosto (g/hl) 25 – 50 60 – 80 Aportación levadura espesa (ml/hl) 500 600 – 1000 Tabla 3. Diferencias especies levaduras. - Adjuntos. Se llaman adjuntos a los productos no malteados que pueden añadir en algún momento en el proceso de elaboración del mosto cervecero, para aportar azúcares a este. Principalmente se utilizan para reducir los costes de producción (por unidad de azúcar fermentable incorporada al mosto cervecero) o para aportar alguna característica a la cerveza que no es posible con la malta. Se maceran en calderas separadas a la de la malta, puesto necesitan temperaturas más altas para llegar a la temperatura de gelatinización, en el caso del arroz en torno a 93 – 95 ºC y en caso del maíz 82 – 84 ºC y a esas temperaturas las enzimas de la malta se encuentran desactivadas. Algunos de los adjuntos utilizados son: ➢ Arroz. Es uno de los adjuntos más empleados en la industria cervecera debido a su alto rendimiento. Contiene gran cantidad de almidón, produciendo cervezas suaves y secas. 14 ➢ Maíz. Al igual que el arroz es de los adjuntos más empleados, sobre todo en cervezas tipo Pilsen. Se pueden añadir en el macerado en forma de copos o en sémola que es añadido en la molienda. Produce cervezas claras, gracias a su gran capacidad de clarificación de la cerveza. ➢ Trigo. Se añade al macerado, se suele emplear en cervezas turbias con sabor a grano crudo. ➢ Avena. No contiene grandes cantidades de almidón, se emplean en cervezas en las que se busque un toque de suavidad como son las Stout. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 15 1.4 Clasificación de Cervezas. En la actualidad, existen numerosas variedades de cerveza (Figura 15) ya que existen una amplia variedad de ingredientes que utilizar, distintos procesos de elaboración… Además existen también numerosos criterios para llevar a cabo su clasificación, como son: el tipo de levadura empleada (ale, lager), país de origen (Belgian, German, English-British, Russian, American, Baltic, Pilsen, Czech, Irish, Vienna, Berliner, Lambic…), el color o aspecto (pale, amber, blonde, Golden, red, Brown, helles, dunkel…), el gusto o carácter (light, strong, stout, dubbel, tripel, old, bitter, fruit, sour, salt…), ingredientes (pilsner, wheat, rye…), e incluso fecha para consumo (saison, Oktoberfest…). Para cada estilo se establecen parámetros básicos para llevar a cabo la clasificación: ➢ Color, valorado en “EBC” (European Brewery Convention). ➢ Contenido en amargor, valorado en “IBU” (International Bitterness Units). ➢ Contenido en alcohol, valorado en % en alcohol o “ABV” (Alcohol By Volume). ➢ Densidades, valorado en “ESP” o “ESF” (Extracto Seco Primitivo o Final). Figura 15. Estilos de Cervezas. 16 Clasificar los tipos de cervezas según el tipo de levadura empleada o la fermentación llevada a cabo, es una de las más utilizadas en el mundo cervecero, “Cervezas de fermentación alta (Ale), “Cervezas de fermentación baja (Lager)” o “Cervezas de fermentación espontánea”. ➢ Cervezas de fermentación alta (Ale) (Tabla 4). La levadura de la fermentación alta se caracteriza por ser desplazada hacia la parte superior de los tanques de fermentación por el dióxido de carbono, pudiéndose cosechar allí. Familia Denominación ABV (%vol) Amargor (IBU) Densidades (g/L) Color (EBC) ESP ESF Pale Ale Blonde Ale American 3,8 – 5,5 15 – 28 1038 – 1054 1008 – 1013 6 – 12 Saison Ale 5 – 7 20 – 35 1048 – 1065 1002 – 1008 10 – 45 IPA IPA English 5 – 7,5 40 – 60 1050 – 1075 1010 – 1018 12 – 28 IPA American 5,5 – 7,5 40 – 70 1056 – 1070 1008 – 1014 12 – 28 Amber-Red Amber Ale American 4,5 – 6,2 25 – 40 1045 – 1060 1010 – 1015 20 – 34 Red Ale Irish 3,8 – 5 8 – 28 1036 – 1046 1010 – 1014 18 – 28 Porter- Stout Stout American 5 – 7 35 – 75 1050 – 1075 1010 – 1022 60 – 79 Imperial Stout 8 – 12 50 – 90 1075 – 1115 1018 – 1030 60 – 79 Abbey Dubbel 6 – 7,6 15 – 25 1062 – 1075 1008 – 1018 20 – 34 Tripel Belgian 7,5 – 9,5 20 – 40 1075 – 1085 1008 – 1014 9 – 14 Rye Beer Berliner Weisse 2,8 – 3,8 3 – 8 1028 – 1032 1003 – 1006 4 – 6 Rye American 4 – 5,5 15 – 30 1040 – 1055 1008 – 1013 6 – 12 Tabla 4. Estilos de cervezas Ale ➢ Cervezas de fermentación baja (Lager) (Tabla 5). Las levaduras de las cervezas fermentadas en frío se depositan en la zona baja del tanque, por lo general las cervezas de fermentación baja, tienen aromas limpios y un marcado punto carbónico. La cosecha de estas levaduras se realiza por la parte inferir de los tanques de fermentación. 17 Familia Denominación ABV (%vol) Amargor (IBU) Densidades (g/L) Color (EBC) ESP ESF Lager/Pilsner Pilsner German 4,4 – 5,2 22 – 40 1044 – 1050 1008 – 1013 4 – 10 Helles Munich 4,7 – 5,4 16 – 22 1044 – 1048 1006 – 1012 6 – 10 Amber Lager Lager Vienna 4,7 – 5,5 18 – 30 1048 – 1055 1010 – 1014 18 – 30 Dark Lager Dark Lager International 4,2 – 6 8 – 20 1044 – 1056 1008 – 1012 28 – 44 Bock HellesBock 6,3 – 7,4 23 – 35 1064 – 1072 1011 – 1019 12 – 44 Tabla 5. Estilos de cervezas Lager. ➢ Cervezas de fermentación espontánea (Tabla 6). Se diferencian por no utilizar para su fermentación cepas seleccionadas de levadura. El resultado depende de microorganismos (hongos o bacterias) desarrolladas de forma espontánea, suelen transmitir a la cerveza un sabor ácido característico. Familia Denominación ABV (%vol) Amargor (IBU) Densidades (g/L) Color (EBC) ESP ESF Wild Fermented Fruir Lambic 5 – 6,5 0 – 10 1040 – 1060 1000 – 1006 6 – 14 Tabla 6. Estilos de cervezas de fermentación espontánea. 1.5 Fabricantes de Cerveza en España. Actualmente, España cuenta con numerosas fábricas de Cerveza. La fabricación de cervezas en España ha aumentado en un 10 % respecto al año anterior, situando a España como el tercer mayor productor de cervezas de Europa solo por detrás de Alemania y Polonia. Las cerveceras españolas produjeron el año pasado 3.662 millones de litros de cerveza, 344.000 más que en 2020. Lo que equivale a una producción final de en torno a 80 litros por habitante. (Informe socio-económico del sector de la cerveza en España 2020). En 2021, el ranking de fabricantes de Cervezas era el siguiente (Tabla 7): 24 En cuanto a la temperatura del agua de remojo, para que el agua llegue a la zona del embrión en el interior del grano, a mayor temperatura del agua, menor es el tiempo de remojo como se aprecia en la Tabla 10: Temperatura del agua de remojo (ºC) Tiempo de remojo (horas) 5 90 10 70 15 45 Tabla 10. Temperatura / Tiempo de remojo. Otros de los factores que afectan al tiempo de remojo es el tamaño del grano de cebada, puesto no tarda lo mismo un grano de tamaño grande a un grano de tamaño pequeño, por ello mismo en fases anteriores se produce una clasificación del grano para que en este proceso el remojo sea uniforme. En un estudio ante un tiempo de 90 horas de remojo y ante diferentes tamaños de grano, se observa que el remojo no es el mismo, un grano de menor tamaño absorbía mayor cantidad de agua que un grano de mayor tamaño (Figura 19). Figura 19. Tamaño del grano / Contenido agua absorbida. Una vez comienza el proceso de remojo y el grano empieza a absorber agua, es necesario el abastecimiento del oxígeno ya que comienza la respiración. En el caso que a la cebada le falte oxígeno, no estará bien preparada para el proceso de germinación, con lo que podrá producirse la muerte del embrión. Durante el remojo, el grano de cebada absorbe agua de manera muy rápida al principio pero dicha absorción va disminuyendo a medida que pasa el tiempo. Este proceso tiene lugar de forma que, al principio se llenan los tanques cilindro-cónicos de remojo de agua al que posteriormente se le añade la cebada, una pequeña parte del grano añadido no se hunde por lo que se queda flotando en dicho tanque, estos granos no flotantes que por lo general representan el 0.2 % de la cebada añadida son recogidos por el rebosadero del tanque y desechados ya que son granos vacíos. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 43,7 43,3 43,6 43,7 43,7 44,7 45,6 48,9 47,8 49 Tamaño grano (mm) Contenido agua (%) Tamaño grano / Contenido agua Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 25 Figura 20. Esquema del Remojo de la cebada. Una vez la cebada está en contacto con el agua en el tanque de remojo, se lleva en torno a 6 – 8 horas, se drena la primera agua de remojo y se empieza a airear abundantemente la cebada, el dióxido de carbono (𝐶𝑂2) generado aquí es evacuado, este cambio entre remojo húmedo y aireación se realiza en un par de ocasiones más de tal manera, que en 2 días la cebada da por finalizada su estancia en el tanque de remojo ya que la absorción del agua continúa luego en la germinación (Figura 21). Figura 21. Remojo / Aireación típica del malteado. 3.1.4 Germinación de la cebada. Una vez acabado el remojo de la cebada, comienza la etapa de la germinación (Figura 22), en la que a partir del grano de cebada ya en buenas condiciones constantes de humedad y aireación forma una nueva planta, para dicha formación es necesario que el grano conste con una gran energía obtenida por la respiración para poder llevar a cabo esta etapa. La temperatura de esta etapa oscila entre los 14 – 20 ºC. 26 Figura 22. Esquema de la germinación del grano. En este proceso se pueden diferenciar varias etapas como son: ➢ Procesos de crecimiento. En el grano que va a germinar se forman las raicillas y las acrospira. Las raicillas despuntan del grano después del remojo, estas raicillas se ramifican en pequeñas raíces y para maltas tipo Pilsner la longitud de estas raíces deben ser en torno a 1.5 veces la del grano. Finalmente en la limpieza de la malta son eliminadas cuando acaba el tostado, estas forman una parte de la merma presente durante el malteado, para minimizar esta merma la germinación es realizada a temperaturas y tiempos lo más bajo posibles. La acrospira, cuando crece aparece en forma de parte quebrada en la parte superior del grano, al contrario que las raicillas no son eliminadas durante la limpieza de la malta ya que esta crece debajo de la cáscara. En maltas tipo Pilsner alcanzan en torno a 2/3 – 3/4 de la longitud del grano. La acrospira no debe sobrepasar la longitud del grano y hacerse visible en la punta, estos granos son llamados húsares, se forman debido a una alta temperatura en el germinado o una mala manipulación. Figura 23. Raicillas y Acrospira durante el crecimiento. ➢ Formación de enzimas. El embrión al acabar la absorción del agua, desecha las sustancias de crecimiento que avanzan hasta la capa de la aleurona, siendo allí la encargada de estimular la formación de nuevas encimas como son: • Enzimas que degradan el almidón, como son α-amilasa, β-amilasa o dextrina límite. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 27 La α-amilasa no se detecta en la cebada sin germinar, es la encargada de la rotura de los enlaces 1 – 4 (Figura 24) aunque de manera desordenada en glucosa, maltosa y dextrinas actuando en cualquier parte de la cadena. La máxima cantidad de α-amilasa se forma en el 3 – 4 día de germinación, necesitando gran cantidad de oxígeno para su desarrollo. La temperatura óptima de funcionamiento se encuentra entre 72 – 75 ºC. Figura 24. Αlpha-amilasa. Por otro lado la β-amilasa, sí se encuentra en la cebada sin germinar, aunque la mayor cantidad es encontrada en el 2 – 3 día de germinación. La rotura de enlaces 1 – 4 se realiza de manera ordenada en maltosa actuando solo en el extremo de la cadena. La temperatura óptima de funcionamiento se encuentra entre 62 – 65 ºC. • Enzimas citolíticas, como son: endo-β-glucanasa, exo-β-glucanasa, β-glucanosolubilasa, endoxilanasa. Son las encargadas de dejar libre el grano de almidón, atacando a las paredes celulares y descomponiendo la cubierta de hemicelulosa y pectina. La más importante es la β-glucanasa, se encarga de la degradación de los betaglucanos hasta dextrinas, de manera que destruyen la estructura celular rígida de tal modo que la degradación enzimática ocurre más fácilmente. Cuanto mayor sea la degradación del grano, mayor será la friabilidad de manera que el grano pueda ser triturado con los dedos al final de la germinación (Figura 25). Figura 25. Aumento de la friabilidad del grano. • Enzimas que degradan proteínas, como son las proteasas o las peptidasas. No se consumen en la respiración, sino en la formación de nuevas estructuras. 28 • Enzimas que degradan grasas como son las lipasas. • Enzimas disociadoras de éster fosfórico, como la fosfatasa, vitales para el metabolismo de la levadura. 3.1.5 Tostado de la cebada. Una vez que el proceso de germinación finaliza debe ser interrumpido para prevenir que el embrión siga transformándose y consumiendo sustancias de reserva. Este proceso se interrumpe mediante el secado y posterior tostado del grano en el que se intenta conseguir (Figura 26): ➢ La disminución del contenido del agua, en el que se pasa de un 40 % a un 5 % para así conservar la malta en buenas condiciones y dar resistencia al almacenamiento. Esta eliminación del agua ocurre de tal manera en la que una corriente de aire caliente pasa a través de la malta y la va secando poco a poco (Tabla 11), durante este proceso se tiene especial cuidado con las enzimas, con un pre-secado de la malta a temperaturas más bajas, ya que son las encargadas de la degradación de sustancias en la Brewhouse. Enzima Temperatura Letal Observaciones α-amilasa > 80 ºC Enzima más estable, la actividad se incrementa a temperaturas altas. Β-amilasa 65 – 70 ºC Enzima muy sensible, el 40 % es destrozada en el tostado. Β-glucanasa 55 – 60 ºC La enzima más sensible, el 50 % es destrozada en el tostado. Endo-peptidasa 60 – 65 ºC Sensible. Carboxy-peptidasa 75 ºC Relativamente estable. Di-peptidasa 55 ºC Muy sensible. Tabla 11. Temperaturas letales para diferentes enzimas. ➢ La interrupción del proceso de germinación, impidiendo así la transformación del grano con el crecimiento de las raicillas. ➢ Por último, la formación de sustancias aromáticas y colorantes, cuando el grano es expuesto a tiempos prolongados y temperaturas superiores a 85 – 90 ºC, los aminoácidos se unen con los azúcares formando aromas intensos y colores rojizos - marrones. Además se forman reacciones de compuestos dicarbonilos y aminoácidos denominados “mecanismos de Strecker” formando aromas muy intensos, todos estos compuestos estructurales de forma compleja son conocidos como “Reacciones de Maillard”. Los productos generados en las “Reacciones de Maillard” son conocidos como “productos de Maillard”, que son sustancias aromáticas y colorantes que aumentan su interés en maltas oscuras, intentando evitar la formación de estas sustancias en maltas pálidas y claras. A mayor temperatura y tiempos expuestos a la malta, mayor son los productos de Maillard formados. Por el contrario si se quiere que la formación de los productos de Maillard sean los mínimos posibles se deben buscar maltas, con bajo grado de modificación proteica y remojo, y un pre-secado inicial con temperaturas en torno a 35 – 40 ºC. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 29 Figura 26. Esquema del secado y tostado del grano. La temperatura y tiempo en el tostado de la malta son de vital importancia para su calidad final, en cuanto al presecado de la malta, unas temperaturas en torno a 50 ºC y tiempos altos tienen como finalidad numerosas ventajas y beneficios para la malta en cuanto a la estabilidad del sabor de la cerveza. Por otro lado, el tostado de la cerveza se debe hacer a temperaturas de en torno a los 70 - 75ºC para conseguir igualmente una estabilidad de sabor buena y que el sulfuro de dimetilo (DMS), el cuál puede aparecer durante el periodo de malteado y aportar toques de sabor a verdura y olores a hierbas negativos para la cerveza, se mantenga lo más bajo posible. La malta tipo Pilsner es una de las más usadas en la fabricación de la cerveza ya que es una de las maltas base, la fabricación de ella en un tostadero se recogen los siguientes datos (Tabla 12), en los que se aprecia que a medida que pasan las horas la temperatura del secadero aumenta progresivamente hasta llegar en torno a los 85 ºC y por consiguiente la humedad o contenido en agua de la malta baja hasta 4 % de agua. Hora Temperatura de la malta (ºC) Cantidad de agua (%) Potencia Ventilador Secadero - Arriba Medio Bajo Arriba Medio Bajo - 1 – 3 21 27 37 42 40 33 Max 4 – 8 25 46 52 35 31 17 Max 9 – 12 56 60 62 20 16 9 Max 13 – 16 71 74 77 8 6 6 75 % 17 – 20 80 81 84 6 5 4,5 50 % 21 – 24 84 85 86 4 4 4 50 % Tabla 12. Fabricación malta Pilsner en tostadero. Una vez acabado el tostado la malta no puede ser almacenada a 85 ºC por lo que debe ser enfriada mediante un soplado de aire fresco para bajar la temperatura a en torno a 30 – 35 ºC. 30 - Rendimiento del malteado. Como cualquier proceso industrial, la cantidad de producto final obtenido en un proceso no coincide con la materia prima inicial del proceso, es lo que se conoce como rendimiento, en este caso rendimiento del malteado que es la relación entre la malta final producida y la cantidad de cebada inicial utilizada, la diferencia obtenida con respecto al 100 % es lo que se conoce como la merma del malteado. Se conoce que por 1000 Kg de malta Pilsner en remojo, se obtienen después de la germinación en torno a 1400 Kg de malta ya germinada y escurrida, conocida como malta verde. Esos 1400 Kg de malta verde deben ser tostados para la eliminación del contenido de agua que contengan y su posterior almacenamiento, se obtienen aproximadamente en torno a 800 Kg de malta almacenada, por lo que la merma de 1000 Kg de cebada inicial son 200 Kg. - Utilización de diferentes tipos de malta, según la cerveza a fabricar. Según el tipo de cerveza a fabricar, se deben elegir diferentes tipos de maltas en proporción al color final que se quiera obtener, en el mundo cervecero el color se clasifica por unidades EBC (Figura 27), cuanto más bajo sea el valor más clara es la cerveza, y por el contrario, ante un valor más alta, más oscura será la cerveza final. Figura 27. Color de la Cerveza EBC. En la Tabla 13, se mostrarán una serie de combinaciones de maltas con distintos EBC y en diferentes proporciones para conseguir el color EBC que se quiera obtener en el producto final. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 31 Tipo de Cerveza Color final (EBC) Tipos de malta Color (EBC) Porcentaje (%) Pilsner 6 – 7 Malta Pilsner 3 100 – 95 Carapils 15 4 – 5 Clara 8 Malta Pálida 3,5 100 – 95 CaraHell 25 Hasta 5 Oscura 50 – 60 CaraDunkel 120 2 Malta Oscura 15 90 Malta Pálida 3,5 8 Tabla 13. Tipos de malta según Cervezas. 3.2 Molienda. En este momento es donde comienza la elaboración del mosto cervecero, la malta procedente de las malterías es recibida en las fábricas de cerveza en los silos de malta, la cuál es mandada a los molinos trituradores en los que se tritura de manera adecuada para su elaboración. La calidad de la molienda influye en: • La maceración y tiempo de sacarificación. • Filtración del mosto cervecero. • Rendimiento en la sala de cocción. • Fermentación. • Filtrabilidad de la cerveza, contenido en β-glucanos. • Sabor y color de la cerveza final. - Molturación de la malta. La molturación de la malta es un proceso de trituración mecánica, para facilitar a las enzimas que actúen sobre los componentes de la malta y los degraden. En este proceso, la cáscara debe ser triturada y tratada con especial cuidado debido a que actuará como medio filtrante en etapas posteriores. El grado de molturación de la malta está relacionado con la cantidad de extracto que se puede obtener de la malta, la magnitud que se encarga en medirlo es el rendimiento, se define como la cantidad de extracto que se obtiene respecto a la cantidad de extracto máxima que se obtendría en condiciones ideales. La cáscara seca se astilla con gran facilidad por lo que se reduce considerablemente la capacidad de filtrado del mosto, en cambio cuanto más húmeda se encuentre la cáscara, más elástica será y por lo tanto mejor rendimiento tendrá esta durante la filtración del mosto cervecero, este proceso se denomina molturación húmeda. En la actualidad, se demanda una malta en el que el endospermo se encuentre seco y se pueda triturar fácilmente según las especificaciones además de una cáscara un tanto húmeda y elástica para favorecer el posterior filtrado. Por tanto la molturación puede ser en seco o en húmedo: ➢ Molturación en seco. Es la molturación más utilizada en las Industrias Cerveceras, la malta es triturada en seco pasando a través de rodillos dispuestos en pares, según el número de rodillos se diferencian varios tipos. 32 • Molinos de seis rodillos. Es de los más utilizados, consta de tres rodillos en pares, el primer par de rodillos es el llamado el par de rodillos de trituración previa, el segundo par, es el triturador de cáscaras y el último es el par de rodillos de molienda, entre los pares de rodillos se encuentran tamices con diferentes luz de mallas encargados de clasificar el material molido, como son las cáscaras, la sémola y la molienda fina y harina. • Molinos de cinco rodillos. Igual que el molino de seis rodillos anterior, en la que un rodillo asume el trabajo de dos. Con este tipo de rodillo se pueden alcanzar todo tipo de moliendas que se quieran. • Molinos de cuatro rodillos. Es muy frecuente verlos en plantas medianas, consta de dos pares de rodillos de forma superpuesta. Consta de un tamiz vibratorio intercalado, el cual, separa la malta pretriturada en cáscaras con sémola adherida, sémola y harina y hacer pasar por el segundo par de rodillos. • Molino de dos rodillos. Se encuentran en fábricas muy pequeñas, poseen un rendimiento muy bajo, nada comparable a los anteriores. ➢ Molturación húmeda. Si la malta es remojada antes de la molturación, el daño que se le produce a la cáscara del grano se reduce significativamente y así cumple su función de filtrado de mosto en el lauter. Estos molinos se componen de, un silo de malta donde ocurre el remojo de la malta, rodillos alimentadores y estrujadores y bombas para la mezcla y transporte de la malta. Son molinos ya un poco obsoletos. En cuanto a su funcionamiento, en primer lugar se produce el remojo de la malta con agua en torno a 40 ºC aumentando la humedad del grano en torno al 40%, el agua sobrante es retirada por bombeo, quedando solo la malta ya remojada para pasar a través de los rodillos del molino. 3.3 Macerado. El macerado es considerado uno de los procesos más importantes en la elaboración de la cerveza, en el cuál, la malta y el agua son mezcladas en el macerador, esta mezcla se conoce como empaste del grano, para que con ayuda de las enzimas se produzcan una serie de transformaciones y las substancias insolubles pasen a ser solubles durante la maceración. Son consideradas solubles; los azúcares, dextrinas, substancias minerales y algunas substancias albuminoideas, en cambio, las substancias insolubles que se quieren transformar son; el almidón, celulosa, substancias albuminoideas de alto peso molecular. Existen numerosos factores que varían la actividad enzimática de la disociación de los substratos (Figura 28), como son: Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 33 Figura 28. Enzimas según Temperatura y pH. • Dependencia de la actividad enzimática de la temperatura y el tiempo. La temperatura es de los factores más importantes a controlar durante la actividad enzimática, la actividad aumenta al crecer la temperatura hasta que llega un valor óptimo y a partir de ahí comienza la inactivación de las enzimas y por tanto la eliminación de la actividad enzimática (Figura 29). A bajas temperaturas la actividad enzimática se conserva y disminuye muy lentamente con el tiempo, al contrario que a altas temperaturas que disminuye rápidamente con el tiempo. Figura 29. Dependencia de la actividad enzimática de la temperatura y el tiempo. 40 La filtración del mosto se realiza en cubas filtros o lauter (Figura 35), es un recipiente cilíndrico, formado por un doble fondo ranurado donde se deposita el grano que realiza la función de filtrado del mosto, una vez obtenido el mosto ya filtrado el bagazo es retirado de la cuba filtro. Figura 35. Cuba filtro o Lauter. La secuencia operativa de la cuba filtro se realiza en varias etapas: - Expulsión de aire. Para que la filtración se realice de forma más rápida, libre de contaminantes y burbujas de aire el falso fondo debe estar libre de aire. - Transferencia de la templa. Se transfiere desde el macerador de la forma más rápida posible y de manera uniforme para obtener mejor rendimiento, el trasvase debe durar en torno a 10 minutos y la velocidad debe ser constante y lo más lenta posible para evitar la desintegración de la mezcla. - Reposo de la filtración. Una vez se realiza la trasferencia, el primer mosto se acumula en la parte superior, en cambio por gravedad el grano o heces se encuentra en la parte inferior actuando como capa filtrante. Este proceso oscila entre los 5 – 10 minutos. A mayor temperatura en la finalización del macerado, más rápida será la filtración del mosto. - Descarga del primer mosto. El primer mosto pasa a través de las heces y así es filtrado, las heces oponen al mosto una resistencia que causa efecto de succión, ya que tiende a filtrar más mosto del que fluye. Este efecto hace que las heces se compacten cada vez más y la resistencia de filtrado vaya aumentando. Para evitarlo se tiende a mantener la diferencia de presión lo más baja posible. - Lavado del mosto y descarga del segundo mosto. El primer mosto se filtra y descarga, hasta un poco antes que las heces sean visibles, para mantener la flotabilidad de ellas. A continuación, se procede al lavado de las heces para extraer su azúcar, este lavado requiere cierto tiempo. El lavado puede ser continuo o pequeños lavados para mantener el agua de riego más tiempo en contacto con las heces y extraer más extracto. Sin embargo un riego continuo tiene ventajas como, una filtración clara del mosto, menos enjuague de las cáscaras y oxígeno, cervezas más finas y mejor estabilidad. - Evacuación de heces. Al finalizar la descarga de las últimas aguas, las cuchillas de la cuba filtro se giran hacia abajo empujando el bagazo hacia la boca de descarga y evacuándolas. El bagazo es transportado gracias al tornillo sinfin a los silos de heces donde son almacenadas y posteriormente vendidas. Resumen filtración. En la Tabla 18 se representa una resumen del proceso de filtrado, donde se incluyen la secuencia del filtrado completo. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 41 Definición Proceso en el que se separa el mosto cervecero cargado de azúcares fermentables del bagazo que es retirado, este bagazo es el encargado de actuar como medio filtrante y filtrar el mosto para seguir con la elaboración. Fases de la filtración Filtrado del primer mosto Filtrado del segundo mosto Secuencia filtración 1. Evacuación de aire del circuito 2. Transferencia de la templa desde el macerador al lauter, el trasvase no debe durar más de 10 minutos. 3. Reposo y recirculado de la filtración, el tiempo oscila entre 5 – 10 minutos cada uno, además en el recirculado se empieza a compactar la capa de bagazo y crear el lecho filtrante. 4. Descarga del primer mosto, sin dejar nunca el grano descubierto de agua, para evitar su oxidación. 5. Lavado del mosto y descarga del segundo mosto, el agua de lavado debe proporcionarse al pH óptimo para aumentar el rendimiento en la extracción de azúcares del grano. 6. Evacuación del bagazo. Tabla 18. Resumen filtración. 3.5 Hervido. El mosto obtenido de la cuba filtro se cuece entre 50 – 80 minutos, según el tipo de cerveza a elaborar, en ese periodo de tiempo se produce la adicción de lúpulo para aportarle al mosto componentes amargos y aromáticos y conseguir que los compuestos formados por proteínas y polifenoles precipiten durante la cocción, esta etapa se lleva a cabo en el hervidor. En la cocción del mosto se llevan a cabo una serie de procesos, los cuales son: - Disolución y transformación de los componentes del lúpulo: en la fabricación de la cerveza, los componentes más importantes del lúpulo son; las resinas de lúpulo o compuestos amargos que son los encargados de aportar el sabor amargo, la esencia de lúpulo que es más volátil a mayor cocción del mosto por lo que dependiendo del tipo de cerveza a fabricar se hervirá más o menos y por último los taninos de lúpulo que intervienen en la floculación. - Precipitación de proteínas y polifenoles: las proteínas son las encargadas de la formación de la espuma en la cerveza, además actúa como nutriente de la levadura. Tienen gran afinidad a unirse a los polifenoles y formar complejos que produzcan turbidez y por lo tanto afecte a la estabilidad de la cerveza. Por lo que, se intenta precipitar en la totalidad todos estos complejos, esta precipitación es más efectiva por; mayor duración de hervido, movimiento intensivo del mosto en el hervido y un bajo valor 42 de pH (el valor óptimo de pH se encuentra en torno a 5,2). - Evaporación de agua: durante la cocción del mosto en el hervidor se intenta conseguir una tasa de evaporación de en torno al 4 – 5 % para obtener una buena precipitación de las proteínas. %𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝑉𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 − 𝑉𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜𝑓𝑟í𝑜 𝑉𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 - Esterilización del mosto cervecero: durante el hervido del mosto son destruidos todos los microorganismos, los cuales si no son destruidos pueden modificar el sabor de la cerveza. Además se produce la esterilización del mosto, a partir de este momento es crucial tomar todas las precauciones para evitar la contaminación del mosto. - Disminución del pH del mosto: tanto el lúpulo añadido como la cocción del mosto ayudan a la acidificación del mosto pasando de un valor de 5,5 – 5,6 a 5,2 – 5,3. Procesos como la precipitación de compuestos formados por proteínas y polifenoles, reducido aumento de la coloración del mosto o amargor del lúpulo más fino y noble se desarrollan mejor con valores bajos de pH. - Evaporación de substancias aromáticas no deseadas: el mosto contiene una serie de substancias aromáticas más o menos volátiles que no aportan beneficios sobre el aroma de la cerveza, por lo que es necesario eliminarlas. El control principal de estas substancias está dirigido hacia el sulfuro de dimetilo (DMS), el cual, aporta aromas de sabor a verduras a la cerveza. El DMS libre generado debe ser purgado para generar una buena espuma y estabilidad en la cerveza, al igual que el formado durante la fermentación el cuál, debe ser eliminado mediante un aumento de la temperatura. - Contenido de cinc (Zn) en el mosto: el contenido de cinc en el mosto debe oscilar entre 0,10 – 0,15 mg/L, se encarga de favorecer la fermentación alcohólica. • Tipos de hervidores. Según el tipo de calentamiento que se le aporte al hervidor, se diferencian; hervidores con calentamiento directo por carbón, gas o aceite, hervidores con calentamiento por agua caliente y hervidores con calentamiento por vapor. Este último es el más usado en la industria cervecera, los de calentamiento por vapor. Para que el calentamiento en estos hervidores funciones correctamente, son necesarias algunas consideraciones. La tubería de vapor procedente de la caldera hasta el hervidor debe estar bien aislada para evitar la pérdida de calor, el vapor no llega directamente de la caldera sino que se encuentra con una válvula reductora de presión para reducir a la reducción permitida del hervidor que tiende a estar entre 3 – 4 bar, esta reducción es necesaria ya que si no estuviese, el fondo del hervidor podría llegar a rajarse. El vapor que llega es distribuido a través de un canal anular aislado para que llegue a todas las partes del hervidor, las camisas del hervidor al igual que las tuberías se encuentran aisladas para perder el mínimo calor posible. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 43 Figura 36. Circuito de Vapor del Hervidor. Al principio del hervido, se debe de purgar con vapor el aire que se encuentre en la camisa por los tubos de purga hasta que fluya vapor hacia afuera, es necesario para evitar la formación de un vacío debido a la condensación de vapor. Este condensado es eliminado y conducido por las tuberías de condensado hasta el recipiente de condensación y suministrado de nuevo a la caldera como agua de alimentación de la caldera. • Adicción del lúpulo. Durante la cocción del mosto, se añade el lúpulo y se cuece con el mosto. Debido a esta cocción, se logra una isomerización de Alpha-ácidos insolubles a iso-alpha-ácido soluble, que genera el amargor a la cerveza. En cuanto al cálculo de la dosificación de lúpulo es el siguiente: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝐿ú𝑝𝑢𝑙𝑜 = 𝐼𝐵𝑈𝑜𝑏𝑗𝑥𝑉𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜 %(𝑎𝑙𝑝ℎ𝑎 − 𝑎)𝑥𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑥10003(𝐾𝑔) Donde: - IBUobj: son las unidades de amargor que se quiere que tenga la cerveza fabricada. - Vmosto: volumen de mosto. - %(𝑎𝑙𝑝ℎ𝑎 − 𝑎): porcentaje de Alpha-ácidos que contiene el lúpulo. - Utilización: varía en función del tiempo que se lleve el mosto en el hervidor cociendo y el momento en el que se añada, por otro lado también influye la densidad que tenga el mosto fabricado. En cuanto al momento de la adicción, si se utilizan varias variedades de lúpulo, se adiciona primero el lúpulo que genera amargor, para transformar su gran potencial de Alpha-ácido. Por otro lado el lúpulo aromático, se adiciona en último lugar preferiblemente al final de la cocción, de esta manera las esencias nobles se mantendrán en la cerveza. Además, también se puede añadir el lúpulo en etapas de maduración en frío, se conoce como dry hopping, se utilizan lúpulos florales donde se acentúan los sabores aromáticos. 44 Resumen hervido. En la Tabla 19 se realiza un resumen del hervido del mosto cervecero, incluyendo los diferentes procesos que se llevan a cabo. Definición El mosto obtenido de la cuba filtro se cuece entre 50 – 80 minutos, según el tipo de cerveza a elaborar, en ese periodo de tiempo se produce la adicción de lúpulo para aportarle al mosto componentes amargos y aromáticos y conseguir que los compuestos formados por proteínas y polifenoles precipiten durante la cocción, esta etapa se lleva a cabo en el hervidor. Procesos Precipitación de polifenoles y proteínas para evitar su unión, dicha unión sólo tiene efectos negativos en la espuma. Tanto la cocción como la adicción del lúpulo ayudan a que el pH baje en torno a 5,2. Tasa de evaporación en torno al 4 – 5 % Esterilización del mosto cervecero. Evaporación de sustancias aromáticas no deseadas (DMS). Contenido de Zinc en el mosto, en torno a, 0,10 – 0,15 mg/L. Adicción de lúpulo La primera adicción genera amargor, y la segunda al final de la cocción aromas. Tabla 19. Resumen hervido. 3.6 Whirlpool. El Whirlpool es un recipiente vertical cilíndrico sin piezas interiores, en el cual, el mosto procedente del hervidor es introducido tangencialmente por bombeo. De tal forma, se produce un flujo rotatorio en el interior del recipiente que hace que el trub caliente sedimente formando un cono en el centro. El mosto limpio se extrae lateralmente, dejando en el centro el trub caliente, como se representa en la Figura 37. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 45 Figura 37. Trub caliente Whirlpool. • Diseño del Whirlpool. El fondo del Whirlpool es plano y con una pendiente mínima de en torno al 1% hacia la descarga. La relación de diámetro:altura del contenido del mosto es de 3:1. Además, las paredes se encuentran aisladas externamente para evitar el enfriamiento del mosto en el interior (Figura 38). Figura 38. Diseño del Whirlpool. El bombeo del mosto del hervidor al whirpool es de vital importancia, se ha de evitar que la bomba gire a alta velocidad y hacer que trabaje sin cavitación para que el trub caliente no vuelva a integrarse en el mosto y lo enturbie. 46 La velocidad de entrada del mosto debe ser en torno a los 3,5 – 4 m/s, para hacer rotar el mosto y lograr el efecto del Whirlpool. La duración de reposo se estima en torno a los 25-30 minutos. Cuanto más breve sea el reposo: - Produce un menor aumento de la coloración del mosto y por tanto de la cerveza final. - Mejora la estabilidad de sabor de la cerveza. Resumen Whirlpool. En la Tabla 20 se realiza un pequeño resumen de la operación de Whirlpool, donde se incluyen los parámetros más importantes. Definición El mosto procedente del hervidor es introducido por bombeo formando un flujo rotatorio y dejando el trub caliente en el centro formando un vórtice, el mosto se queda limpio y el trub es retirado una vez vaciado el whirpool. Parámetros de diseño Pendiente mínima de 1% hacia la descarga. Relación diámetro:altura del mosto 3:1 Paredes aisladas térmicamente. Velocidad de entrada en torno a 3,5 – 4 m/s. 25 – 30 minutos de duración del reposo. Tabla 20. Resumen whirpool. 3.7 Enfriamiento. La levadura sólo puede realizar la fermentación a bajas temperaturas, por lo que se debe pasar el mosto proveniente del whirpool a 85ºC aproximadamente. En torno a 10 – 16 ºC según el tipo de levadura a utilizar, se debe enfriar lo más rápidamente posible con los intercambiadores de placas (Figura 39), evitando estar el mínimo tiempo posible entre 20 – 40 ºC. Durante el enfriamiento del mosto, ocurre una serie de procesos que repercutirán en la velocidad de la fermentación y maduración de la cerveza: - El enfriamiento del mosto; el mosto se debe enfriar rápidamente utilizando el intercambiador de placas a una temperatura de en torno a 11 – 12 ºC si hablamos de una cerveza Lager. Un tiempo prolongado a temperaturas intermedias sería negativo para la cerveza puesto habría un gran riesgo de propagación de microorganismos y convertir a la cerveza en no apta para la venta. - Formación y extracción del trub en frío; a temperaturas inferiores a 60 ºC el mosto comienza a enturbiarse debido a la formación de partículas de en torno a 0,5 micras. El trub frío se encuentra formado por taninos y proteínas. En la actualidad, se omite la extracción del trub frío, puesto se realiza una separación óptima del trub caliente y se trabajan con levaduras muy fermentativas por lo que se consiguen buenas estabilidades de sabor y espuma. - Aireación del mosto; la aireación del mosto se ha de realizar con el mosto frío, puesto a altas temperaturas se produce una fuerte oxidación, el mosto se oscurece y genera un sabor amargo. Sin embargo con el mosto enfriado es necesaria la aireación con oxígeno para la propagación de la levadura durante la fermentación. Es la única vez durante el proceso de elaboración de la cerveza donde se le suministra oxígeno a la cerveza, es consumido por la levadura en poco tiempo y no perjudica la calidad del mosto. El agua caliente es un punto clave para el ahorro de energía térmica, el mosto se enfría desde los casi 100 ºC del Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 47 whirpool hasta en torno 11 – 12 ºC en un intercambiador de placas, el agua utilizada para la refrigeración se caliente hasta unos 80 ºC por lo que se suele almacenar en tanques y ser usadas para posteriores macerados o lavados de grano. Figura 39. Intercambiador de placas. 48 4. OPERACIÓN BÁSICA DE FERMENTACIÓN 4.1 Definición de la fermentación alcohólica en el proceso cervecero. La fermentación alcohólica se define como el conjunto de transformaciones del proceso cervecero (Figura 40). Las transformaciones no solo se limitan a los azúcares simples (fermentables), sino a todos los componentes encontrados en el mosto que son asimilados por la levadura, obteniendo productos que estarán presentes en la cerveza final, como son, el alcohol, dióxido de carbono y energía en forma de calor entre otros. Figura 40. Reacción de Fermentación. Los compuestos obtenidos del metabolismo de la levadura son muy numerosos, como son, los alcoholes superiores, las cetonas, los aldehídos, los ésteres, las substancias azufradas, los ácidos grasos que reducen el pH del medio, las transformaciones que afectan a la coloración de la cerveza (reacciones de Maillard), los polifenoles, todos los compuestos obtenidos juegan un papel vital en el sabor y características de la cerveza final. La fermentación depende de numerosos factores: - La cepa de levadura, generalmente Saccharomyces. - La composición del mosto. - La cantidad de levadura que se inocula en el fermentador. - La temperatura de inoculación de la levadura. - La temperatura a la que se realice la fermentación. - El pH del mosto. - El estado de la levadura: Conteo de células y vitalidad. - La presión del tanque. - La densidad inicial del mosto (ºP). Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 49 Figura 41. Levadura. La levadura es la artífice y culpable de que se lleve a cabo la fermentación, generalmente se usa Saccharomyces Cerevisiae, sus características principales: - Para el comienzo de la fermentación se debe de airear con oxígeno, gracias a ello fabricará esteroles que le ayudaran a crecer hasta unas 140 millones de células/mL aprox, dependiendo de la cepa y dosis en el pico de crecimiento. - El ratio de multiplicación varía entre 3 y 5, por lo que una vez que la levadura se inocule en el fermentador crecerá en esa proporción. - La levadura flocula al final de la fermentación si es Lager, si es Ale puede ir al fondo o a la parte superior, según la cepa que se utilice. - Ante una mala conservación, se puede estresar la levadura y no aportar buenas características al producto final. - Su crecimiento puede regularse variando factores como son, la siembra, temperatura… 4.2 Tipos de fermentación. Dependiendo del tipo de levadura, la temperatura a la que actúa y su comportamiento, se distinguen 3 tipos de fermentación (Tabla 21) que dan lugar a la clasificación básica de los tipos de cerveza, dividiéndolas en tres grandes familias: cervezas de alta fermentación, cervezas de baja fermentación y cervezas de fermentación espontánea. 56 Una vez se conocen todos los parámetros mencionados anteriormente, se lleva a cabo el cálculo de la dosis de siembra de levadura en el fermentador. El primer valor será el “Objetivo”, se calcula multiplicando la dosis de siembra según el tipo de levadura por la densidad final que se desea en la cerveza en grado plato (ºP). El segundo parámetro es el volumen total que se introduce de mosto en el fermentador. El tercer y cuarto parámetro se obtienen en laboratorio midiendo la muestra de levadura y obteniendo el número de células por mililitro y la viabilidad de ellas, una vez se tienen los cuatro parámetros se calcula la cantidad necesaria de levadura a inocular en el fermentador. 4.7 Diseño y forma de los tanques cilindro cónicos de fermentación. Los tanques cilindro cónicos de fermentación se construyen con una parte superior cilíndrica y una parte inferior cónica, de tal forma que la levadura que precipite en el cono pueda ser extraída para cosecharla o para su desecho. Respecto al material de construcción, en tiempos pasados se construían de acero inoxidable (acero al carbono) y se añadía un recubrimiento de resina epoxi para protegerlos de la cerveza. Actualmente se construyen de acero inoxidable al cromo-níquel, denominado acero tipo V2A. Además, para el mando, control y seguridad de los tanque es necesario que cuenten con: - Dispositivos de llenado y vaciado, como son, tuberías de suministro de mosto, de carga de levadura, de CIP. - Válvulas de seguridad. - Instrumentos de control. - Equipo para CIP. El tamaño de los tanques se dimensiona conforme a la producción de la sala de cocción, debido a que deben de recibir la producción de un día como máximo ya que: o Si el tanque es demasiado grande con relación a la sala de cocimiento, una vez el primer mosto entra en el fermentador y es inoculado con la levadura, el tiempo máximo para introducir los siguientes mostos es de en torno a 24 horas. o Por el contrario, si la levadura no se introduce en el fermentador hasta que entra el último mosto, hay un gran riesgo de contaminación en todos los mostos introducidos anteriormente. o Además, la carga de glicol para el enfriamiento del tanque es mucho mayor y por tanto más costosa. La mayoría de los diámetros de tanque se encuentra entre 3 – 5 metros, el ángulo interior del cono se encuentra entre 60 – 75 º y la relación entre el diámetro y altura de mosto en el tanque de fermentación debe de encontrarse entre 1:1,5 y 1:2 (Figura 45). El cálculo del contenido de mosto en un tanque de fermentación se determina con la suma entre: - Parte cilíndrica. 𝑉𝑐𝑖𝑙 = 𝑟2∗ 𝜋 ∗ ℎ - Parte cónica. 𝑉𝑐𝑜𝑛 = 𝑟2∗𝜋∗ℎ 3 Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 57 Figura 45. Diseño tanque de fermentación. Sin embargo los tanque de fermentación no pueden se llenados completamente para la fermentación, puesto que en esta etapa se produce una capa de espuma considerable que puede salir por la tubería y causar el aglutinamiento de las válvulas de seguridad bloqueándolas y dejándolas fuera de funcionamiento. Por lo cual, se debe de dejar en torno al 20 – 25 % de volumen de mosto ocupado vacío en el inicio de la fermentación. 4.8 Cosecha de levadura del tanque cilindro cónico. La cosecha de levadura es una parte del proceso vital para el cervecero en la que intervienen dos factores bien diferenciados: - Momento de la cosecha de levadura. La levadura no decanta tal como se desea, pues durante la fermentación se producen numerosas turbulencias. Una vez finaliza la fermentación, comienza el reposo en frío, la cantidad principal de levadura sedimentará hacia el cono poco a poco. Es entonces el momento de realizar la cosecha de la levadura ya que la levadura en el cono sufre, sobre todo bajo la presión parcial del dióxido de carbono. - Método de la cosecha de levadura. La levadura se cosecha del cono del tanque antes de que la cerveza sea trasegada. La levadura puede ser cosechada aprovechando la presión de la columna de cerveza que se encuentra encima de ella, o utilizando una bomba lobular para mantener constante el caudal. Es importante que la levadura descienda lentamente por el cono y que mantenga la interfase horizontal entre la levadura y la cerveza sin formar vórtices que hagan que se cuele cerveza y se deje levadura en las paredes del fermentador, esto ocurre si se cosecha demasiado rápido o el ángulo del cono del fermentador es de poca inclinación. (Figura 46) 58 Figura 46. Levadura en el cono del fermentador. El tanque que reciba la levadura cosechada debe estar contra presionado en torno a 0,4 – 0,5 bar para mantener a la levadura en sus condiciones óptimas de presión, si se descargase al tanque sin presión la levadura se descomprimirá muy rápidamente provocando una situación de estrés y un posterior mal rendimiento. Además, se contará con un sistema de extracción de dióxido de carbono, abastecimiento de oxígeno y sistema de refrigeración, muy importantes para la vitalidad de la levadura en sus posteriores generaciones. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 59 5. OPERACIÓN BÁSICA DE TRASVASE/GUARDA La estabilización de la cerveza es uno de los muchos puntos críticos que se encuentran durante la elaboración. Si la cerveza se consume lejos del centro de producción o en un rango de tiempo amplio, puede estropearse, enturbiándose y ser por lo tanto imbebible en un corto periodo de tiempo si no se cumplen con los estándares de estabilidad. Existen numerosas causas por las que la cerveza puede enturbiarse: - Microorganismos contaminantes en la cerveza que se propaguen, enturbien la cerveza y la conviertan en no apta para el consumo por excreción de productos metabólicos. - Coloides contenidos en la cerveza que aumentan su tamaño con el tiempo y la enturbian. - La cerveza empeora su sabor con el tiempo. El brillo de la cerveza, junto con el sabor y la espuma son factores decisivos en la valoración de su calidad que cualquier consumidor puede verificar sin la ayuda de ningún experto. Para garantizar estos factores y por lo tanto su estabilidad en el tiempo se disponen de dos medios diferenciados: - Estabilización biológica de la cerveza. - Estabilización coloidal de la cerveza. 5.1 Estabilización biológica de la cerveza Una vez finalizado el mosto, éste es estéril microbiológicamente, los microorganismos que pueden provocar contaminaciones sólo pueden formarse por malas limpiezas. Pueden propagarse en la cerveza hasta formar turbidez en ella y hacerla prácticamente imbebible. La estabilidad biológica de la cerveza se acorta por: - Un modo de trabajo sucio. - Una aireación de la cerveza en la parte de envasado. - Una sobrecarga de la instalación de filtrado de la cerveza. - Un almacenamiento del envasado a temperaturas elevadas. De todos los factores el más influenciado por el maestro cervecero es la limpieza en el trabajo, por lo que debe de seguir y cumplir una serie de buenas prácticas en cervecería como son: - Uso de ropa limpia e higiene personal. - Desmontar, limpiar y desinfectar los grifos o tomas de muestras. - Mantener y cumplir el esquema de limpieza y desinfección de la planta. - Verificar las limpiezas y desinfecciones. Puesto que la cerveza debe de mantenerse y conservarse en condiciones óptimas para su venta y consumo hasta la fecha de consumo límite, todos los contaminantes que puedan encontrarse en la cerveza deben ser eliminados o convertidos en inofensivos, para ellos se dispone del tratamiento de calor por pasteurización. La pasteurización se define como la eliminación de microorganismos en soluciones acuosas por medio del calentamiento del producto. Si la cerveza se expone a una temperatura elevada, los microorganismos serán eliminados en un corto periodo de tiempo. Uno de los tipos de pasteurización, es la pasteurización flash (Figura 47), en la que la cerveza es calentada gracias a un intercambiador de calor de placas en torno a 70 ºC durante aproximadamente 30 – 40 segundos y 60 posteriormente se vuelve a enfriar aproximadamente en torno a 2 – 4 ºC. todo el proceso tiene una duración de apenas 2 minutos y no influye en la calidad de la cerveza final. Es importante que la presión nunca esté por debajo de la presión de saturación de 𝐶𝑂2, y que la presión de la cerveza caliente sea mayor que en el lado de la cerveza entrante, para ello son necesarias bombas de altas presiones, en torno a 12 bar. Figura 47. Pasteurizador en línea (flash) de cerveza. A medida que aumenta la temperatura de pasteurización, menor es el tiempo en eliminar los microorganismos contaminantes de la cerveza, la unidad de medida de la pasteurización, se denomina unidades de pasteurización (UP) y se define como el tiempo de mantenimiento en caliente de 1 minuto a 60 ºC y se calcula: 𝑈𝑃 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ∗ 1.393(𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑒𝑛𝑒𝑙𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟−60º𝐶) Las unidades de pasteurización (UP) necesarias variarán en función de la cerveza a pasteurizar y del grado de contaminación detectada en ella, cuanto mayor sea la cantidad de gérmenes detectados, mayor será la UP requerida, normalmente entre 20 – 27 UP. Si elegimos por ejemplo 20 UP (Tabla 22) necesarias para nuestra cerveza, el mantenimiento en caliente será: Temperatura (ºC) UP Tiempo necesario (min) 64 20 5,312 66 20 2,737 68 20 1,411 70 20 0,727 72 20 0,375 Tabla 22. UP según temperaturas. El efecto exponencial aumenta considerablemente a mayor temperatura, una mayor temperatura quiere decir un menor tiempo de mantenimiento en caliente, es un proceso crítico, puesto la temperatura debe ser mantenida Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 61 cuidadosamente para evitar deterioros en el producto final. 5.1.1 Pasterización tipo túnel. La cerveza embotellada o enlatada también debe pasar por el pasteurizador, en este caso no por el flash sino por un pasteurizador tipo túnel (Figura 48). Se necesita que ambos formatos estén en el pasteurizador en torno a 15 - 30 minutos, por lo que se requiere un gran espacio para el pasteurizador en el área de envasado, además son equipos con grandes costos de inversión y con una alta demanda de energía, en torno a 70 – 100 MJ/1000 botellas. El calentamiento en estos tipos de formato de manera homogénea es muy complicado de conseguir, debido a que el intercambio ocurre a través de las paredes de vidrio que no es un buen transmisor de calor. Las partes cercanas a las paredes de la botella alcanzan con rapidez la temperatura de pasteurización, en cambio el núcleo frio que se encuentra en torno a 1,5 cm por encima del fondo de la botella, es el lugar donde se debe verificar que se alcanza la temperatura de pasteurización. Figura 48. Control y esquema pasteurizador tipo túnel. Durante el proceso de pasteurizado en túnel (Figura 49), se genera una gran presión en el interior de la botella, se debe a que la cerveza se dilata en el calentamiento, es importante verificar durante el proceso de envasado que el espacio vacío de la botella no esté por debajo del 4 %, puesto será ocupado por el líquido dilatado y así se evitarán roturas en las botellas. Una vez las botellas o latas son calentadas hasta la temperatura de pasteurización, posteriormente son enfriadas de nuevo. Figura 49. Pasteurizador tipo túnel. 62 5.2 Estabilización coloidal de la cerveza Aunque la cerveza se haya pasteurizado, con el tiempo se terminará enturbiando, debido a las sustancias disueltas de forma coloidal en la cerveza. La turbidez puede aparecer de forma reiterada o desaparecer si se extrae uno o ambos componentes que la forman (proteínas y polifenoles). Para ello existen numerosas medidas de extraerlos y prevenir la formación: - Prevenir durante la producción la formación de muchos compuestos proteicos. - Extracción de parte de los productos complejos de degradación proteica. - Degradación enzimática de los productos proteicos. - Eliminación de los polifenoles de la cerveza. - Almacenamiento en frío. - Nulos niveles de oxígeno. - Evitar movimientos de la cerveza. - Almacenamiento sin luz. Aparte del uso de las medidas tecnológicas para la mejora de la estabilidad coloidal de la cerveza, se necesitan el uso de agentes estabilizadores para obtener una buena estabilidad en el producto final. Entre las medidas tecnológicas se encuentran: - Procesamiento de cebadas más pobres en proteínas. - Proceso de germinación prolongado y frio en las malterías. - Tostado intensivo. - Buena separación de las cáscaras durante la molienda. - Alcanzar una elevada atenuación límite. - Reposo proteico prolongado. - Cocción elevada e intensiva, para provocar la precipitación de proteínas. - Control de la formación de flóculos. - pH del mosto caliente en torno a 5,1 – 5,2. - Adicción no demasiado temprana del lúpulo. - Maduración en frío mínima de 7 días en torno a 0 ºC para la decantación de partículas de turbidez en frío. - Evitar la utilización de oxígeno, sólo utilizar dióxido de carbono puro. 5.2.1 Adicción de agentes estabilizadores. Las cervezas con estabilidades prolongadas se consiguen gracias a la adicción de los agentes estabilizadores, además de todos los factores y procesos mencionados anteriormente. Se utilizan como agentes estabilizadores: 5.2.1.1 Silica Gel. Los preparados de silica gel son obtenidos a partir de ácido sulfúrico y silicato sódico, son estabilizadores que atrapan a las sustancias albuminoideas (proteínas) encargadas de producir la turbidez en la cerveza y eliminarlas, estos preparados no tienen connotaciones negativas a la hora de la espuma final. Se utilizan cantidades en torno a los 40 – 60 g/HL y se adicionan normalmente durante el trasvase para la maduración. Los preparados se pueden Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 63 encontrar: - Silica gel en forma de hidrogeles con humedad mayor al 50 %. - Silica gel en geles secos con un 5 % de humedad. Se forman preparados con poros tanto amplios como estrechos. Los de poros estrechos cuentan con un rendimiento menos a la hora de atrapar a las sustancias albuminoideas ya que no aprovechan totalmente su superficie, los de poros amplios tiene una fuerza de adsorción reducida. El radio de poro más común se encuentra entre 3 – 3,5 micras donde la adsorción de proteínas es óptima. 5.2.1.2 Polivinilpolipirrolidona (PVPP) La polivinilpolipirrolidona o más conocido como PVPP, es un compuesto que se encarga de atrapar a los polifenoles que se encuentran en la cerveza y eliminarlos, evitándose así la unión con las proteínas y por ello la formación de turbidez. Es un polvo insoluble en todos los solventes conocidos y que únicamente se hincha con el agua. La extracción de los polifenoles se basa en una formación de puentes de hidrógeno, dependiente del valor del pH, en solución alcalina disocian nuevamente los compuestos fenólicos (polifenoles) adsorbidos, se utiliza en torno a 30 – 50 g PVPP/HL. Se utiliza la PVPP en combinación con la silica gel, pero a veces también se utiliza sola. Para la estabilización se puede: - Adicionar en un aparato dosificador en línea. - Estabilizar con capas filtrantes que contienen PVPP. - Realizar la estabilización de la cerveza por PVPP en el proceso de reciclado 64 6. OPERACIÓN BÁSICA DE FILTRACIÓN. Una vez finalizado el proceso de maduración de la cerveza, la cerveza se encuentra libre de oxígeno, pero en cambio quedan contenidas células de levadura y otras partículas de turbidez como sólidos en suspensión, los cuales deben ser eliminados sin que tenga acceso a la cerveza el oxígeno en ningún momento. La filtración es un proceso de separación que su principal función es hacer que la cerveza se conserve de manera que por un tiempo estipulado y prolongado no se produzcan cambios visibles, ocurre de tal manera que la cerveza turbia (líquido no filtrado) se separa por un medio filtrante en un líquido filtrado clarificado y un residuo de filtración queda retenido. La filtración es impulsada por una presión diferencial entre la entrada del filtro y la salida de este. La presión del lado de entrada del filtro es siempre mayor a la presión del lado de salida. Cuánto mayor es la diferencia de presión mayor en la resistencia ejercida por el filtro a la filtración. Esta presión diferencial aumenta hacia el final de la filtración. 6.1 Mecanismos de separación. La cerveza sin filtrar, con células de levadura y partículas turbias se pasa a través de un lecho filtrante, se diferencian dos mecanismos de separación: - Filtración de tamiz o de superficie. Las partículas contenidas en la cerveza son retenidas ya que no pueden atravesar los poros del medio filtrante por lo que el espesor aumenta con el tiempo (Figura 50). Figura 50. Filtración de superficie. - Filtración de profundidad. Compuestos por materiales altamente porosos que obligan a la cerveza a recorrer caminos tortuosos debido a la gran superficie y su peculiar estructura (Figura 51). Figura 51. Filtración de profundidad. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 65 6.2 Medios filtrantes. Como medios filtrantes se utilizan: - Tamices de todo tipo, como metálicos, cribas de barras… - Tejidos metálicos o textiles, los metálicos se dejan limpiar muy bien, en cambio los textiles son más complicados y no se usan en la filtración de la cerveza puesto no se esterilizan bien. - Capas filtrantes de celulosa, perlita, fibra de vidrio… se utilizan hoy en día con amplios grados de filtración llegando hasta la filtración esterilizante. - Filtros de grava para la filtración de agua - Membranas de poliuretano, poliacrilato, poliamidas, polietileno… 6.3 Tipos de filtros. En la industria cervecera, se encuentran numeroso tipos de filtros que se encargan de dejar la cerveza transparente y clarificada, se usan los siguientes: - Filtro de masa. - Filtro de placas. - Filtro de membrana. 6.3.1 Filtro de masa. El filtro de masa (Figura 52) en la actualidad no es de los más usados, de hecho está casi obsoleto. La cerveza se conduce a través de una capa filtrante de grosor en torno a 6 cm de espesor y al pasar por ahí la cerveza es filtrada. La capa filtrante se compone de algodón al que se le adiciona un 1 % de amianto para producir una filtración más fina, ante la prohibición del amianto el filtro se empieza a dejar de usar y cambiarlo por otros tipos, además de los elevados costes y desventajas que tiene, como: - Desmontaje de las placas del filtro tras cada filtración. - Las placas se deben lavar y esterilizar. - La masa filtrante se debe de comprimir en una torta de masa filtrante. - El filtro se debe de montar de nuevo al tener todas las placas limpias y estilizadas. - Alto trabajo manual y gran demanda de energía en el lavado de las placas. - Gran demanda de agua para lavado. - Superficie filtrante demasiado pequeña. 72 8.1.2 Suministro de los diferentes productos a la llenadora. Mientras la llenadora gira a alta velocidad, es necesario que los diferentes productos sean suministras y evacuados respectivamente, como: - Suministro de 𝐶𝑂2. - Suministro de aire comprimido. - Suministro de vapor. - Retorno de CIP. - Suministro de cerveza. Para impedir el intercambio de los diferentes productos que llegan a los cabezales de la llenadora se instalan justas especiales de una vida útil prolongada para prevenir el mezclado entre ellos, además se realizan mantenimientos preventivos frecuentes. 8.1.3 Introducción, manipulación y descarga de las botellas de vidrio. Es necesario disponer de una red de transporte de botellas de forma segura hasta los elementos llenadores, se encargan las cintas transportadoras, al igual que la descarga de las botellas de vidrio. En cambio para el taponado, las botellas son suministradas por la estrella de salida a la estrella taponadora, que giran sincrónicamente. 8.1.4 Operación de los elementos elevadores. Las botellas una vez se encuentren en las válvulas de llenado deben ser elevadas de forma rápida, segura y hermética y posteriormente descendidas evitando que se pueda escapar 𝐶𝑂2 del interior de la botella. Las botellas se elevan gracias a aire comprimido y descendidas mediante un leva justo después del llenado. 8.1.5 Regulación de altura y adaptación a diferentes formatos de botella. La regulación de altura en las máquinas de llenado está a la orden del día en la actualidad, debido a la gran cantidad de formatos de botellas con la que cuenta el mercado. Por lo que el cambio debe ser enérgico y en el menor tiempo posible para que el rendimiento de la máquina sea elevado. En la actualidad se suele cambiar de forma automática mediante el ordenador integrado con el que cuentan las máquinas llenadoras por lo que el cambio se realiza de forma rápida y eficaz. 8.1.6 Funcionamiento de los dispositivos de llenado. Es la parte más importante del proceso de llenado y todos los parámetros de calidad no deben de variar durante todo el envasado. Para llevar a cabo las exigencias impuestas por las fábricas de cerveza, en la construcción del bloque de la máquina de llenado, se incluyen: - Tulipa centradora. - Válvula de llenado con tubo de llenado largo. - Válvula de llenado con tubo de retorno corto. - Control de las válvulas. - Llenado volumétrico Las válvulas son controladas mecánicamente o por ordenador. Las etapas de llenado son (Figura 59): (1) Se elimina el oxígeno con dióxido de carbono. (2) Contrapresión de 𝐶𝑂2 en la botella. (3) Se eleva la presión para evitar espuma en el llenado. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 73 (4) Se introduce la cerveza a través del tubo largo de llenado. (5) Se empieza a evacuar el 𝐶𝑂2 para llenarla por completo. (6) El tubo de gas de retorno cierra evitando llenar de más. (7) Cierre de la válvula de cerveza. (8) Desciende la presión en botella lentamente para evitar espumeo. (9) Se comprueba que se ha introducido la cantidad establecida en la botella. (10) CIP a la botella y se comienza de nuevo. Figura 59. Etapas de llenado de botellas. 8.1.7 Taponado de botellas de vidrio. Cuanto más sensible a contaminaciones y a la influencia de oxígeno es la bebida envasada, más rápido se debe colocar el tapón en la botella, se utilizan tapones corona, están compuestos por una chapa fina barnizada de espesor 0,235 mm y un error de 0,020 mm con un sellador de compuestos de PVC. 74 8.1.8 Limpieza de la máquina. La limpieza de la máquina llenadora es una necesitad higiénica prioritaria, en las plantas cerveceras se realizan limpiezas muy minuciosas en las máquinas llenadoras y tapadoras puesto pueden ser una gran fuente de contaminaciones. Se tendrán menos problemas si la bebida es pasteurizada puesto se eliminarán las contaminaciones, en cambio si no es pasteurizada las contaminaciones formarán turbidez en el producto y deteriorará el sabor. Para que el envasado sea biológicamente seguro, se ha de hacer una limpieza, desinfección y esterilización de todas las partes que están en contacto con la cerveza. Para ello todas las partes, como son, las tulipas centradoras, tubos llenadores de gas y producto… son limpiados con un sistema cerrado de CIP. 8.1.9 Control de botellas llenadas y taponadas. Una vez finalizado el llenado y taponado de las botellas se realiza un control: - Nivel de llenado correcto. • Evitando un sub-llenado de la botella y por ello un deterioro de la imagen de la fábrica. • Evitar reventones de botellas en el túnel pasteurizador. • Impedir que salgan botellas poco llenas - Cierres colocados de forma correcta. - Oxígeno residual en el cuello de la botella. A través del control permanente se consigue, que las botellas que salen a la venta obtengan: - Calidad del producto envasado y del envase. - Gran estabilidad de la cerveza. - Etiquetas colocadas correctamente, después de la pasteurización. 8.2 Envasado en latas. El envasado de latas cambia mínimamente con el de botellas, sigue el siguiente proceso: 8.2.1 Latas y cierres. El aumento del envasado en latas, es debido a las siguientes ventajas: - Son irrompibles. - Pesan menos que las botellas de vidrio aun teniendo el mismo volumen. - Son eliminadas para desecho. - Se elimina el cajón de botellas pesado. - Se apilan bien. - Se enfrían rápidamente. - Se pueden abrir sin el uso de herramientas. - No permiten el paso de luz al interior. - Pueden tener un diseño publicitario muy efectivo. - No absorben oxígeno. - Son fáciles de reciclar. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 75 Las latas se fabrican en dos piezas, la lata a partir de chapas de acero o aluminio y la tapa siempre de aluminio. La lata se fabrica por embudo de profundidad, se realiza un cambio de forma de la chapa manteniendo el espesor del material o por embutido y estirado en el que el espesor del material se reduce. 8.2.2 Almacenamiento, despaletizado y desplazamiento de las latas. Los envases llegan a la zona de envasado en forma de tall-packs, está compuesta por 23 capas, separadas por una fina lámina de cartón o plástico que contiene hasta 360 latas por capa. La descarga se debe realizar con especial precaución, puesto un leve golpe puede dañar las latas y no ser aptas para su llenado. Por medio del descargador los paquetes (Figura 60) completos de latas son separados por capas y la lámina intercalada de cartón o plástico es eliminada. Se transportan mediante cintas transportadoras, el transporte no debe sufrir grandes cambios de velocidad ya que las latas son muy inestables y pueden volcarse. Las latas son giradas hacia abajo para codificarlas y enjuagarlas y posteriormente volverlas a girar hasta la posición inicial. Figura 60. Despaletizador de latas. 8.2.3 Enjuague de las latas. El enjuagado de latas se evita tener que agarrar las latas para su enjuague y que sean dañadas. El desplazamiento está combinado con una elevación, las latas se mueven a gran altura y pueden estar puestas del revés sin problemas, ser enjuagadas y justo después puestas en su posición inicial y ser transferidas a la llenadora de latas. 8.2.4 Inspección de latas vacías. Como consecuencia del espesor tan reducido de las latas, debido al transporte pueden producirse deformaciones en ellas y no ser aptas para su llenado. Los daños causan pérdidas de producción y deterioro de la imagen de la empresa con los clientes. Por ello, las latas vacías deben ser controladas antes del llenado: - Redondez de las latas. - Deformaciones del borde. - Cuerpos extraños en el interior. La inspección de latas vacías se realiza por una inspeccionadora colocada entre el descargador y la enjuagadora, detecta las latas no aptas con una barrera de luz, puede examinar hasta 150.000 latas/hora, un empujador con aire se encarga de expulsar las defectuosas. 76 8.2.5 Llenado de latas. El llenado de latas sigue una serie de etapas muy similares a llenado de botellas, este proceso debe tener un retardo en el llenado final para obtener una altura precisa de llenado y cumplir con los estándares de calidad. Por un lado el proceso es eficaz, pero por el otro, provoca un bajo rendimiento de la llenadora. Para obviar el problema, se han diseñado procesos de llenado en los cuales: - Se dosifica previamente el volumen de llenado. - Se permite que el volumen dosificado ingrese rápidamente y en movimiento, mientras una deja de llenar, la siguiente ya ha empezado. El sistema de llenado consta de (Figura 61): (1) Posición inicial de la lata. La lata se eleva al dispositivo de llenado, todas las válvulas se encuentran cerradas en ese punto. (2) Barrido con 𝐶𝑂2. El 𝐶𝑂2 inyectado fluye a través de la lata, como el dispositivo llenador no se encuentra apretándola, puede escapar el aire del interior y dejar el ambiente con 𝐶𝑂2. En pocos segundos el cabezal de llenado aprieta la lata y la presuriza con dióxido de carbono. (3) Contrapresión de 𝐶𝑂2. Se consigue una contrapresión de 𝐶𝑂2 en el interior de la lata. (4) Llenado. Comienza a llenarse la lata y a evacuar 𝐶𝑂2 al exterior, hasta llegar al volumen establecido. (5) Fin de llenado. La cámara de 𝐶𝑂2 que queda no es evacuada completamente y queda una pequeña presión residual para evitar formaciones de espuma. (6) Fase de CIP. Una vez terminado el proceso completo, entra la limpieza y desinfección en la que todas las válvulas llenadoras se cierran y se abren la de los agentes químicos de limpieza garantizando la limpieza y desinfección de los elementos de la llenadora. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 77 Figura 61. Proceso de llenado de latas. 8.2.6 Cierre de latas. En el cierre de las latas, la tapa se coloca encima de la lata llena de cerveza, está unida tan firmemente al borde de la lata al engatillarla queda totalmente hermética. La unión se debe realizar sin pliegues o soldaduras en todo el perímetro de la lata para lograr un cierre de forma hermético y duradero entre la lata y la tapa. El proceso de cierre se realiza por medio de dos operaciones consecutivas. El cabezal de cierre gira con la lata y garantiza que la tapa no se escape de su posición, por otro lado un rodillo gira en sentido contrario y dobla la pestaña hacia abajo en todo el perímetro de la lata dejándola estanca. Luego del cierre, las latas son inspeccionadas. 8.2.7 Inspección de latas llenadas. Se necesita un control para verificar el llenado y cierre de las latas, se realiza por medio de una inspeccionadora de rayos x y básicamente es apta para su comercialización si: - Tiene una altura precisa de llenado. - Cumple con una presión interior dentro del rango estipulado. - No contiene espuma en el interior y su cierre es totalmente hermético. - La densidad interior es correcta. Las latas que no cumplan con los requisitos serán eliminadas de las líneas de envasado por medio de empujadores. Por último, las latas son etiquetadas con el logo del fabricante y fechadas con el lote y consumo preferente. 8.2.8 Pasteurizado de las latas. Las latas de cerveza al igual que las botellas deben ser pasteurizadas en los túneles de pasteurización, evitando 78 así contaminaciones bacterianas. En la pasteurización de las latas, la temperatura no deberá exceder de 62 °C, porque la resistencia a la presión interna de las latas sólo es de 6 bar y una mayor temperatura conduce, en dependencia del contenido de 𝐶𝑂2, a una presión más alta que puede causar abolladuras en la tapa. Se debe de alcanzar valores de 20 UP en la pasteurización de las latas de cerveza, en caso de una alta contaminación bacteriana se podrá llegar en torno a 30 UP. 8.3 Envasado en kegs, barriles. 8.3.1 Limpieza de kegs. Los barriles o kegs, debido a su transporte en posición vertical está normalizado automatizar la limpieza y el llenado de los barriles. Las plantas cerveceras siguen las etapas del proceso del siguiente modo: 8.3.1.1 Despaletizador de barriles. Los kegs o barriles son recepcionados en palets con 3 o 4 capas, son colocados por el robot despaletizador sobre las cintas transportadoras que los transportan al robot de volteo. 8.3.1.2 Volteo del barril hacia abajo. Es el proceso previo para que el barril entre en las diferentes estaciones de la embarriladora, por lo que el barril debe ser volteado y con el grifo hacia abajo para que coincida con los diferentes cabezales de la embarriladora. 8.3.1.3 Verificación de la presión. Una vez el keg sea devuelto y vacío en su interior debe de permanecer una presión interna. Como existe una caída de presión de dentro hacia fuera, no puede ingresar nada al barril. Por lo que antes de realizarse la limpieza interna del barril se le debe comprobar la presión interna y verificar que se encuentra en el rango, si no lo está, se plantean una serie de posibles fallos como son; el barril no es hermético, el grifo está defectuoso o personas externas han manipulado el barril. Si la presión es correcta, se introduce aire comprimido para evacuar la presión residual que tenga el barril y la cerveza restante que quede en el interior. 8.3.1.4 Limpieza externa. Los kegs son remojados con agua y limpiados con lejía en general, para posteriormente ser aclarados con agua. La principal causa por la que se realiza la limpieza externa de barriles es por el mal aspecto en el que se encuentran los barriles recepcionados por los clientes, y si esos barriles se sacasen llenos con ese aspecto de nuevo se podría dañar la imagen de la marca. La limpieza exterior se ayuda de rociados a presión y cepillos rotativos para eliminar todas las etiquetas que contenga el barril. 8.3.1.5 Limpieza interna. Es el punto crítico y más importante del proceso de limpieza de los barriles, ya que no se sabe ni cuánto tiempo ni a qué temperaturas van a estar almacenados. La limpieza y esterilización se lleva a cabo en las diferentes estaciones ubicadas en la máquina de embarrilado justo antes de ser llenados con cerveza. En la primera estación se comprueba la presión residual interior del barril, se inyecta aire comprimido y se desplaza hacia el exterior la cerveza y 𝐶𝑂2 residual. En la estación número dos, se inyecta agua para aclarar el interior del barril y justo después se introduce aire Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 79 estéril para vaciar los residuos. En la estación tres, se lleva a cabo la limpieza con sosa cáustica a 80ºC y con una conductividad de 80 mS/cm en todo el interior del barril y pasando por todos los componentes. En la cuarta estación se produce el aclarado de la sosa cáustica con agua y se inyecta aire estéril para eliminar todos los residuos. En la sexta estación se produce la desinfección de los barriles con ácido a 30-35 ºC y en torno a 25 – 30 mS/cm de conductividad. En la estación número siete se produce el último aclarado con agua y se eliminan todos los residuos del interior del barril con aire estéril para entrar ya en la última estación de limpieza. La última estación antes de la de llenado, es la octava donde se le introduce vapor estéril al barril en torno a 140 ºC para esterilizarlo y eliminar todo lo que quede en el interior dejando una contrapresión parcial. Luego se extraen los residuos del vapor con 𝐶𝑂2 estableciendo la contrapresión final y dejando el keg preparado para su llenado. 8.3.2 Llenado de kegs. Como se ha mencionado en el apartado anterior, el llenado de los kegs se produce en la última estación de la máquina de embarrilado. La cerveza es envasada lentamente para evitar formación y acumulación de espuma en el barril, además la contrapresión de 𝐶𝑂2 ayuda a evitar dicha espuma. Por otro lado, es vital intentar que no queden restos de oxígeno en cualquier tubería de llenado para evitar que durante el envasado la cerveza lo absorba y durante su almacenamiento en barril se oxide y obtenga sabores negativos. La cantidad de oxígeno en el interior del barril no debe superar los 0,100 partes por millón (ppm). 8.3.2.1 Control volumétrico de llenado. Además, las máquinas de llenado incorporan en esta estación un dispositivo de llenado volumétrico, que avisa cuando el barril queda lleno y corta el suministro de cerveza. Al igual que avisa si el barril no se ha llenado por completo y es apartado de la línea de envasado. 8.3.2.2 Volteo del barril hacia arriba. Una vez los barriles salen limpios, desinfectados y llenos de cerveza del paso por las distintas estaciones, el cabezal apunta hacia abajo por lo que se precisa de otro robot volteador que coloque el barril hacia arriba con un giro de 180º. 8.3.2.3 Encapsulado. Una vez finalizado el llenado y con el barril hacia arriba, se le coloca al grifo del barril una cápsula que protege de higiénicamente y de posibles manipulaciones el barril al salir de la fábrica. Además ayuda a colocar la marca de la compañía así como el grado alcohólico, ingredientes y en algunos casos el lote y fecha de consumo preferente. 80 9. OPERACIÓN BÁSICA DE LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN (CIP). La cerveza debe conservar todos los parámetros de calidad durante un amplio tiempo para que el producto sea estable en el tiempo. Esto incluye el sabor y el olor de la cerveza, al igual que la espuma y el brillo siempre que no sea una cerveza turbia por naturaleza. El cumplimento de todos estos parámetros no sólo se puede lograr con la filtración, sino garantizando un espacio de trabajo limpio. La limpieza y desinfección permanente de los tanques, tuberías y lugares de producción son una necesidad imprescindible para obtener y garantizar la calidad del producto final. En esta operación de limpieza y desinfección se ha de considerar: - Materiales de tanques y tuberías. - Agentes de limpieza y desinfección. - Realización de la limpieza y la desinfección con el sistema Cleaning in Place (CIP). 9.1 Etapas CIP. Las limpiezas CIP se llevan a cabo de manera automática en las industrias cerveceras mediante los aclarados con agua, y recirculados con disoluciones de productos químicos almacenados en tanques a través de un sistema de bombeo y tuberías conectadas. Con los productos químicos se consigue eliminar la suciedad y microorganismos presentes en la superficie de los equipos que se vayan a utilizar, el ciclo de CIP completo opera siguiendo tres etapas ordenadas: Eliminar la suciedad, desinfección de la superficie y esterilización final. Las operaciones de CIP, se controlan bajo 4 parámetros: - Tiempo que dura la operación, para que el agente químico sea efectivo. - Agente químico utilizado en la limpieza, desinfectado y posterior esterilizado. - Temperatura de operación, según el equipo a limpiar. - Frecuencia de los ciclos de limpieza. Los equipos que forman el sistema CIP son, un depósito de agua recuperada o agua de red en el caso de no recuperar el agua, otro depósito para sosa ambiente, otro para sosa a 80 ºC y un último para el ácido. Todos los depósitos se encuentran conectados mediante una red de tuberías y válvulas a todos los equipos que necesitan ser limpiados para su uso formando un circuito cerrado con cada uno de ellos para recircular la solución durante los tiempos establecidos. Los sistemas CIP están automatizados siguiendo las siguientes etapas: - La primera etapa consta de un enjuague del equipo con agua recuperada o agua de red a drenaje (Figura 62), en el caso de ser agua recuperada es una mezcla de agua con sosa obtenida del enjuague de la última limpieza. Operaciones Básicas en la Industria Cervecera 81 Figura 62. Enjuague CIP. - Posteriormente se recircula en torno a 40 minutos con una disolución de agua con sosa al 2 % (80 mS/cm) de concentración, en el caso de tanques fermentadores se procede con sosa a temperatura ambiente y en el caso de líneas con sosa a 80 ºC (Figura 63). Se utiliza sosa ya que no forma espuma durante la limpieza, ayuda a reducir la corrosión y aumenta la productividad. Figura 63. Recirculación sosa CIP. - En la tercera etapa se empuja la sosa al tanque con agua y se aclara la línea con agua de red, la cuál es recuperada al tanque de agua recuperada (Figura 64). Los cambios de productos en las tuberías durante la limpieza se ven reflejados en los caudalímetros insertados en puntos estratégicos para el máximo aprovechamiento de los productos de limpieza.